Алмазное бурение: ударная прочность алмаза

Алмазное бурение. «Драгоценный» инструмент

Алмазное оборудование для разрушения породы используют в горной промышленности уже более 150 лет, с момента изобретения алмазной коронки. И по-прежнему это решение — один из самых популярных буровых инструментов.

«Природа» или «синтетика»?

Правда, за прошедшие годы абразивная оснастка претерпела значительное изменение. Так, натуральные алмазы, используемые в коронках и долотах, почти полностью вытеснены получаемым из графита искусственным камнем. Натуральный алмаз не только дороже, он может иметь трещины, сколы, включения, примеси, которые снижают его износостойкость. Алмазный же порошок, из которого синтезируют камень, обладает однородной структурой и значительно превосходит природный продукт по режущим качествам. В ряде случаев прочность инструмента, синтезированного из порошков синтетических алмазов, может быть больше, чем прочность порошков природных алмазов, в 1,5–2 раза.

«Практически 100% современных алмазных коронок для бурения твёрдых горных пород всех производителей в мире армированы синтетическими монокристаллическими алмазами достаточно высокого качества.

Природные алмазы могут ещё использовать в небольшом объёме для оснащения однослойных коронок и долот для бурения в мягких и средней твёрдости горных породах. Некоторые производители используют «природу» для оснащения подрезного слоя алмазных коронок, а также в однослойных алмазных расширителях.

Хорошие синтетические алмазы несущественно, но, конечно, дешевле природных алмазов аналогичной зернистости (хотя порой цена одинаковая). По своим прочностным свойствам, а также по термостойкости наиболее качественные синтетические алмазы не уступают природным.

При этом синтетические монокристаллы имеют чётко выраженные грани ромбододекаэдра, что обеспечивает значительно более высокую режущую способность при бурении, чем у технического природного алмазного сырья», — отмечает технический директор ООО ТД «ЭЗТАБ» Николай Кисляков.

Большинство ведущих предприятий горнодобывающей промышленности оценили все преимущества синтетического алмаза и активно используют его в своей работе.

«В «Газпром нефти» все скважины, требующие применения резцов из сверхтвёрдых материалов, бурят с применением породоразрушающего инструмента с резцами из АТП (алмазно-твердосплавных пластин, где алмазный слой является поликристаллическим — РDC).

При этом крупные алмазы (более 1 мм) не используют вообще. Сами поликристаллические пластины изготавливают из микропорошков синтетических алмазов. По нашей экспертной оценке, для синтеза поликристаллических резцов производители используют только порошки из синтетических алмазов.

Синтетические алмазы ничуть не уступают по свойствам натуральным. Несомненным плюсом микропорошков синтетических алмазов, отличающим их от природных, является их однородный состав, что позволяет производителям получать стабильное качество пластин.

При бурении крепких пород применение алмазных резцов просто необходимо. При этом долото с алмазными резцами демонстрирует более высокую экономическую эффективность и на более мягких породах», — рассказывает эксперт Научно-технического центра «Газпром нефти» Артём Закиров.

Драгоценная экономика

При этом, по словам Николая Кислякова, стоимость алмазного импрегнированного инструмента (в котором используют алмазное сырьё до 800–1000 мкм) существенно не изменилась.

Возможно, отчасти это связано с тем, что основные мировые производители (Boart Longyear, Atlas Copco, Сhristensen и др.) с 1980–90-х годов разрабатывали импрегнированные коронки для комплексов ССК с использованием синтетического сырья.

Активный переход на использование искусственных материалов при изготовлении породоразрушающих инструментов способствовал в некоторых случаях даже удешевлению оборудования.

«Начало массового производства АТП и алмазных микропорошков в Китае привело к значительному снижению цен на резцы. Сейчас самый дешёвый PDC-резец диаметром 13 мм на рынке стоит около 20$, но имеются и премиальные резцы по 200–300$ за штуку. Стоимость резцов определяется технологией синтеза (давления, температура и время спекания) и расходами на обработку заготовок, стоимость алмазного порошка составляет всего 5–10% от итоговой стоимости», — поясняет Артём Закиров.

Помимо экономической составляющей, одна из важных причин, по которым горнодобывающие предприятия делают выбор в пользу синтетических алмазов, — их долговечность и износостойкость по сравнению с натуральным сырьём.

Однако важную роль в этом вопросе играет целый комплекс факторов: процесс производства материала, точность подбора инструмента в зависимости от породы, мастерство бурильщика и т. д.

«Всё перечисленное влияет на срок службы инструмента. Над каждым из факторов ведётся постоянная работа с целью повышения показателей отработки долот. Постоянно тестируются новые резцы и дизайны инструмента.

Так, Научно-технический центр «Газпром нефти» успешно испытал прототип резцов для бурового оборудования с применением нового сверхтвёрдого материала — пентаборида вольфрама. Уникальный материал, разработанный по заказу «Газпром нефти», на 30% прочнее и в два раза устойчивее к высоким температурам, чем применяемые сегодня в производстве резцов аналоги», — уточнил Артём Закиров.

Алмазные инструменты на выбор

Отметим, что из всех видов алмазного инструмента буровая коронка работает в наиболее тяжёлых условиях. Неоднородность горных пород, сочетание нагрузок, а также отсутствие оперативного контроля за состоянием режущей части коронки могут привести к быстрому износу оборудования. Именно поэтому так важен правильный выбор качества используемых алмазов.

«Безусловно, одну универсальную коронку на все типы горных пород сделать невозможно. Горные породы имеют огромное разнообразие по таким свойствам, как трещиноватость, зернистость, крепость, абразивность, имеют различный литологический состав, структуру, текстуру и т. д.

Основные производители алмазного породоразрушающего инструмента имеют линейку коронок (от 5 до 10 типов) для разных горно-геологических условий бурения, где определённым образом сочетаются такие параметры алмазной коронки, как твёрдость и износостойкость матрицы (состав матричной композиции), крупность и качество алмазного сырья и пр.

При производстве буровых работ на месторождениях твёрдых полезных ископаемых в основном используются алмазные импрегнированные коронки (в горных породах от VIII до XII категорий по буримости), в породах VI–VIII категорий применяют коронки резцового типа с поликристаллическими алмазными элементами, в очень мягких породах III–VI категорий бурение производят твердосплавными коронками.

На работоспособность и эффективность алмазного инструмента влияют два основных фактора: правильный и грамотный подбор алмазных коронок к конкретным условиям бурения на конкретном участке работ и, безусловно, опыт, профессионализм, грамотное соблюдение технологии бурения от всего состава буровой бригады», — уверен Николай Кисляков.

Откуда алмазы?

Несмотря на то что алмазный породоразрушающий инструмент давно и прочно завоевал рынок, выбор качественных производителей здесь до сих пор не так уж и велик.

«Большую часть PDC-резцов в РФ импортируют из Китая, часть резцов ввозят из США и Европы. В мире больше десятка крупных производителей АТП и PDC резцов, а производственные мощности Китая могут полностью покрыть всю отечественную потребность в подобном продукте.

До 2018 года в России не было ни одного отечественного производителя серийных PDC-резцов для буровых долот. Поэтому компания «Газпром нефть» в рамках реализации дорожных карт по импортозамещению провела большую работу по активизации данного направления производства в стране.

Сегодня технологию самостоятельно осваивают по меньшей мере два отечественных производителя, но этого объёма пока что недостаточно для покрытия всей потребности», — считает Артём Закиров.

Однако, несмотря на пока ещё довольно низкие объёмы производства, российская продукция постепенно составляет конкуренцию известным импортным брендам.

«По большому счёту, на рынке используют коронки ограниченного числа производителей, как известных зарубежных брендов, так и наших отечественных — только тех, кто многие годы держит свою марку качества в условиях нарастающей конкуренции.

По моим оценкам, качественный алмазный инструмент на рынок поставляют 10–15 зарубежных производителя и 4–5 отечественных. (Даже в Китае по-настоящему качественный конкурентоспособный буровой алмазный инструмент можно считать у двух-трёх заводов, хотя там почти в каждом городе, деревне можно найти от единиц до десятков производств, выпускающих алмазный породоразрушающий инструмент.

Читайте также:
Бадья для бетона: виды, применение и особенности, туфелька и рюмка

Но качество низкое, и его не исправить даже демпинговой ценой).

У лучших зарубежных фирм в этой области показатели (ресурс, механическая скорость бурения) немного выше, чем у лучших наших фирм. И то не всегда. Но цена порой значительно выше. Мы во многом сравниваемся с ними по проходке, в меньшей степени по скорости, и во многих случаях показатель «цена-качество» уже на нашей стороне.

К тому же санкции, контрсанкции, кризисы, вирусы, высокие цены и т. д. снижают объём импортного инструмента на отечественном рынке и благоприятствуют продвижению наиболее известных отечественных брендов», — подводит итог Николай Кисляков.

СПРАВКА

В 1954 году американская компания General Electric синтезировала алмаз из графита и первая в мире запатентовала своё изобретение. После этого технологию быстро освоили в Бельгии, Японии, Англии, Ирландии и других странах.

Общие сведения об алмазном инструменте

Конструктивно алмазный ПРИ любого вида состоит из трех основных частей: корпуса с присоединительной резьбой, матрицы или штабиков и резцов. Для циркуляции очистного агента в матрице и корпусе делаются специальные каналы.

Корпус алмазного ПРИ может иметь вид стандартного коро­ночного кольца (рис. 2.1, а) или специальной заготовки ци­линдрической формы со стандартной присоединительной резьбой.

Матрица, предназначенная для размещения и закрепления ал­мазных резцов (зерен) и имеющая определенную геометрическую форму, присоединяется к короночному кольцу припайкой или с помощью клея. В процессе бурения (разрушения породы на забое) матрица должна обеспечивать охлаждение и обнажение алмазных резцов по мере их износа.

Известно, что эффективное разрушение породы будет проис­ходить только при внедрении алмазных резцов в нее на опреде­ленную глубину. При этом между торцом матрицы и плоскостью забоя должен оставаться некоторый зазор для циркуляции очистно­го агента, охлаждающего рабочую часть ПРИ и удаляющего про­дукты разрушения. Это обеспечивается определенным выходом (выпуском) алмазных резцов из тела матрицы, величина которого должна сохраняться постоянной по мере их износа. Поэтому изно­состойкость матрицы, зависящая от ее твердости и других факторов, должна соответствовать характеру проходимых пород. Слишком твердая матрица изнашивается медленно, зерна алмазов обнажа­ются мало, в связи с чем эффективность работы ПРИ снижается. При слишком мягкой матрице, наоборот, зерна интенсивно обна­жаются и начинают выпадать из тела матрицы. Эффективность работы ПРИ также низка.

Матрицы алмазных ПРИ обладают различной заданной твер­достью и износостойкостью. По этому признаку они делятся на пять типов: 1 —матрица очень мягкая, имеющая твердость 10—15 HRC (по Роквеллу, шкала С); 2 —матрица мягкая (15— 20 HRC); 3 — нормальная (20—25 HRC); 4 — твердая (30—35 HRC); 5 —очень твердая (50—55 HRC).

Серийно выпускаются ПРИ с матрицами трех типов: нор­мальной (3-й тип) для малоабразивных пород, твердой (4-й тип) для абразивных пород и очень твердой (5-й тип) для весьма абразивных горных пород. Здесь следует отметить, что износостойкость не всегда соответствует твердости матрицы. До­статочно твердая матрица может оказаться менее износостойкой, чем более мягкая. Но оценка матрицы по твердости наиболее проста и доступна.

Вооружение алмазного ПРИ. В качестве породоразрушающих элементов (резцов) используют природные (А) и синтетические (АС) алмазы или сверхтвердые материалы (СМ), обладающие буровыми свойствами, которые характеризуются режущей или аб­разивной способностью зерен, их стойкостью на истирание и прочностью (твердостью).

Критериями буровых свойств алмазных зерен являются: дости­гаемая величина углубки на коронку, механическая скорость бу­рения и удельный расход алмазов на 1 м пробуренной скважины. Эти свойства зависят от формы и размеров зерен, их физического состояния (наличия трещин, включений и сколов) и твердости.

Естественные алмазы. Для изготовления ПРИ приме­няются зерна алмазов в виде обломков или поврежденных кристал­лов. Используются технические алмазы из Якутских месторож­дений типа «борт».

По размерам или крупности различают алмазные зерна и по­рошки. Размеры алмазных зерен оцениваются их количеством в одном карате (1 кар = 200 мг). По этому показателю алмазное сырье делится на большое количество групп с содержанием ал­мазных зерен от 2—3 до 400—800 шт/кар со средним условным диаметром от 3,65 до 0,72 мм. Алмазные порошки делятся на группы с зернистостью от 800—1200 до 2000—4500 зерен на 1 кар со средним условным диаметром от 0,57 до 0,36 мм.

Алмазы обладают самой высокой твердостью среди природных минералов. Микротвердость алмазных зерен колеблется от 95000 до 100000 МПа, что объясняется особой структурой их кристал­лографической решетки и наличием ковалентной связи между атомами углерода, имеющими наиболее плотную упаковку в пло­скостях, с которыми совпадают грани кристаллов.

Прочность алмазных кристаллов на сжатие в среднем 2000 МПа. Коэффициент линейного расширения невелик— (0,9+1,45) 10* 5 градус» 1 . Температура плавления около 4000° С.

В связи с высокой степенью твердости алмаз обладает очень хорошей износостойкостью, во много раз превышающей износо­стойкость известных абразивных материалов — карбида кремния, карбида бора и электрокорунда.

Под действием динамических на1рузок алмазы разрушаются быстрее, чем при действии статических. Наличие в зернах алмазов дефектов — трещин, включений — снижает их прочность в 1,2—1,9 раза. С целью улучшения буровых свойств низкосортных алмазов прибегают к их искусственной обработке путем придания округлой формы (овализации), а прочность их повышается за счет снятия внутренних напряжений в кристаллах, устранения острых ребер и углов.

Для улучшения буровых свойств прибегают также к полиро­ванию зерен алмазов. При обработке алмазов с гладкой поверх­ностью в твердых породах уменьшаются силы трения их о породу и соответственно уменьшается степень нагревания зерен алмазов, что повышает их работоспособность или буровые свойства. При этом поверхность зерен алмазов становится прозрачной, вследствие чего просматривается их внутренняя часть, что позволяет опре­делять визуально некоторые дефекты алмазов и сортировать их по качеству. Полирование зерен алмазов может осуществляться механическим, химическим и газопламенным способами.

Специальная термообработка способствует повышению проч­ности алмазных зерен. При этом алмазы нагревают в специальных печах в восстановительной среде до температуры 920—940° С и затем медленно охлаждают. Этот процесс позволяет уменьшить или снять внутренние напряжения в кристаллах, возникающих при формировании алмазов в природных условиях- После термиче­ской обработки механическая прочность алмазов увеличивается в 1,5—1,8 раза. Такой же эффект возникает и при резком охлаждении, например, в жидком азоте, который имеет температуру -190° С, или при облучении алмазов малыми дозами электромагнитного излучения и другими физическими полями.

Буровые свойства алмазов повышаются еще и за счет их ме­таллизации — покрытия поверхности кристаллов тонким слоем ту­гоплавкого металла, хорошо сцепляющегося с алмазом. Это обес­печивает более прочную связь зерен алмазов с матрицей ПРИ, а также приводит к «залечиванию» микротрещин в алмазах, вы­ходящих на поверхность, что повышает их механическую прочность на 15% и стойкость на 15—25%. При изготовлении ПРИ в опре­деленных случаях прибегают к гранулированию алмазных зерен. Этот процесс заключается в смачивании зерен алмазов клеящим веществом и покрытии их порошком твердого сплава. В результате образуются гранулы в виде шариков, внутри которых находятся алмазные зерна. Из таких гранул в специальных пресс-формах изготовляют алмазный породоразрушающий инструмент. Оболочка предохраняет алмазы от графитизации.

Читайте также:
Идеи для вязаных шарфов

До 1975 г. все алмазное сырье в Советском Союзе классифициро­валось в соответствии с техническими условиями МРТУ2-037-1-65 «Сырье алмазное». С 1991 г. приняты новые технические условия ТУ 47-12-88, по которым алмазы отечественные и импортные разделены на девять категорий по их виду и назначению. Каждая категория включает несколько групп (с I по XXXVI) и подгрупп («а», «б», «в», и т. д.). Кроме того, алмазное сырье делится еще и по качеству (1-го, 2-го, 3-го качества). Для изготовления ПРИ используют алмазное сырье четвертой, пятой и девятой категорий. Каждому сорту алмазного сырья в этом случае присвоен буквенный индекс: Б, В, Г и т. д., как это показано в табл. 2.1.

Синтетические алмазы могут быть моно- и поликрис­таллическими. Монокристаллические алмазы имеют такую же крис­таллическую решетку, как и природные и такие же многие свойства. Отличаются они только по твердости, форме зерен и более ше­роховатой поверхности граней. Синтетические алмазы получают с заданными техническими свойствами по форме зерен, прочности и крупности: АСО —алмаз синтетический обычной прочности, АСР — алмаз синтетической повышенной прочности, АСВ — алмаз

синтетический высокой прочности, АСК —алмаз синтетический кристаллический, АСС — алмаз сортированный, АСМ, АСН-микро-порошки; АТП — композиционные алмазно-твердосплавные плас­тины типы Стратапакс.

Твердость АС колеблется в широких пределах, изменяясь на целый порядок. Различают АС и по другим свойствам.

В ряде случаев прочность синтетических алмазов может быть больше, чем прочность природных алмазов в 1,5—2,0 раза. Основная масса зерен АС имеет размер 0,2—0,4 мм; АСК и АСС —0,6 1,2 мм и более.

Синтетические поликристаллические алмазы АРК-4, АРВ-1 (ГОСТ 9206-80) или АСПК и АСБ соответственно получают из графита при синтезе в присутствии металлорастворителей. Они имеют вид цилиндров диаметром 2,3 и 4 мм, длиной до 4 мм. По динамической прочности АСПК в ряде случаев превосходит естественные алмазы. Недостатком АСПК является их графити-зация при температуре 950—1000° С. Синтетические алмазы по­ликристаллического строения АРС-3 (СВ, СВС или СВСП) имеют форму цилиндров размером 4×4 мм и обладают такой же термо-и износостойкостью, как и естественные алмазы.

Сверхтвердые материалы (без углерода), получаемые у нас и за рубежом, по некоторым свойствам близки к алмазам или имеют еще лучшие параметры. К числу таких материалов относятся кубический нитрид бора, славутич, твесал и др.

Кубический нитрид бора (КНБ) синтезируется из нитрида бора

BN при температуре 1500—1800° С и давлении 70000 МПа в виде кристаллов кубической формы размером от 0,25 до нескольких мм или в виде пластинок. Термостойкость такого материала лучше, чем у природного алмаза. Так, природный алмаз теряет рабочее качество уже при t = 700—800° С, а КНБ-только при t = 1300° С. Микротвердость КНБ 75000—90000 МПа. Различными организа­циями выпускаются разные типы КНБ: в Ленинграде — эльбор, белбор. В Киеве—кубонит, гексанит, в США (фирма «Дженерал электрик») — боразон.

Для бурового инструмента используется эльбор-Р в виде ци­линдриков диаметром 3,8 мм и высотой 5 мм (ТУ2-036-6-70) с твердостью 60000—70000 МПа. Кубонит выпускается марок КО, КР и КН с разной формой зерен, с твердостью 92500 МПа. Славутич готовят путем спекания порошков твердого сплава с мелкими зернами алмазов зернистостью 160—800 шт/кар в виде штабиков или пластин заданной формы и размеров. Такой материал обладает высокой динамической прочностью и изно­состойкостью.

Чтобы задать вопрос или сделать заявку,
нажмите на кнопку ниже:

Динамические нагрузки на алмазы в процессе разрушения горных пород

Повышенная хрупкость алмаза делает его очень чувствительным к вибрации. При сильной вибрации ресурс алмазного бурового инструмента может снижаться в десятки раз по сравнению с инструментом, отработанным без наложения вибрации.

Вибрации бурового инструмента возникают из-за неравномерности разрушения горной породы и несовершенств самого инструмента, например вследствие неперпендикулярности торца, несовпадения осей корпуса, матрицы, резьбы и др.

Как правило, колебания инструмента происходят с частотой, кратной частоте вращения снаряда. Так, при частоте вращения колонны 200—800 мин -1 алмазная коронка претерпевает от 3,3 до 13,3 колебания в секунду 1 . Колебания инструмента приводят к динамическим нагрузкам на алмазы. Исследования динамических усилий, возникающих при разрушении горной породы единичным алмазом, показали, что процесс разрушения горной породы резанием-скалыванием происходит скачкообразно. Амплитуда как осевого, так и тангенциального усилий разрушения непрерывно меняется. Причем каждому импульсу силы на осциллограмме (рис. 5.68) соответствует единичный акт разрушения горной породы. Запись единичных актов разрушения при больших скоростях позволяет утверждать, что по внешнему виду осциллограмма единичного акта разрушения во многом сходна с графиком разрушения упруго-хрупкой породы индентором, записанного прибором УМГП при определении твердости горной породы (см. рис. 3.3).

При этом рассмотрение каждого отдельного импульса на осциллограмме (см. рис. 5.68) показывает, что нагрузка на алмазе возрастает от минимальных до максимальных значений в сотые и тысячные доли секунды. По существу, каждый импульс на осциллограмме соответствует микроудару алмаза по горной породе.

Динамический характер разрушения связан прежде всего с тем, что, произведя скалывание породы передней гранью и создав относительно свободное пространство перед собой, алмаз определенный участок пути /п может проходить вхолостую, а затем, достигнув неразрушенной породы на пути своего движения, вновь сталкивается с породой, испытывая при этом динамические нагрузки (рис. 5.69).

Рис. 5.Б8. Осциллограммы микроударов алмаза при пересечении трещины при различной глубине резания альбитофира (твердость — 2760 МПа, коэффициент пластичности — 1,5] при различной глубине резания, мм: а — 0,05:6 — 0,75; в — 0,1; г—0,13; д—0,15

Рис. 5.69. Схема работы алмазного резца

Таким образом, в твердых упруго-хрупких и хрупких породах разрушение происходит циклически: микроудар — холостой ход — микроудар — холостой ход и т.д.

В табл. 5.6 приведены соотношение динамических, тангенциальных и осевых усилий разрушения, а также импульс силы при разрушении хрупкого мигматита (твердость 3000 МПа, коэффициент пластичности 1). При проведении эксперимента наряду с микроударами при резании-скалывании монолитной породы фиксировался микроудар алмазного резца при пересечении открытой трещины.

Представленные данные показывают, что алмаз в зависимости от частоты вращения инструмента воспринимает от 300 до 700 микроударов в секунду, но с увеличением скорости перемещения резца количество микроударов на единицу пути уменьшается. Сила удара, воспринимаемого алмазом при пересечении трещины, зависит от твердости горных пород и глубины внедрения алмаза в породу (см. рис. 5.69).

Читайте также:
6 полезных самоделок из двигателя от стиральной машины

На рис. 5.70 приведены осциллограммы микроударов в момент пересечения алмазом открытой трещины при различной глубине внедрения алмаза в породу — габбро, альбитофира и перидотита твердостью соответственно 4360,2760 и 2060 МПа. При ширине трещины, равной или несколько превышающей размер внедрившейся части алмаза, в момент пересечения трещины нагрузка на алмаз падает до нуля, а затем резко возрастает. С увеличением глубины внедрения алмаза в породу (повышение осевой нагрузки на резец) меняется амплитуда колебаний усилий до 1,5—2 раз.

Зависимость изменения характеристик микроудара алмаза по горной

породе от нагрузки и скорости резания

Осевая нагрузка, даН

Тангенциальное усилие, даН

Импульс силы при пересечении трещины, даН

Продол- житель- ность импульса, с

Источник: Корнилов Н.И., Блинов Г.А., Курочкин П.Н. Технология бурения скважин алмазным инструментом при высоких скоростях вращения. М.: Недра, 1978.

Из приведенных данных следует, что максимальные динамические нагрузки на алмазный резец возникают при разрушении более твердого габбро, а при разрушении перидотита не наблюдается значительных колебаний осевого и тангенциального усилий.

Наличие трещины (см. импульсы Б на рис. 5.70) приводит к значительным перегрузкам на резец, которые особенно заметны на фоне незначительных динамических колебаний осевого и тангенциального усилий при разрушении перидотита (см. рис. 5.70, в).

Рис. 5.70. Осцилограммы усилий резания габбро (а), альбитофира (б) и перидотита (а):

1 — осевое усилие; 2 — отметка времени; А — момент работы алмаза по разрушению монолита; Б — момент пересечения алмазом трещины

Работа, затрачиваемая на деформацию алмаза в момент микроудара, может определяться зависимостью 1

где Ро6 суммарное усилие, действующее на алмаз, даН; v — скорость перемещения резца по горной породы, м/с; At — продолжительность микроудара, с.

Суммарное усилие, действующее на алмаз и приводящее к удару резца о породу за трещиной, примем равным тангенциальному усилию, которое можно рассчитать по зависимостям (5.49) и (5.53).

Полученные зависимости (5.60) и (5.61) можно заменить значением тангенциального усилия, рассчитанного с использованием имеющихся данных (см. табл. 5.3—5.5), в соответствии с формулой

Корнилов Н.И., Блинов Г.Л., Курочкин П.Н. Технология бурения скважин

алмазным инструментом при высоких скоростях вращения. М: Недра, 1978.

Ft = tga P, где a — угол между векторами осевой и результирующей сил, действующих при работе резца (см. рис. 5.59 и 5.60).

В соответствии с данными из табл. 5.3—5.5 угол а (см. рис. 5.59) между направлениями действия осевого Р и результирующего R усилий может быть равен:

  • • для овализованного и необработанного алмазов при бурении пород средней твердости — 33—39°, твердых и крепких — 30°;
  • • для полированных алмазов при бурении горных пород средней твердости — 14—26°, при бурении твердых и крепких пород — 7—8°. Таким образом, полированный алмаз будет более устойчив при

работе по трещиноватым породам, так как при прочих равных условиях на него будет действовать меньшее горизонтальное усилие, вызывающее микроудар.

Скорость перемещения алмаза по забою равна

где Д . — диаметр окружности, по которой движется алмаз по забою скважины, м; со — частота вращения бурового инструмента, мин -1 .

Из формулы (5.69) следует, что самыми нагруженными будут алмазы, располагаемые по внешнему периметру торца бурового инструмента, поскольку именно эти алмазы движутся с максимальной линейной скоростью и испытывают наибольшие динамические нагрузки при работе инструмента, особенно при бурении трещиноватых горных пород. Опыт бурения показывает, что при бурении трещиноватых пород наиболее типичным является образование фаски именно на внешнем контуре алмазосодержащей матрицы.

Аналогичный повышенный износ имеют и долота с резцами PDC, для которых проблема динамических нагрузок не менее актуальна.

По данным, приведенным в работе Н.И. Корнилова и др. [1] , предельной по условию прочности алмаза будет скорость перед соударением, равная 2,42 м/с, что позволяет ориентировочно определять допустимое значение частоты вращения коронки при бурении тре-

щиноватых пород, используя зависимость (5.69): со =–

Горная порода является диссипативнои системой, что приводит к поглощению энергии ударного столкновения алмаза и породы. Влияние диссипативных свойств породы можно учесть через коэффициент внутреннего трения горной породы, который равен tg

Диссипация (от лат. dissipatio — рассеяние) — явление рассеивания механической энергии при движении, деформировании с переходом кинетической энергии в тепловую.

С учетом сделанных дополнений формула расчета работы, затрачиваемой на деформирование алмаза в момент микроудара, будет равна

где Р — осевая нагрузка на алмаз, даН.

Выразив в формуле (5.70) нагрузку на алмаз через общую нагрузку на буровой инструмент Рос = P Nc, где Nc число торцевых алмазов, можно получить формулу для расчета предельного по условию прочности алмазов значения частоты вращения коронки:

где Ауд работа, необходимая для разрушения алмаза при динамическом нагружении; к — коэффициент запаса прочности алмаза (к= 1,5—2 У.

Для алмазов зернистостью 30—90 шт./кар Ауд = 0,14—0,2 Дж [2] .

Число работающих на разрушение породы алмазов пр определим по формуле (5.54), из которой следует, что число алмазов, работающих на разрушение горной породы на забое, может быть меньше общего числа резцов на торце.

С учетом сделанных поправок формула (5.71) будет выглядеть следующим образом:

где пр число алмазных резцов, активно работающих на разрушение породы (определяется по формуле (5.54)).

Пример. Рассчитать предельную частоту вращения алмазной коронки диаметром 59 мм при бурении трещиноватой породы твердостью 2700 МПа, числе торцевых алмазов 150. Запас прочности для алмаза к = 2, Рос = 10 000 Н, начальная частота вращения — 700 мин -1 . Угол внутреннего трения породы фп= 25°.

Для частоты вращения 700 мин -1 = 0,02 с.

Для полированного алмаза угол а=10°, А = 0,2 Дж, а для необработанного алмаза a = 25°, А = 0,14 Дж. уя

Рассчитаем допустимую частоту вращения для коронки с полированными алмазами:

Рассчитаем допустимую частоту вращения для коронки с необработанными алмазами:

Поскольку At принято для со = 700 мин -1 , расчет следует повторить для ю, равной 477 и 126 мин -1 , для которых At равняется 0,02 и 0,03 соответственно. Значит, солт для полированного алмаза не изменится, а для необработанного составит 84 мин -1 при двойном запасе прочности алмазного резца.

Без учета запаса прочности алмаза предельные значения частоты вращения для коронки, оснащенной полированными алмазами, будет равна 954, а для коронки, оснащенной низкосортными необработанными алмазами, — 168 мин -1 .

Таким образом, возможен определенный предел частоты вращения коронки при бурении трещиноватых горных пород. При этом более стойкими к повышенному износу будут коронки, армированные более прочными полированными алмазами, коронки, оснащенные более мелкими резцами, которые более прочны и в большем количестве формируют вооружение коронки. В то же время из формул (5.68) и (5.72) следует, что динамическая нагрузка на алмазы возрастает не пропорционально повышению частоты вращения, так как при росте линейной скорости перемещения алмазного резца снижаются длительность ударного импульса At и величина тангенциального усилия. Поэтому можно утверждать, что для мелкорезцовых алмазных коронок, изготовленных с использованием высококачественных алмазов, а также при повышенной прочности закрепления алмазов в матрице предел частоты вращения коронки при бурении трещиноватых горных пород может быть близок к аналогичному показателю при бурении таких же, но монолитных горных пород.

Читайте также:
Как и чем почистить паласы в домашних условиях от грязи, пятен и запаха

Бурение в трещиноватых горных породах имеет ряд особенностей. Значительное влияние на процесс бурения в трещиноватых горных породах оказывает оптимальное сочетание режимных параметров, в первую очередь осевой нагрузки на буровой инструмент и частоты вращения.

Экспериментальными исследованиями и данными практики установлено, что осевая нагрузка на буровую коронку и частота вращения снаряда должны снижаться по мере увеличения степени трещиноватости пород до 50% от значений, принятых для монолитных пород. Это связано с тем, что при появлении трещиноватости горных пород изменяется механизм их разрушения.

Трещины способствуют развитию деформаций в породе, возрастает объем разрушенной породы при подходе резца к трещине, увеличивается и размер разрушенных частиц породы (рис. 5.71). При подходе резца к трещине наблюдается расширение и углубление борозды разрушения в 1,5—2 раза.

Таким образом, наличие трещин способствует разрушению горной породы. Степень понижения прочности забоя скважины определяется размером трещины, их количеством на единице площади забоя и ориентацией трещин по отношению к забою скважины.

В то же время работа резца, пересекающего трещину, как уже отмечено выше, носит чрезвычайно динамический характер, поскольку скол породы при подходе к трещине обеспечивает резцу «пробег» на интервале /. без какого-либо сопротивления до противоположного борта трещины (см. рис. 5.71, а), а при встрече резца с бортом трещины происходит удар, в результате которого может произойти слом резца.

Рис. 5.71. Схемы, поясняющие процесс разрушения породы резцом перед трещиной

Особенно чувствительны к подобным ударным нагрузкам буровые инструменты резцового типа — твердосплавные коронки, лопастные долота и алмазные буровые коронки.

Импульсный характер процесса бурения трещиноватых горных пород приводит к тому, что тангенциальное усилие на резце в момент пересечения им открытой трещины резко изменяется.

Наиболее значительные ударные нагрузки на резцы инструмента будут в случаях, при которых плоскость трещины или перпендикулярна направлению движения резца (см. рис. 5.71, а), или если плоскость трещины наклонена по направлению движения резца (см. рис. 5.71, б). В случае если плоскость трещины ориентирована в направлении перемещения резца, динамический характер работы резца будет несколько снижен (см. рис. 5.71, в), поскольку резец пересекает трещину по касательной.

Таким образом, наиболее неблагоприятен для эффективного бурения случай, когда трещины ориентированы вдоль оси буримой скважины.

С увеличением трещиноватости горных пород за счет снижения прочности забоя и увеличения количества ударов и энергии каждого удара начинает расти механическая скорость бурения, но одновременно с этим увеличивается и сила ударов по резцам, что может приводить к интенсивному износу алмазных коронок, сколам и выкрашиванию алмазных резцов.

Снижение динамической нагрузки на резцы буровых коронок следует осуществлять прежде всего за счет уменьшения частоты их вращения. Снижение частот вращения, особенно при алмазном бурении, следует определять исходя из допустимой энергии удара алмазов (см. формулу (5.68)) при пересечении ими трещин с учетом количества или размеров самих трещин.

Особенности алмазного сверления бетона

Для того чтобы получить отверстия в бетоне, используется алмазное сверление. Толщина конструкций может достигать полуметра. При необходимости в них можно сделать углубления на заданную величину. В результате удается добиться высокой точности и снизить шумовой фон.

  1. Технология и основные плюсы алмазного бурения
  2. Область применения бурения алмазным инструментом
  3. Основные характеристики бура
  4. Типы алмазных буров для перфоратора
  5. Оснастка для бурения отверстий большого диаметра
  6. Цена алмазного бурения
  7. Этапы и тонкости бурения отверстий
  8. Сверление бетона без удара
  9. Преимущества сухого сверления
  10. Используемый инструмент для обработки
  11. Основные этапы техпроцесса
  12. Лазерное сверление бетона
  13. Меры безопасности

Технология и основные плюсы алмазного бурения

Алмазное сверление бетона применяется, когда необходимо в дальнейшем зафиксировать оборудование или осуществить сверление на следующем этапе. Среди основных преимуществ такой технологии можно выделить внушительную мощность оборудования, которое позволяет добиться нужной производительности. Эти работы почти не сопровождаются вибрациями. Они обеспечивают высокую точность, а работать можно почти со всеми материалами и под любым углом.

Алмазное сверление стен предусматривает использование коронки. Ее стальной корпус обладает напайными сегментами. Бурение может вестись с использованием жидкости или на сухую. В последнем случае удается обеспечить чистоту конструкции. У этого подхода есть минус, заключающийся в большом количестве мусора. Когда предстоит работать с высокопрочными материалами, лучше прибегнуть к мокрому бурению. Вода при этом охлаждает поверхность и удаляет пыль.

Алмазное сверление в 90 процентах случаев осуществляется по мокрому методу. Вода при этом попадает в водосборное кольцо.

Область применения бурения алмазным инструментом

Алмазное сверление отверстий имеет широкую область применения. Алгоритм проведения работ используется при сооружении ниш в бетонных и кирпичных стенах, укреплении фундаментов и изготовлении скважин. При сверлении можно проделать отверстия для прокладки коммуникаций и инженерных сетей. Технология применима в геологоразведке и строительной индустрии. С ее помощью можно извлечь образцы кернов асфальта, бетона и скальных пород.

Основные характеристики бура

Алмазное сверление отверстий в бетоне осуществляется буром, который имеет кольцевую конструкцию и называется коронкой. Ей под силу разные материалы, например:

  • кафель;
  • кирпич;
  • плитка;
  • бетон;
  • пеноматериалы;
  • камень;
  • железобетон.

Коронки могут иметь разный диаметр и длину. Их используют совместно с установками для механизации процесса. Выбирая этот расходный материал, нужно обращать внимание на запас прочности. Когда проводится сравнение с обычным сверлом, которое работает по всей плоскости материала, выделяют тот факт, что коронка работает лишь режущей кромкой. Это позволяет снизить трение и шум, уменьшив образование мусора и увеличив производительность. Края коронки отличается ровностью. У таких изделий может быть разное резьбовое соединение и рабочая длина. Нужно обращать внимание на количество сегментов и ширину каждого из них.

Типы алмазных буров для перфоратора

Перед началом сверления важно правильно подобрать бур. Он может быть профессиональным или бытовым, одноразовым. Если рассматривать виды по бетону, они могут быть:

  • спиральными;
  • самозатачивающимися;
  • с пологой спиральной частью.

Первые лучше использовать при необходимости снять большие конструкции. Вторые предназначены для проделывания больших отверстий. Из них можно удалить раскрошившийся материал и мусор. Последние предусматривают прикладывание усилий при бурении, а используются для неглубоких отверстий.

Если нужно осуществить алмазное сверление укрепленного железобетона, стоит использовать алмазный бур специального назначения, но его стоимость достаточно высока. Среди буров специального назначения можно выделить еще и:

  • плоские долота;
  • зубила;
  • коронки;
  • канальные буры.
Читайте также:
Как выбрать современные потолочные светильники и лампы направленного света своими руками: фото- и видео- инструкция

Если нужно осуществить работы в помещении с чистовой отделкой, подойдет алмазная коронка для сухого сверления. После работы с ней не остается влажной грязи, которая образуется после мокрого способа. Если дополнительно подключить пылесос к оборудованию, то рабочее место и вовсе останется в чистоте.

Алмазные коронки для сверления бетона могут использоваться еще и тогда, когда отдельные сегменты могут быть утрачены, а мотор перегрет. В этом случае при работе с твердыми материалами нужно использовать технологию мокрого сверления. Стирание будет менее интенсивным, чем более сильным окажется поток. Диаметр оснастки станет определять объем воды.

Оснастка для бурения отверстий большого диаметра

При алмазном сверлении керамогранита может возникнуть необходимость в проделывании большого отверстия. Для этого используется дополнительная оснастка. Алмазным сверлом отверстия большого диаметра проделать невозможно. Для этих целей используются корончатые буры. В качестве основных их элементов выступают металлический стакан и хвостовик.

Режущие зубья хорошо зафиксированы на рабочей кромке с торца. В центральной части коронки имеется бур с винтом. Он выступает за пределы коронки примерно на 2 см и требуется, чтобы выполнить центровку отверстия. При сверлении отверстий алмазной коронкой можно работать даже с бетоном, усиленным металлической арматурой. Для самостоятельного использования такую оснастку приобретают редко, ведь ее стоимость высока, поэтому встретить ее чаще всего можно у специалистов, которые профессионально занимаются строительством и ремонтом.

Цена алмазного бурения

Если проделать отверстие в железобетонной стене самостоятельно вы не можете в силу отсутствия навыков и соответствующего инструмента, можно воспользоваться помощью профессионалов. Они работают с кирпичом и бетоном, натуральным камнем и даже дорожным покрытием. Стоимость работ будет зависеть от диаметра отверстия и материала стены. Если первое значение не превышает 50 мм, то за 1 см отверстия в кирпиче вы заплатите 20 руб. В монолитной поверхности 1 см будет стоить 25 руб.

Если диаметр отверстия увеличивается до 152 мм, то за сантиметр в кирпиче и бетоне нужно будет заплатить 28 и 36 руб. соответственно. Алмазное сверление кирпича и керамогранита обойдется вам в 120 и 160 руб. за сантиметр соответственно, если диаметр отверстия составит 452 мм.

Этапы и тонкости бурения отверстий

При алмазном сверлении железобетона могут использоваться кольцевые коронки. Их следует подбирать под материал основы. При подаче жидкости она должна поступать на коронку, исключая скопление грязи. В зависимости от того, какова прочность материала, можно добиться определенной скорости проведения работ. В минуту можно просверлить до 6 см.

При алмазном сверлении керамогранита можно работать даже на вогнутых поверхностях.

Технология подбирается с учетом определенных условий. Сухое бурение применяется крайне редко. К нему прибегают, если под рукой нет водозаборного оборудования. Без него вся жидкость будет попадать на пол. Но и диаметр отверстия при этом уменьшается до 20 см.

Алмазное сверление кирпича не предусматривает создание особых условий. Для этого нужно электропитание, которое позволит проделать отверстия до 500 мм в диаметре. При этом ударного воздействия не оказывается, разрушительных вибраций нет, что особенно важно, если работы ведутся на фундаменте. Вокруг места сверления не появляются сколы и трещины, а стена остается полностью неповрежденной.

Легче всего работать с силикатными и керамическими изделиями. Более сложным вариантом является клинкерная кладка. Она обладает высокой прочностью, а частицы глины при сверлении спекаются. Но и здесь алмазная коронка справится со своей задачей.

До начала работ следует застелить пол пленкой или изоляционным материалом. Когда используется вода, она может проникнуть к соседям. При сквозном сверлении работы нужно вести с двух противоположных сторон. Для этого на одной из поверхностей осуществляется разметка.

Крепление установки осуществляется специальными анкерами. Не возникнет сложностей, если фиксация устройства должна проводиться на крепких стенах. А вот если перегородки облицованы гипсокартоном или фасад облагорожен вентилируемой системой, закрепиться не получится. Для работ нужно будет удалить облицовку на определенной площади, только тогда можно приступать к работам. К перекрытиям крепление осуществляется по такому же принципу, как и к стенам. В некоторых случаях можно использовать распорку к полу и потолку. Это позволяет уберечь от демонтажа отделку пола. А вот при установке анкеров поверхность повреждается.

Сверление бетона без удара

Алмазное сверление керамогранитной или бетонной стены осуществляется без удара. Для этого могут использоваться специальные установки или ручной инструмент. Второй может обеспечить лишь небольшой диаметр, тогда как стационарное оборудование демонстрирует более выдающиеся результаты. С помощью коронок и сверл можно обработать поверхность, не подвергая ее вибрации. Ведь процесс при этом будет проходить тише и аккуратнее. Стенки тоннеля на вид смотрятся удивительно идеальными. Они будто отшлифованы. Дополнительной обработки они не требуют. Это позволяет подготовить каналы для водопровода и прокладки вытяжных систем, а также труб канализации и многого другого за короткое время. Тратиться на внутреннее усиление поверхности при этом не нужно.

Преимущества сухого сверления

Сверлить стены можно не только по мокрой, но и сухой технологии. Среди основных преимуществ последнего алгоритма следует выделить возможность работы в чистых помещениях. Если процесс проводится там, где поблизости нет источника воды, то без этой технологии тоже не обойтись, в этом и состоит ее преимущество. Воздушная вентиляция будет отвечать за охлаждение режущей кромки.

Используемый инструмент для обработки

Когда с диаметром и длиной буров вы разобрались, можно переходить к изучению типов инструмента, который используется при сверлении. Среди наиболее распространенных вариантов — стационарные установки. В продаже можно встретить сверлильные дрели и станки. Для маленьких отверстий можно использовать электрические дрели и перфораторы с ударным механизмом, которые можно встретить сегодня почти у любого домашнего мастера. Нужно будет лишь дополнительно приобрести расходную оснастку. Дрели, однако, не такие мощные как перфораторы, и не у всех устройств предусмотрена виброударная опция. Она делает инструмент более дорогим. Если вы не планируете проделывать отверстия в прочных стенах на постоянной основе, то и за функцию переплачивать не стоит.

Если вы все еще не выбрали инструмент, следует рассмотреть его виды.

  1. Легкие установки с мощностью в 1800 Вт.
  2. Более мощные модели до 2500 Вт.
  3. В третьей группе находятся мощные установки, которые работают при 3300 Вт максимум. Эти устройства способны проделать отверстия до 350 мм и больше. Данные машины можно применять для манипуляций с фундаментом, где проделываются отверстия под анкеры. Углубляться при этом приходится до 1, 5 м. А вот для воздуховодов проделываются 350-миллиметровые отверстия.

Легкие установки не способны осилить больше 130 мм. Основными преимуществами таких машин являются масса и доступная стоимость. Алгоритм проведения работ не предусматривает необходимости использования второй ручки. Но это может стать причиной сокращения срока эксплуатации сверла. Иногда такая работа приводит к срыву сегментов.

Основные этапы техпроцесса

Первым шагом будет подбор алмазной установки и подготовка поверхности. Место по периметру освобождается от мусора и лишних элементов, которые могли бы препятствовать проведению работ. Нужно нанести оси и определить диаметр. Если технология предусматривает подачу воды, осуществляется ее подведение. В противном случае можно воспользоваться технологией сухого сверления. Важно позаботиться об электропитании и подаче воздуха.

Читайте также:
9 идей поделок из компакт-дисков своими руками для сада и дачи + фото

Теперь наступает черед оборудования, которое устанавливается на месте будущего отверстия. Как только все подключения были проверены, оборудование подключается. Оно не должно располагаться максимально плотно к поверхности, так как это может сорвать машину и повредить оснастку. Что не только губительно для установки, но и опасно для человека.

Лазерное сверление бетона

Лазерное воздействие на материал не сопровождается вибрациями и шумом. Такое излучение воздействует на сооружения из бетона, которые выведены из эксплуатации. Во время обработки конструкций образуется минимальное количество пыли. В работе задействуется специальная электродрель, в которой имеется лазерное устройство. Скорость сверления увеличивается за счет воздействия лазерного луча.

Меры безопасности

Во время проведения работ обязательно нужно использовать средства индивидуальной защиты. Во время сверления к месту проведения работ не следует допускать посторонних людей менее, чем на 2 м. Если бурение осуществляется на высоте, лестницу использовать нельзя, она не обеспечивает надежности. Допустимы только стремянка или леса. Начинать работать необходимо с малых оборотов, постепенно увеличивая их в процессе. Включать оборудование, которое плотно прижато к поверхности, не следует, в противном случае коронку может вывернуть. Когда просверливается поверхность под штукатуркой, следует обратить внимание, где проложены коммуникации.

Ударно-вращательное бурение

Производительность твердосплавного и алмазного бурения значительно повышается при одновременном воздействии на породоразрушающий инструмент осевой нагрузки, крутящего момента и ударных импульсов, создаваемых специальными забойными машинами, которые приводятся в действие энергией потока промывочной жидкости (гидроударники) или сжатого воздуха (пневмоударники).

Гидроударное бурение

Гидроударники применяют для бурения пород V-XII категорий по буримости. Гидроударник включается в снаряд между колонной бурильных труб и колонковым набором. С поверхности через бурильные трубы передается вращение и закачивается промывочная жидкость. На породоразрушающий инструмент создается постоянная нагрузка в соответствии с физико-механическими свойствами буримых пород. По принципу работы гидроударники делятся на три группы: машины прямого, двойного и обратного действия. Наиболее распространены гидроударные машины: Г-59В, Г-76У, Г-76В, ГРЭС-59.
В гидроударниках прямого действия поршень-ударник перемещается вниз и наносит удар по наковальне под действием промывочной жидкости, а в первоначальное положение возвращается под действием пружины сжатия. В высокочастотном гидроударнике прямого действия жидкость распределяется плавающим клапаном.

Для повышения выхода керна при бурении размываемых пород в комплект гидроударных машин включается эжектор. Срыв и удержание керна осуществляются кернорвателем, вмонтированным в нижнюю часть колонковой трубы. При гидроударном бурении применяют коронки, армированные четырьмя или шестью крупными резцами из твердого сплава, устойчивого к ударным нагрузкам.

Производительность гидроударного бурения твердыми сплавами превышает производительность вращательного бурения алмазами в ряде случаев в 1,5 раза.
Практический опыт показал целесообразность применения алмазного бурения в породах высоких категорий буримости с использованием высокочастотных гидроударников.
Снаряд при алмазном бурении ударно-вращательным способом состоит из алмазной однослойной коронки, кернорвателя, колонковой трубы длиной 5-8 м с удлиненной резьбой, износостойкого переходника с колонковой трубы на гидроударник, гидроударника, износостойкого переходника, колонны бурильных труб.
При бурении сильнотрещиноватых пород одинарный колонковый набор заменяется эжекторным или двойным колонковым снарядом с целью повышения выхода керна.

Гидроударное бурение твердосплавными коронками

При подготовке к бурению гидроударными машинами особое внимание следует уделить монтажу нагнетательной магистрали насоса. Нагнетательная магистраль при гидроударном бурении должна выдерживать повышенное давление, а также иметь приспособление для гашения волны гидроудара. В качестве напорного шланга рекомендуется применять рукав высокого давления с внутренним диаметром 38 мм. При бурении гидроударными машинами используют сальники-вертлюги с большими проходными отверстиями и надёжным сальниковым уплотнением.
Смонтированную магистраль опрессовывают на полуторное давление; на насосе устанавливают предохранительный клапан, рассчитанный на рабочее давление плюс 10-15%. В процессе работы напорной магистрали необходимо периодически подтягивать все болтовые соединения.
Перед спуском бурового снаряда в скважину необходимо:

  1. гидроударник отрегулировать по указаниям, приведенным в технической характеристике;
  2. калибровочным кольцом тщательно проверить диаметр коронки, при бурении соблюдать строгую очередность в отработке коронок до полного износа, пуская в работу сначала коронки с большим диаметром. Диаметр вновь опускаемой коронки не должен превышать диаметра коронки, бывшей в работе, более чем на 0,2 мм в породах до VIII категории по буримости и 0,1 мм в породах IX категории. В породах более высоких категорий диаметр вновь опускаемой коронки должен быть равен диаметру поднятой из скважины коронки, в противном случае зауженный интервал скважины разбуривают (расширяют);
  3. тщательно проверить кольцо кернорвателя, обращая внимание на износ и цельность кольца, его наружный и внутренний диаметры, заход в коронку, износ наплавленного металла.

Спускать колонковый набор необходимо осторожно, предупреждая удары твёрдого сплава об обсадные трубы и уступы в скважине.
До забоя следует доходить медленно с промывкой и вращением. При этом расход промывочной жидкости 120-150 л/мин, осевая нагрузка на коронку 2-3 кН, частота вращения коронки 60-71 об/мИн.
После постановки снаряда на забой на пониженном режиме бурят 10-15 см, а затем задают рациональный технологический режим в соответствии с физико-механическими свойствами пород.

Технология гидроударного бурения твердосплавным породообразующим инструментом

Эффективность гидроударного бурения, в том числе с применением твёрдых сплавов, определяется следующими основными параметрами: частотой и энергией ударов гидроударной машины, частотой вращения бурового снаряда, осевой нагрузкой на породоразрушающий инструмент.
При гидроударном бурении изменились функции промывочной жидкости. Наряду с выносом шлама, охлаждением резцов, поддерживанием устойчивости стенок скважины, промывочная жидкость выполняет ещё одну, очень важную роль, являясь приводом забойной ударной машины. С увеличением расхода промывочной жидкости резко возрастает энергия единичного удара, в результате чего обеспечивается более интенсивное разрушение породы.
Осевая нагрузка при гидроударном бурении пород относительно слабых и средней твёрдости выполняет практически те же функции, что и при вращательном способе бурения, обеспечивая наряду с ударными импульсами заглубление резцов в забое и поддерживая непрерывность процесса резания породы в периоды между ударами.
В более твёрдых породах, разрушение которых при гидроударном бурении осуществляется преимущественно ударным сколом, осевая нагрузка способствует сохранению в процессе бурения постоянного контакта резца с породой, благодаря чему улучшаются условия передачи ударных импульсов и обеспечивается стабильная работа гидроударной машины.

В относительно слабых и малоабразивных породах увеличение осевой нагрузки даёт рост скорости углубления (однако всё же меньший, чем при бурении вращательным способом); в твердых абразивных породах с увеличением осевой нагрузки интенсивно растёт износ породоразрушающего инструмента и, следовательно, резко снижается углубление за рейс. Практически в твёрдых породах рекомендуется уменьшать осевую нагрузку до минимальной величины, зависящей от усилий подачи конкретной конструкции гидроударника.
Ударно-вращательное бурение осуществляется двумя типами гидроударных машин; Г76 с повышенной энергией удара и высокочастотными гидроударниками Г76В и Г59В. Для бурения в породах V-X категорий по буримости рекомендуется восемь типов (специальных) твердосплавных коронок различных типов.

Читайте также:
Как выбрать садовый светильник?

Технология гидроударного бурения алмазным породоразрушающим инструментом

Специальными исследованиями и опытом производственных организаций установлена высокая эффективность применения высокочастотных гидроударных машин (Г76В и Г59В) с твердосплавными и алмазными серийными коронками. При гидроударно-алмазном бурении рекомендуется следующая длина колонковых труб:
Категория пород по буримости – до VIII IX-X XI-XII Длина колонковых труб, м – 6-10 3-6 2-3
Физическая природа процесса, протекающего при гидроударно-алмазном бурении, следующая.
При наложении на алмазную коронку вертикальных ударных импульсов выступающие под торцом коронки участки алмазов внедряются в породу, в результате чего создаются условия всестороннего объёмного сжатия алмазов. При этом прочность алмазов растёт.
При гидроударно-алмазном бурении практически не возникает ззполировки алмазов, подклинок керна в колонковом снаряде в течение всего рейса.

В породах средней твердости наибольшую эффективность дают коронки с крупными алмазами с мягкой или нормальной матрицей. С увеличением твёрдости пород, а также в трещиноватых породах целесообразно применять коронки с твёрдой или очень твёрдой матрицей -импрегнированные коронки.
На забой необходимо подавать пониженное количество жидкости в соответствии с требованиями алмазного бурения: при диаметре 76 мм – 25-80 л/мин, при диаметре 59 мм – 20-60 л/мин.
Уменьшение количества поступающей на забой промывочной жидкости достигается сверлением в корпусе кернорвателя отверстия диаметром 6-8 мм или применением специального делителя потока.

Для перекрепления патронов буровой снаряд необходимо приподнять от забоя лебёдкой станка до прекращения работы гидроударника, насос при этом продолжает работать. Подъём снаряда от забоя должен быть не более 30-40 мм, так как при большем подъёме возможен срыв керна коническим кернорвателем.
При перекреплении патронов оставлять снаряд на забое нельзя, так как резцы невращающейся коронки под действием гидроударника углубятся на некоторую величину, и при возобновлении вращения могут быть сломаны или произойдёт обрыв снаряда.

Для срыва керна включают вращение снаряда и поднимают его на 0,5 м от забоя. Керн срывается специальными пружинами кернорвателя, монтируемыми в расточке нижнего конца колонковой трубы. Для проверки взятия керна, не включая насос, опускают снаряд, не доводя его до забоя на 10-20 см. Если снаряд спускается, не задерживаясь, то керн взят. Если обнаружится, что керн не взят, то необходимо на пониженном режиме дойти по керну до забоя, углубиться на 10-20 см и повторить срыв керна.

Запрещается накапливать шлам в скважине свыше 1 м, в противном случае надо проводить чистку призабойной зоны снарядом со шламовой трубой или специальную промывку скважины.
При обвалах доходят до забоя обычно буровым снарядом с твердосплавной коронкой.
При подходе к забою с гидроударником на пониженных режимах давление на манометре насоса должно быть 1,0 – 1,5 МПа. При падении давления ниже 1,0 МПа необходимо проверить насос, а при его исправности сменить манжеты гидроударника.
Если гидроударник прекратил работу (перестал стучать), а режим бурения в это время не менялся и углубка идёт нормально, это значит, что коронка вошла в мягкую породу. Если же гидроударник перестал стучать при прежнем режиме бурения, а углубка не наблюдается, то надо сменить гидроударник.
При бурении в сильнотрещиноватых и твёрдых породах возможны поломки твердосплавных резцов породоразрушающего инструмента. В этом случае скважину необходимо очистить от кусков твёрдого сплава, для чего опускают специальную ловушку или приспособление для забурки на забое кармана малого диаметра. Кусочки твердого сплава собираются в этом кармане. Опускают алмазную коронку, бурят ею 300-400 мм и извлекают керн, внутри которого находится карман с твердосплавными резцами.

Гидроударно-эжекторное бурение

Гидроударно-эжекторное бурение основано на сочетании одновременного использования гидроударных забойных буровых машин и эжекторных снарядов. При этом способе бурения в результате воздействия ударных импульсов резко сокращаются случаи подклинок керна и прижога породоразрушающего инструмента, вместе с тем увеличивается длина рейса и выход керна.

Рациональные режимы гидроударно-эжекторного бурения практически не отличаются от принятых в определенных горнотехнических условиях при обычном гидроударном бурении с прямой промывкой скважины. Однако есть некоторые особенности и различия.
При гидроударно-эжекторном бурении установка инструмента на забой осуществляется медленно с вращением и подачей промывочной жидкости во избежание зашламования снаряда. Перед началом бурения скважину следует тщательно промыть, в дальнейшем шлам удаляется эжекторными снарядами.
В интенсивно трещиноватых и раздробленных породах следует бурить при минимальной частоте вращения снаряда, чтобы избежать микроподклинок, а при бурении пластичных и вязких пород следует увеличивать частоту вращения, осевую нагрузку снижать до минимума (1,0 – 3,0 кН) и чаще расхаживать снаряд для предупреждения образования пробок.

В случае прекращения подачи в скважину промывочной жидкости необходимо поднять буровой снаряд, так как резко возрастает опасность преждевременного заклинивания керна и прижога породоразрушающего инструмента.

Пневмоударное бурение.

Пневмоударники успешно применяются при бурении разведочных скважин с поверхности, при бурении из подземных выработок, при проходке взрывных и другого назначения скважин в породах VII-XII категорий по буримости. Наиболее целесообразно использование пневмоударников для бурения твердых необ-водненных пород, толщ многолетней мерзлоты, в высокогорных и пустынных районах, а также в условиях поглощения промывочной жидкости. Пневмоударники могут применяться с различными буровыми установками колонкового бурения, например, МБУ-1, УРБ-2А-2 и др. Для бурения геологоразведочных скважин в настоящее время используются пневмоударники типа ПН диаметром 16, 93, 112 и 132 мм, коронки твердосплавные, одинарные колонковые трубы – ТП, двойные колонковые трубы ТДП. Для бурения без отбора керна применяются долота ДП.
Для смягчения ударных импульсов, доходящих при небольших глубинах скважины до бурового станка, над пневмоударником устанавливается упругая муфта. Конструкции пневмоударников обеспечивают использование сжатого воздуха в широком диапазоне давлений (от 0,6 до 2,5 МПа); максимальную ударную мощность для каждого диапазона применяемого давления воздуха; возможность бурения более глубоких и обводнённых скважин; возможность бурения с низкой частотой (1000-1200 мин) и высокой энергией удара (для твёрдых пород) или высокой частотой (1800-2000 мин) и сниженной энергией удара (для пород средней твёрдости и трещиноватых).

Основная часть энергии сжатого воздуха погружных пневмоударников расходуется на привод ударного механизма. Оставшаяся часть идёт на продувку забоя скважины для выноса выбуренной породы на поверхность.
В процессе бурения нередко крупные частицы шлама не выносятся на поверхность. Для их улавливания рекомендуется включать в буровой снаряд шламовую трубу.

При пневмоударном бурении основными параметрами технологического режима бурения являются: осевая нагрузка, частота вращения бурового снаряда, частота ударов пневмоударника, которая определяется как функция давления подаваемого в скважину сжатого воздуха и его расхода в единицу времени.
Величина давления воздуха в процессе бурения должна сохраняться постоянной или изменяться незначительно. Резкое повышение давления в нагнетательной линии с одновременным прекращением выноса пыли говорит о нарушении циркуляции воздуха, Это может быть вызвано полным заполнением керном колонковой трубы, образованием ледяных пробок в бурильных трубах либо шламового сальника в стволе скважины. В этом случае необходимо вместе с воздухом подавать в скважину 0,5-2% раствор поверхностно-активных веществ (ПАВ) в количестве 2-5 литров в минуту, либо прекращать бурение и принимать другие меры по восстановлению циркуляции воздушного потока. Расход воздуха определяет степень очистки забоя и скважины в целом от шлама и интенсивность охлаждения породоразрушаюшего инструмента.

Читайте также:
Как выбрать комод

Минимальная скорость восходящей воздушной струи, обеспечивающей эффективную очистку скважины, составляет 15-25 м/с, при размере выбуренных частиц породы до 8 мм необходимая скорость потока возрастает в два раза. В мягких породах часто происходит зашламовывание каналов породоразрушающего инструмента, в связи с чем необходимо осевую нагрузку снижать до минимально возможной.

Частота вращения снаряда зависит от физико-механических свойств буримых пород и частоты ударов пневмоударника. Путь пробега резца коронки по забою скважины между ударами в твёрдых абразивных породах должен составлять менее 2 мм, в породах средней твёрдости и абразивности 7,5-8 мм, а в малоабразивных средней твёрдости -12-13 мм. При возрастании степени трещиноватости пород частоту вращения необходимо увеличивать в 1,5-1,7 раза.

Технология колонкового бурения. Алмазное бурение

Общие сведения

Алмазное бурение с успехом может производиться в породах VII – XII категорий.

Для алмазного бурения характерно следующее:

  • скважины бурятся коронками малого диаметра;
  • скважины могут буриться под любым углом к горизонту;
  • большие скорости вращения алмазной коронки и их высокая износостойкость;
  • станки для неглубокого алмазного бурения отличаются большой быстроходностью, малым весом.

Алмазным бурением пробурены самые глубокие в мире скважины малого диаметра (ЮАР, глубина 4295 м, d = 46 мм).

Алмазы, их свойства и применение

Алмаз – минерал, состоящий из чистого углерода. Алмаз по твердости превосходит все естественные и искусственные вещества. По шкале Мооса его твердость равна 10, а абсолютная твердость его во много раз превышает твердость корунда. По Разивалю абразивная способность алмаза в 90 раз выше, чем у корунда. Объемный вес алмазов колеблется в пределах 3,1 – 3,54. Удельный вес его 3,5 – 3,6.

Вес алмаза измеряется в каратах (0,2 г). Различают два основных вида алмазов – ювелирные и технические. Ювелирные алмазы чистой воды после искусственного огранения называются бриллиантами.

Различают следующие сорта технических алмазов.

Борт (синоним – борте). К этому сорту алмазов относятся неправильные кристаллы, сростки и шарообразные лучистые агрегаты. Борты отличаются хрупкостью. Большей частью они окрашены в желтый, коричневый и серый цвета. Удельный вес бортов 3,5 – 3,6.

Балласы являются разновидностью борта, но имеют шарообразную форму и лучистое строение. Обычно центральная часть их обладает крупнокристаллической структурой, а оболочка – мелкозернистым строением и повышенной твердостью. Балласы имеют удельный вес 3,5.

Карбонадо (карбонаты, черные алмазы) представляют собой тонкозернистые непрозрачные агрегаты овальной формы с алмазным блеском; окрашены они в темные цвета: серый, черный и реже зеленый. Эти технические алмазы обладают наименьшей хрупкостью.

Объемный вес карбонадо колеблется в пределах от 3,1 до 3,45. Карбонадо с объемным весом менее 3,2 пористы и быстро истираются. Карбонадо с объемным весом более 3,45 являются уже переходными к крупнокристаллическим, более хрупким.

Для изготовления алмазных коронок до 1928 – 1935 гг. употреблялись главным образом крупные карбонадо весом от 1 до 2 карат, которые зачоканивались в коронки вручную.

В связи с большим удорожанием карбонадо в настоящее время для алмазного бурения применяются борты, главным образом мелкие.

Поэтому коронки, армированные мелким бортом, называются мелкоалмазными, изготовляются они заводским путем.

В настоящее время в отечественной буровой практике, как и за рубежом, в буровом инструменте, кроме природных необработанных алмазов, используются также низкокачественные алмазы, которые подвергаются соответствующей механической, термической и другим видам обработки для повышения их механической прочности. При облагораживании алмазов большое внимание уделяют снятию внутренних напряжений, овализации алмазов с последующим полированием.

Следует указать, что ныне отечественной промышленностью в больших объемах изготовляются синтетические алмазы, широко используемые в машиностроении и приборостроении как абразивный материал. Проведенные опыты по применению крупных синтетических алмазов для армирования коронок дают обнадеживающие результаты.

Освоено изготовление сверхтвердого сплава боразон, обладающего очень высокой твердостью. Он выдерживает температуру выше 1900° (алмаз в кислородной среде сгорает при температуре 900°).

Алмазные коронки и их применение

Алмазные коронки делятся на два основных вида:

  • сплошные коронки для бескернового бурения (алмазные долота);
  • кольцевые коронки, выбуривающие керн.

На геологоразведочных работах применяются только кольцевые коронки. Однако при бурении по изученному разрезу целесообразно применять коронки для бескернового бурения,особенно в породах VI, VII, VIII и IX категорий, где этими коронками за один рейс можно проходить десятки и сотни метров.

Для изготовления бескерновых коронок применяются тщательно отобранные алмазы борт весом от V10 до V40 карата.

Достоинство бескерновых коронок состоит в том, что они позволяют бурить скважины глубиной в несколько десятков метров за один рейс (инструмент извлекается только после доведения скважины до конца).

Кроме того, бескерновые коронки малого диаметра (36 – 46 мм) позволяют бурить с очень большим числом оборотов (2000 – 3000 об/мин), что обеспечивает весьма высокую производительность.

Кольцевые алмазные коронки применяются, когда в процессе бурения необходимо получить керн, и для бурения скважин в самых крепких породах (XI и XII категорий), где бурение кольцевым забоем более экономично, чем бурение сплошным забоем (меньший расход алмазов).

Алмазные кольцевые коронки не позволяют использовать всех преимуществ бурения на больших скоростях вращения, так как возникающая при этом вибрация приводит к частым самозаклинкам керна.

По способу распределения алмазов на рабочем торце коронки делятся на:

  • однослойные;
  • многослойные;
  • импрегнированные.

Однослойные и многослойные коронки армируются алмазами борт с зернистостью от 5 до 60 шт. на 1 карат. В американской практике алмазами с зернистостью от 5 до 20 камней на 1 карат армируют коронки для бурения пород не особенно твердых, алмазами с зернистостью от 25 до 40 камней на карат – для бурения твердых пород, алмазами зернистостью свыше 50 шт. на 1 карат армируются коронки для бурения крепких абразивных пород. В одну коронку диаметром 46 мм вставляют 8 – 10 карат алмазов. В однослойных коронках алмазы распределяются на рабочем торце коронки таким образом, чтобы вставленные в матрицу алмазные зерна обеспечивали равностойкость рабочего торца коронки. В зависимости от диаметра коронки и величины алмазных зерен последние располагаются по торцу коронки шестью, семью и девятью рядами с таким расчетом, чтобы каждая кольцевая борозда, выбуриваемая алмазами на забое, перекрывалась не менее чем четырьмя алмазными зернами. Примерно 60% алмазов закрепляются в рабочем торце коронки, а 40 % боковых (подрезных) – для калибрования стенок скважины и керна. В качестве подрезных алмазов используются алмазы первого сорта или овализованные. Зерна алмазов должны быть на 70 – 75 % погружены в матрицу; при этом сплав матрицы,должен прочно сцепляться с алмазными зернами.

Читайте также:
Дизайн столовой – ключевые моменты

В многослойных коронках алмазные зерна одного слоя размещаются в промежутках между зернами соседних слоев.

Найдено средство повышения износоустойчивости однослойных алмазных коронок. Дело в том, что имеется возможность находить те грани алмазов, которые являются наиболее твердыми, а следовательно, и пригодными для использования их в качестве резцов.

Поэтому алмазы могут устанавливаться при армирован и л в коронки таким образом, чтобы вектора наибольшей твердости алмазных кристаллов, имеющих форму ромбических додекаэдров, октаэдров и кубов, были ориентированы в направлении резания породы с отрицательным углом около 15°.

Коронки с ориентированными алмазами изнашиваются значительно медленнее и дают возможность бурить с более высокой механической скоростью.

Большое значение для скорости бурения и стойкости алмазных коронок имеют промывочные канавки в рабочем торце коронок, предназначенные для пропуска воды, охлаждающей алмазы и смывающей шлам с забоя.

Обычно однослойными коронками бурят в породах с незначительным или средним содержанием кварца. В тонкозернистых кварцитах и джеспилитах и подобных им породах однослойные алмазные коронки быстро зашлифовываются, поэтому по таким ;.иродам выгоднее бурить многослойными и импрегнированными коронками.

Импрегнированные коронки оснащают более мелкими алмазами зернистостью от 80 до 200 шт. на карат. В импрегнированных коронках мелкие зерна алмазов должны быть равномерно распределены в цементирующем сплаве по всей высоте кольцевой матрицы. Концентрация алмазов составляет от 1,5 до 2,0 карата на 1 мм высоты алмазосодержащей матрицы.

Качество алмазов для импрегнированных коронок имеет меньшее значение, чем для однослойных. Поэтому для импрегнированных коронок часто применяются дешевые дробленые алмазы.

Износ импрегнированной коронки зависит от качества ее матрицы: чем тверже матрица, тем меньше расход алмазов, тем дольше работает коронка, но и тем меньше скорость бурения.

Импрегнированные коронки с твердой матрицей целесообразно применять для бурения абразивных пород; такие коронки в процессе бурения абразивных пород самозатачиваются, но при бурении крепких малоабразивных пород зашлифовываются и их приходится периодически затачивать при помощи пескоструйного аппарата.

Алмазосодержащая матрица бывает либо литой из сплавов с сравнительно низкой температурой плавления или приготовляется методом порошковой металлургии. Для приготовления матриц применяют бериллиевую бронзу, вольфрамово-медно-алюминиевый сплав, сплав карбида вольфрама с кобальтом и др. Проводятся опыты по применению пластмассовых и резиновых матриц. За рубежом обращают особое внимание па выбор материала матриц. Чаще матрицы изготовляются методом порошковой металлургии. Чем абразивнее порода, тем коронка должна иметь более износоустойчивую матрицу.

Сплав матрицы должен:

  • обладать высокой теплопроводностью, чтобы способствовать быстрому отводу тепла от торца коронки во время бурения;
  • прочно сцепляться с алмазными зернами, что обусловливается близкими значениями коэффициентов расширения материала матрицы и алмазных зерен;
  • образовываться в течение непродолжительного времени при температуре, исключающей графитизацию алмазов.

Технология алмазного бурения

Алмазные коронки имеют небольшой диаметр, поэтому бурильные трубы должны иметь ниппельные соединения.

Для коронок диаметром 36 и 46 мм применяются штанги диаметром 33,5 и 42 мм соответственно; для коронок 59 и 76 мм диаметром 50 мм.

Коронка, колонковая труба, переходник и нижние штанги должны быть после свинчивания соосны и прямолинейны. При бурении в крепких породах между коронкой и колонковой трубой необходимо включать алмазный расширитель для калибровки ствола. Это уменьшит время на разбурку скважины и увеличит работоспособность алмазной коронки.

Для борьбы с искривлением скважины рекомендуется ставить второй алмазный расширитель между колонковой трубой и переходником.

В процессе бурения у алмазной коронки уменьшается наружный диаметр, а внутренний диаметр увеличивается. Следовательно, увеличивается и диаметр керна. Поэтому, прежде чем опускать в скважину новую, еще не работавшую коронку, необходимо предварительно проработать забой скважины крестовым долотом для того, чтобы разрушить оставшийся керн. Если не провести такой операции, внутренние алмазы коронки могут быть разрушены керном. При бурении бескерновыми коронками эта операция отпадает.

Спуск инструмента с алмазной коронкой следует производить без толчков и ударов, чтобы не повредить алмазов. Новую, еще поработавшую коронку надо спускать особенно осторожно, при спуске наблюдать, не зажимается ли новая коронка в суженной внизу скважине. Если коронка защемляется, надо приподнять ее и приступить к разбурке скважины – иначе можно сколоть наружные алмазы. Коронку на забой необходимо ставить осторожно, без толчков и ударов.

По данным зарубежной практики, бурение мелкоалмазными коронками диаметром 46 и 36 мм можно вести при 750 – 1500 об/мин. При больших скоростях вращения колонна бурильных труб может сильно выбрировать, что снижает стойкость алмазной коронки. Для уменьшения вибрации бурильные трубы снаружи смазываются специальным густым составом, содержащим канифоль, нигрол, животный жир и др. С увеличением крепости и абразивности породы число оборотов коронки уменьшают. При глубоком бурении скорость вращения снижается до 150 – 250 об/мин.

При постановке на забой новой коронки дают вначале небольшое осевое усилие (150 – 200 кг) и малую скорость вращения; по мере приработки алмазов в коронке в течение 10 – 15 мин нагрузку на коронку и число оборотов ее повышают до нормальных. Осевое усилие на коронку чаще всего доводят до 600 – 800 кг.

Бурение ведут не до полного износа коронки, а при снижении скорости бурения до 2 – 3 см/мин ее меняют.

Промывка при алмазном бурении должна обеспечивать хорошее охлаждение алмазов, так как они при сильном нагреве портятся. Скорость восходящего потока между колонной штанг и стенками скважины должна быть не менее 0,6 – 0,8 м/сек.

При наполнении колонковой трубы керном инструмент поднимают. Для этого над коронкой помещают кернорватель, который срывает керн от забоя. Поднятая коронка отвертывается и осматривается. Керн из колонковой трубы извлекается. Алмазную коронку следует заменить в случае:

  • механического повреждения коронки;
  • появления на торце коронки круговых борозд вследствие отсутствия полного перекрытия рабочего торца алмазами;
  • сильного оголения алмазов;
  • износа коронки по диаметру.

Износившиеся алмазные коронки отправляют на завод, где матрицу растворяют в соответствующих кислотах и отбирают пригодные для бурения алмазы, которые вторично используются в коронках.

При бурении отечественными алмазными коронками скорость вращения обычно принимается в пределах 250 – 450 об/мин. Осевая нагрузка принимается из расчета от 40 до 60 кг на 1 см 2 рабочего торца коронки в зависимости от насыщенности торца алмазной коронки алмазами.

Что такое алмазное бурение бетона

Определение: Алмазное бурение – сложный безударный процесс получения идеально круглых технологических отверстий в изделиях из бетона, железобетона и кирпича с применением инструмента, оснащенного коронкой с алмазными зубцами. Основными преимуществами является отсутствие пыли и шума при работе. В результате получаются ровные отверстия в горизонтальных и вертикальных плоскостях необходимого диаметра и глубины.

Безударное воздействие позволяет делать отверстия без ущерба для поверхности. Во время работы исключено возникновение таких дефектов, как трещины и сколы. Также не возникает отслоение материалов. Готовое отверстие не требует дополнительной обработки для придания ровности и гладкости поверхности.

Читайте также:
Как выбрать комод

Видео: особенности технологии

Видео: бурение железобетонного фундамента

Плюсы и минусы алмазного бурения

Из положительных сторон можно отметить:

Быстрая скорость работы. За 1 минуту инструмент проходит от 1 до 5 см в глубину.

Ровная поверхность полученного отверстия.

Строгая выдержка размеров.

Работа с твердыми материалами.

Работа в труднодоступных местах.

Большой диапазон диаметров отверстий.

Отсутствие грязи во время работы.

Низкий уровень шума.

Получение отверстий на горизонтальных и вертикальных поверхностях.

Из минусов можно отметить:

Для получения отверстий с большим диаметром требуется мощный инструмент, требующий подключение на 380 В.

Область применения

Алмазное бурение бетона производится:

  • В стенах и перегородках;
  • В перекрытиях;
  • В стяжке пола и фундаменте;
  • Косое сверление;
  • Получение сквозных отверстий и небольших углублений;
  • Проведение системы отопления, разводка водоснабжения в помещении, а также для проведения магистралей электросетей;
  • Сверление отверстий на лестничных маршах под установку перил и ограждений;
  • Бурение под вентиляцию и дымоходы, под системы кондиционирования.

Оборудование для алмазного бурения бетона

В зависимости от объема и сложности работы, используется различное оборудование.

Отличным примером служит установка алмазного бурения Хилти DD200.

Установка алмазного бурения Hilti DD200 в сборе

Легкая и компактная установка для бурения отверстий до среднего размера.

Наличие редуктора с двумя скоростями для получения оптимальных показателей крутящего момента и скорости вращения.

Возможность подключения к источнику водоотведения для устранения мусора и охлаждения режущего инструмента.

Виды алмазного бурения бетона

Различают два основных вида бурения: сухое алмазное бурение без воды и влажное бурение

Сухое алмазное бурение применяется в тех случаях, когда исключено использование воды в целях безопасности, при чистовых работах, а также при отсутствии источника воды. Может использоваться для сверления таких материалов как кирпич, газобетон, так и железобетон. Охлаждение поверхности режущей кромки происходит за счет воздушной вентиляции.

Алмазное сверление – самый современный способ получения отверстий в высокопрочных материалах. Наша компания применяет все новейшие методики и оборудование в данной сфере. Технология Diamond Hit – это усовершенствованная система алмазного сверления, которая представляет собой метод сухого сверления с использованием микроударного оборудования.

Для получения отверстий применяется:

  • Профессиональный двигатель с функцией микроудара или специальная ударная дрель. Мощность рабочих инструментов не менее 1000 Вт;
  • Алмазные коронки HD;
  • Пылесос для устранения пылевых отходов.

Все оборудование очень компактное и позволяет высверливать отверстия, как с удерживающей стойки, так и в ручном режиме. При этом нагрузка на перекрытия значительно меньше, чем при обычном «влажном» бурении.

Бытовые ударные дрели, оснащенные коронками HD, позволяют получать отверстия до 82 мм в диаметре. С помощью микроударных двигателей в ручном режиме сверления получаются отверстия до 72 мм в диаметре, а применение стойки позволяет увеличивать диаметр на выходе до 132 мм и глубину до 300 мм.

Влажное алмазное бурение — это основной способ получения отверстий в твердых поверхностях (стена, пол, перегородка, фундамент). Для его реализации необходим постоянный доступ к воде. В процессе работы вода поступает на обрабатываемую поверхность, охлаждает инструмент и предотвращает его перегрев, а также выводит пыль из-под режущего инструмента. За счет применения воды снижается уровень шума при сверлении, увеличивается скорость сверления за счет более эффективного теплоотвода.

Основные виды и характеристики бура

Бур – режущий инструмент, предназначенный для получения отверстий в различных строительных материалах. Для сверления отверстий в бетонных конструкциях применяется алмазный бур по бетону, который отличается своей надежностью. Используется в качестве оснастки для ручных перфораторов, энергия удара которых достигает до 35 Дж.

По способу крепления различают несколько видов буров по бетону:

  • SDS Plus – имеет наиболее широкое использование. Диаметр хвостовика составляет 10 мм, глубина крепления – 40 мм. Купить можно в любом магазине инструментов.
  • SDS MAX – обеспечивает наиболее прочное и надежное крепление бура в электрическом инструменте. Способен переносить более высокие ударные нагрузки. Диаметр хвостовика – 18 мм.

Типы алмазных буров для перфоратора

  • Шнековые буры. Предназначены для обработки легких конструкций. Не требуют дополнительной заточки, так как затачиваются при работе. Отлично выводят шлам из отверстия.
  • Спиральные буры. Благодаря тому, что спиральные буры имеют достаточно большой диаметр, они применяются для монтажа системы кондиционирования. Могут быть использованы при демонтаже нетолстых перегородок.
  • Пологие буры – используются для получения неглубоких отверстий. Отличительная особенность – больший срок службы по сравнению со спиральными.

Процесс бурения бетона

Организация процесса происходит постепенно.

  • Необходимо подготовить рабочее место.
  • Настроить инструмент на необходимую глубину и диаметр отверстий.
  • Выставить станину.
  • Подготовить дополнительное оборудование.
  • Убедиться в безопасности проведения работ.
  • Только после этого можно приступать к работе.

Подготовка к работе

При подготовке следует уделить особое внимание плану проведения работ. Все отверстия должны быть правильно размечены, а инструмент должен обладать необходимой заточкой, чтобы просверлить строительный материал в соответствии с размерами.

Крепление станины алмазной бурильной установки, а также устранение люфтов при необходимости. Для крепления необходимо просверлить в поверхности отверстия под анкера, на которые и крепится станина.

Включение установки и выбор необходимой скорости вращения. Включение подачи воды на режущий инструмент и обеспечение отсоса жидкости и пыли. Нельзя допускать, чтобы во время работы коронка перекосилась, так как это приведет к ее застреванию и как следствие невозможность использования в работе. Пуск двигателя необходимо осуществлять только убедившись, что коронка не опущена, в противном случае режущий инструмент будет испорчен.

Небольшим усилием на ручку необходимо плавно погружать коронку в бетон, соблюдая своевременность подачи воды. При ненадежном креплении станины, создается дополнительное трение коронки для алмазного бурения о бетон, что приводит к повышенным нагрузкам на двигатель. Такое упущение может привести к порче инструмента.

Оснастка для бурения отверстий большого диаметра

Коронки, которые используются для получения цилиндрических отверстий и углублений выпускаются в стандартных размерах. Диаметр алмазного бурения может составлять до 1 метра. При наличии мощного профессионального оборудование, технология допускает использование и большего размера. Но такая услуга потребует дополнительных финансовых затрат.

Алмазное бурение отверстий в бетоне расценки

Цена алмазного бурения бетона зависит от следующих факторов:

  • Сложности работы (наличие сверловок в труднодоступных местах, а также сверление под различными углами).
  • От строительного материала, с которым необходимо работать.
  • От размеров (глубина и диаметр)
  • Качества полученных отверстий.
Диаметр отверстия, мм Цена, за 1 см. в рублях
до 50 20
62 25
82 30
102 30
122 40
152 40
202 55
252 70
302 95
352 110
452 150

Получите скидку 10% и бесплатный предварительный расчет стоимости услуг

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Foundation-Stroy.ru
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: