Пневмооборудование буровых установок

Пневматическая энергия весьма обширно используется в буровых установках. Прежде всего, на этом принципе отчасти основан привод породоразрушающего инструмента в ударно-вращательном бурении, относящемся к основным методам. К тому же большинство установок оснащено пневматической системой управления, считающейся наиболее оптимальным типом. Наконец, пневматические приводы используются в отдельных узлах прочих систем: спускоподъемного оборудования, насосов, лебедки и т. д.

Бурение

Пневматическая энергия используется в ударно-вращательном способе бурения. Эта технология состоит в оказании на забой одновременно вращательного и ударного воздействия породоразрушающим инструментом. Ударные импульсы формирует пневмоударник.

По принципу функционирования пневмоударник аналогичен перфоратору. Распределение гидровоздушной смеси регулируется кольцевыми клапанами и золотниками. Отработанный воздух отводится к забою для его очистки. Вращение осуществляется вместе с буровой колонной. Производительность таких инструментов составляет 1-2 тыс. ударов в минуту. Возможно бурение таким методом в любом направлении. Гидравлические аналоги более производительны, но сложнее в обслуживании.

Пневмоударники существуют в нескольких разновидностях. Так, обычные варианты считают оптимальными для обустройства взрывных скважин. Полуавтоматические станки применяют в системах поточной добычи. Для твердых пород разработаны высокопроизводительные погружные устройства.

Ударно-вращательные установки оснащены двумя механизмами для двух видов нагрузок. Они нередко совмещены в одном корпусе, но могут быть разнесены. Пневмоударник используется в забое вместе с буровой коронкой.

Ударно-вращательное оборудование работает преимущественно на пневматической энергии. Это обеспечивает независимость от скорости вращения и глубины забуривания породоразрушающего инструмента. Технология, предполагающая применение пневмоударника, называется пневмоударной. Она распространена в горнодобывающей промышленности и во взрывном бурении.
Во вращательном бурении пневматический привод используется редко. Такие сверла распространены для бурения шпуров в мягких породах. Преобладают электрические и гидравлические приводы. Пневматические вращательные станки используют в подземных условиях. Ввиду небольшого усилия подачи на них устанавливают преимущественно алмазные долота и коронки. Конструктивно пневматические станки идентичны гидравлическим, но дешевле в эксплуатации.

Система управления

Пневматические системы управления буровых установок в настоящее время преобладают. Это обусловлено следующими их достоинствами.

Плавность.
Быстрота.
Легкость управления.
Небольшое усилие на органах управления.
Применимость для автоматических и дистанционных систем управления.
Простая конструкция.
Пожаробезопасность.

Пневматическую систему управления подразделяют на следующие конструктивные узлы.

Устройства снабжения воздухом: компрессорные станции, их устройства автоматического управления, очищающее и осушающее оборудование, воздухосборник, предохранительный клапан.
Управляющие устройства и краны. Служат для управления механизмами.
Исполнительные механизмы: цилиндры и шинно-пневматические муфты. Осуществляют соединение/разъединение валов, торможение и т. д.
Контрольно-измерительные устройства.

Все эти узлы взаимосвязаны системой воздухопроводов. Она включает трубы, шланги, вертлюжки, клапаны (обратные, разрядники, переключательные) и др.

Питание пневмосистемы обеспечивают 2 компрессора. Один приводится от блока из трех дизелей через трансмиссию, второй – напрямую от электродвигателя. Они через масловлагоотделитель и обратные клапаны подают воздух в воздухосборник. Оттуда через распределительные устройства он поступает в пневматические муфты лебедки, силовых агрегатов, насосов.

Пневматические муфты управляются двух- и четырехклапанными кранами на пульте бурильщика и дизелиста. Двухклапанные варианты используют для муфт одношкивовых силовых агрегатов, связывающих трансмиссионные валы и понижающие редукторы. Каждая из двух муфт дввухшкивовых силовых агрегатов управляется отдельным двухклапанным краном. Для быстрого отключения бурового насоса без использования крана служит электропневматический вентиль, перекрывающий доступ воздуха из крана к муфте. Четырехклапанный кран используют для муфт подъемного барабана лебедки. Воздух к нему подается через двухклапанный кран установки противозатаскивателя. Скорость лебедки регулируется изменением положения четырехклапанного крана: одно отвечает за четыре малых скорости, второе – за максимальную скорость.

Прочее оборудование

К тому же пневматическая энергия используется в прочих системах буровых установок.

Примерами является оборудование для спускоподъемных работ: автоматические ключи свинчивания/развинчивания бурильных и обсадных труб, приводимые пневмодвигателем, пневмораскрепители, пневматические клиновые захваты и др. Пневматический цилиндр усиливает воздействие оператора в ленточно-колодочных тормозах лебедки.

Погружные насосы используются для создания призабойной циркуляции промывочной жидкости в случае ее поглощения геологическими образованиями. Используются варианты с пневматическим и гидравлическим приводом.

Пневматические перфораторы

Кроме того, при подземной разработке и буровзрывных работах применяют пневматические перфораторы.
Эти буровые машин превосходят прочие благодаря таким достоинствам, как небольшая масса и габариты, соотношение массы и мощности, простота обслуживания, безопасность.

По технико-эксплуатационным параметрам выделяют 4 класса пневматических перфораторов.

Ручные. Используются с пневматическими поддерживающими колонками.
Телескопные. Монтируются на телескопах, представляющих собой пневматические подающие механизмы.
Колонковые. Закреплены на подающих механизмах, установленных на буровых каретках или винтовых распорных колонках.
Погружные. Монтируются на колонне штанг. Последняя через подающий механизм установлена на треноге, буровой каретке или кронштейне распорной колонки.

Каждый класс по показателям веса и мощности дифференцируют на несколько типов