завести в верхнюю проушину амортизатора 8 палец нижнего блока 9 талевой системы бурового станка и зафиксировать его;
поднять вибратор 2 с амортизатором 8 над устьем скважины и скрепить его с извлекаемой трубой 6 посредством наголовника 3 (порядок операций см. в п. 4.1 и 4.2).
Вибрационное извлечение промежуточных колонн вибратором типа ВПФ, снабженным наголовником с поворотными рычагами, осуществляют следующим образом (черт. 14):
соединяют амортизатор 3 с талевым блоком 2;
закрепляют в проушинах амортизатора 3 палец 4;
надевают верхние концы тяг 5 на палец 4, а нижние - на рычаги 6;
сжимают при помощи талевой лебедки бурового станка амортизатор 3 и запускают в работу вибратор 11.
Успешное виброизвлечение колонны вибратором типа ВПФ может быть обеспечено в том случае, если амплитуда колебаний труб в начальный период не менее 2,5-3 мм.
Технологические приемы, которые следует применять при виброизвлечении труб вибратором типа ВПФ, аналогичны приемам работы с вибромолотом БВС-1, настроенным на вибрационный режим работы (см. п. 3.5). Разница заключается лишь в том, что в начальный период извлечения пружины амортизатора сжимают на 6-7 см (это соответствует извлекающей силе 80-100 кН).
4.6. Наиболее рациональной областью использования вибратора типа ВПФ является погружение фильтровых колонн труб при устройстве гравийно-проволочных фильтров с конусным башмаком-расширителем. Эту технологию следует применять при устройстве эксплуатационных скважин на воду глубиной до 60-80 м, когда водосодержащие породы представлены песками. В таких случаях на первую трубу фильтровой колонны 5 (черт. 15) наворачивают специальный конусный башмак-расширитель 7 и опускают колонну в предварительно обсаженную до верхней границы 8 водоносного горизонта скважину (диаметр эксплуатационной колонны 4 должен быть больше диаметра фильтровой колонны 5 не менее чем на 100 мм). Затем в муфте 3 последней трубы фильтровой колонны крепят наголовник 2 и монтируют вибратор 1. Фильтровую колонну погружают за счет периодических включений вибратора при одновременной чистке забоя скважины желонкой 10 и засыпке гравийно-песчаной смеси 6 в пространстве между эксплуатационной и фильтровой колоннами труб. Во время погружения фильтра уровень гравийно-песчаной смеси необходимо поддерживать на 2-3 м выше башмака эксплуатационной колонны.
Схема работы вибратора типа ВПФ при погружении фильтровой колонны труб в процессе устройства гравийно-проволочного фильтра скважины с конусным башмаком-расширителем
а, б, в - начальный, промежуточный, окончательный этапы; 1 - вибратор; 2 - наголовник; 3 - муфта фильтровой трубы; 4 - эксплуатационная колонна; 5 - фильтровая колонна; 6 - гравийно-песчаная смесь; 7 - конусный башмак расширитель; 8 - верхняя граница водоносного горизонта; 9 - водоупорная порода; 10 - желонка
Черт. 15
5. БУРЕНИЕ СКВАЖИН ВИБРОУДАРНЫМИ СНАРЯДАМИ ВС-1 И ВС-2
5.1. Порядок выполнения операций при бурении скважин с применением виброударных снарядов типа ВС такой же, как и при использовании буровых снарядов обычной конструкции для ударно-канатных станков (см. рекомендуемое приложение 3).
5.2. После спуска виброударного снаряда на забой перед включением в работу ударного механизма станка необходимо убедиться в отсутствии существенного прослабления инструментального троса. Навеска виброударного снаряда над забоем по сравнению с навеской при бурении снарядами обычной конструкции должна быть минимальной и не превышать 1-2 см, так как для получения эффективного режима разрушения породы взаимодействие ударника с корпусом снаряда должно происходить в момент контакта лезвия долота с породой.
5.3. В процессе углубления скважины трос постепенно сматывают. При этом следят, чтобы выполнялись вышеуказанные требования, связанные с оптимальной величиной навески.
5.4. Высоту сброса снаряда и число ударов ударного механизма выбирают в соответствии с массой снаряда и паспортными данными на станок.
5.5. Учет зависимости высоты Н сброса снаряда от плотности шлама в скважине и определение возможных областей режимов работы виброударных снарядов осуществляют в соответствии с графиком (черт. 16). Линия А-А на графике соответствует максимальному значению заглубления при различных и Н. Точки кривой Б-Б определяют значения и Н, при которых ударные взаимодействия подпружиненного ударника и корпуса заканчиваются раньше начала подъема бурового снаряда ударным механизмом станка. Линия В-В соответствует значениям и Н, при которых подъем бурового снаряда осуществляется раньше, чем долото достигнет забоя скважины.
Зона графика, ограниченная кривыми А-А и Б-Б, является зоной работы снаряда с максимальным заглублением долота в породу (режим наибольшей производительности). Зона, характеризуемая значениями и Н лежащими левее линии Б-Б, соответствует работе бурового снаряда с пониженным заглублением долота в породу. Кроме того, нахождение неподвижного и не испытывающего динамических воздействий долота на забое скважины может сопровождаться возникновением аварийных ситуаций, связанных с прихватом долота породой.
Зависимость высоты сброса снаряда от плотности шлама в скважине и возможные области режимов работы виброударных снарядов
Черт. 16
Работа виброударного снаряда при значениях и Н, находящихся в зоне, которая ограничена кривыми А-А и В-В, характеризуется резким снижением заглубления долота в породу, так как при таких режимах ударник не успевает полностью передать долоту энергию, накопленную им при падении снаряда. При этом удары, которые совершает подпружиненный ударник по ограничителям корпуса после подъема снаряда над забоем, вызывают перегрузки инструментального троса, ударного механизма и станка в целом.
При значениях и Н, расположенных правее линии В-В, подъем бурового снаряда начинается раньше, чем долото достигает забоя скважины, и вся энергия снаряда расходуется на создание перегрузок в элементах бурового станка.
Приведенный график построен для виброударного снаряда массой 1180 кг. При уменьшении массы кривые графика смещаются влево, а при увеличении - вправо. Исходные точки кривой А-А выбирают в зависимости от массы снаряда и паспортных данных ударно-канатного станка.
6. БУРЕНИЕ СКВАЖИН ВИБРОУДАРНЫМИ ЖЕЛОНКАМИ ВЖ-1 и ВЖ-2 И ВИБРАЦИОННАЯ РАЗГРУЗКА КЛАПАННЫХ ЖЕЛОНОК С ПОМОЩЬЮ УСТРОЙСТВА ВР-1
6.1. Разработка грунта виброударными желонками (см. рекомендуемое приложение 4) обеспечивается за счет использования энергии возвратно-поступательных движений троса бурового станка.
Желонка ВЖ-1 имеет дебалансный вибровозбудитель, обеспечивающий эффективное заглубление грунтозаборника без его отрыва от забоя при работе в связных пластичных грунтах, вибровозбудитель желонки ВЖ-2 в виде ударника свободных колебаний обеспечивает производительную разработку твердого грунта и наполнение им грунтозаборника при периодических подъемах и сбросах на забой.
Работа виброударных желонок не требует долива воды в скважину, а применение грунтозаборников раскрывающегося типа (черт. 17) исключает необходимость их переворачивания при разгрузке.
6.2. Для наполнения грунтозаборника виброударную желонку подвешивают на инструментальном тросе ударно-канатного станка, опускают в ствол скважины и устанавливают на забой с нулевой или положительной (1-2 см прослабления троса) навеской. Затем включают в работу ударный механизм станка, который с заданной частотой и размахом сообщает возвратно-поступательное движение инструментальному тросу.
Это движение троса посредством штока 2 (черт. 18) приводит во вращение валы с дебалансами 9 желонки ВЖ-1, и боек 10 ее вибромолота начинает наносить удары по наковальне 11 грунтозаборника 12, что обеспечивает его заглубление в породу со скоростью 10-50 см/мин.
В случае использования желонки ВЖ-2 ее ударным механизмом станка поднимают и сбрасывают на забой. При сбросе желонки ВЖ-2 ее ударник вследствие действия сил инерции начинает совершать колебания относительно корпуса, а при взаимодействии грунтозаборника с забоем колебания ударника переходят в виброударный режим, при котором ударник поочередно наносит удары по нижней и верхней наковальням корпуса, обеспечивая заглубление грунтозаборника.
Для желонки типа ВЖ-2 заглубление грунтозаборника за ее один сброс на забой скважины зависит от соотношения массы ударника к массе корпуса. При соотношении 1:2 в период контакта грунтозаборника с забоем обеспечивается заглубление желонки в твердый глинистый грунт на 3-5 см.
Грунтозаборник виброударной желонки типа ВЖ
Черт. 17
1 - резьбовой ниппельный переходник; 2 - неоткидной полуцилиндр; 3 - запирающее устройство; 4 - откидной полуцилиндр; 5 - контуры откидного полуцилиндра в положении разгрузки; 6 - рычаг; 7 - зуб; 8 - башмак; 9 - пластинчатый штырь
Виброударная желонка ВЖ-1
1 - трос бурового станка; 2 - шток с винтом в нижней части; 3 - радиально-упорный подшипник; 4 - вращающаяся приводная гайка; 5 - односторонняя муфта обгона; 6 - шлицевое соединение; 7 - пара конических зубчатых колес; 8 - цепные передачи; 9 - валы с дебалансами и цилиндрическими зубчатыми колесами; 10 - боек вибромолота; 11 - наковальня; 12 - грунтозаборник
Черт. 18
6.3. Для разгрузки виброударной желонки после наполнения грунтозаборника породой выполняют следующие операции:
поднимают виброударную желонку с забоя скважин на поверхность;
опирают башмаком грунтозаборника на грунт в месте разгрузки рядом с устьем;
отвинчивают гайку 3 (см. черт. 17) запирающего устройства;
поднимают виброударную желонку тросом бурового станка.
При подъеме желонки и ее одновременном встряхивании происходит опускание откидного полуцилиндра 4, обеспечивающее раскрытие грунтозаборной полости и разгрузку породы. Если встряхивание подвешенной на тросе желонки недостаточно для раскрытия грунтозаборника, то в вырезанном окне откидного полуцилиндра закрепляют конец стропа, второй конец которого предварительно крепят на неподвижном основании или соединяют с пропущенным через оттяжной блок свободным тросом бурового станка.
В этом случае при включении лебедки бурового станка происходят принудительное раскрытие грунтозаборника и его разгрузка от породы.
6.4. При использовании вибрационного разгрузочного устройства ВР-1 (см. рекомендуемое приложение 5) для разгрузки клапанных желонок выполняют следующие операции:
до начала бурения около устья скважины в удобном для буровой бригады месте устанавливают разгрузочное устройство ВР-1 (черт. 19), ориентируя желоб 1 в сторону отвала для выбуренной породы, и крепят раму 5 к грунту с помощью забиваемых через ее отверстия анкеров. Подключают пульт управления 9 к источнику питания;
после подъема заполненной выбуренной породой клапанной желонки над устьем скважины ее с помощью пропущенного через оттяжной блок троса бурового станка или пенькового каната заводят в направляющую 3 и при опускании устанавливают клапаном 12 на стержень 11 таким образом, чтобы ось клапана была параллельна оси желоба 1 и находилась на диаметрально противоположной стороне от направляющей;
включают в работу вибровозбудитель 6, который через стержень 11 сообщает колебания клапану 12, клапан под действием силы тяжести желонки с грунтом и вибрирования постепенно открывается. По мере открытия клапана и частичного выхода грунта из полости желонки она продолжает опускаться до соприкасания башмака с поперечной опорой 10. Между башмаком и опорой устанавливается ударно-вибрационное взаимодействие, при котором происходит окончательная разгрузка грунта;
освобожденную от грунта желонку 13 поднимают на высоту стержня 11, выводят из направляющей 3 и вновь опускают в скважину;
вибровозбудитель 6 отключают после того, как весь находящийся на желобе 1 выбуренный грунт переместится в отвал.
Вибрационное устройство ВР-1 для разгрузки клапанных желонок
1 - желоб; 2 - реборда; 3 - направляющая для желонки; 4 - резиновый амортизатор; 5 - опорная рама; 6 - вибровозбудитель круговых колебаний; 7 - упор с резиновым амортизатором; 8 - кабель; 9 - пульт электрического управления; 10 - поперечная опора для башмака желонки; 11 - стержень; 12 - клапан желонки; 13 - желонка; 14 - грунт; 15 - ребро
Черт. 19
7. ТРЕБОВАНИЯ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С ВИБРАЦИОННЫМИ УСТАНОВКАМИ ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН УДАРНО-КАНАТНЫМИ СТАНКАМИ
7.1. При бурении скважин на воду ударно-канатными станками с вибрационными установками должны соблюдаться правила техники безопасности, изложенные в СНиП III-4-80.
7.2. Наряду с соблюдением общестроительных правил техники безопасности следует выполнять ряд требований, касающихся использования вибрационных установок.
7.3. К работе с вибрационными установками и их техническому обслуживанию допускаются рабочие, прошедшие инструктаж и проверку технических знаний, о чем должен свидетельствовать соответствующий документ.
7.4. При работе с вибромолотом ВВС-1, вибратором типа ВПФ и устройством ВР-1 необходимо выполнять следующие правила техники безопасности:
а) перед началом работы следует производить наружный осмотр всех механизмов для проверки:
затяжки резьбовых соединений и качества их стопорения;
состояния сварных швов и металлоконструкций корпуса вибратора и других вспомогательных механизмов, входящих в комплект установок (амортизатора, элементов тяговой системы, ограничителя натяжения троса, тяговой лебедки и т.п.);
надежности защитного заземления корпусов приводных электродвигателей вибромашин и тяговой лебедки, а также пульта управления; сопротивление защитного заземления должно быть замерено лицом, имеющим право на проведение этих работ, подтвержденное соответствующим удостоверением (сопротивление заземляющего провода и защитного заземления не должно превышать соответственно 1 и 10 Ом);
целостности резиновой оболочки электрических кабелей, которые при работе вибромашин не должны соприкасаться с вибрирующими частями;
