Бурові машини, застосовувані на відкритих розробках, класифікуються за:
• способу руйнування гірської породи;
• способу додатки силового навантаження до бурового інструменту;
• способу видалення продуктів руйнування від забою свердловини;
• роду споживаної енергії;
• способу розташування свердловини;
За способом руйнування гірської породи бурові машини підрозділяються на здійснюють механічні та фізичні способи руйнування, а також поєднують вищезгадані - комбіновані. До перших відносять: машини ударно-обертального і обертального буріння шарошечні і різцьовим долотами, що виробляють руйнування гірської породи інструментом відповідно до прикладаються до нього силовими навантаженнями; до других: машини термічного, вибухового, гідравлічного, електрогідравлічного і ультразвукового буріння, що впливають на гірську породу через рідку і газоподібну середу.
Механічний спосіб буріння свердловин здійснюється за рахунок безпосереднього впливу робочого інструмента на породу, при якому в останній виникають високі напруги, що перевищують межу міцності мінеральних утворень і призводять до руйнування породи в області контакту з інструментом.
За формою і характером впливу бурового інструменту на породу розрізняють буріння: ударне, обертальний різанням, ударно-обертальний, шарошечное, вращательно-ударне і комбіноване інструментом (режуще-шарошечні, шарошечні-ударним і ін.).
Фізичні або фізико-хімічні способи буріння руйнують породу через рідку або газоподібну середу термічним, вибуховим, гідравлічним, електрогідравлічним, ультразвуковим, плазмовим, лазерним і ін. Способами впливу.
При термічному способі буріння руйнування (шелушeніe) порід відбувається в результаті нагрівання забою свердловини надзвуковими розпеченими струменями і появи в ній термічних напружень, що перевищують межу міцності мінерального освіти.
Вибуховий буріння (взривобуреніе) може здійснюватися за допомогою ампульних або твердих ВВ. Ампули з рідкими компонентами ВВ (окислювач і пальне) періодично подаються до забою свердловини по трубах з водою. Тверді заряди ВВ з детонатором Накольно типу автоматично подаються через сопло взривобура на забій. Видалення породи зі свердловини здійснюється стисненим повітрям.
Гідравлічний спосіб буріння здійснюється тонкою високонапірної струменем води, яка подається на вибій з надзвуковою швидкістю, проте з досить високими питомими витратами енергії.
Незважаючи на створення і впровадження нових фізичних і комбінованих способів буріння, механічне пошкодження гірських порід при бурінні, в першу чергу верстатами шарошечного буріння, залишається визначальним, але кожен з механічних способів має свою область застосування і тому не може бути повністю витіснений іншими.
За способом застосування силового навантаження до бурового інструменту бурові машини поділяють наступним чином.
Ударне здійснюється за рахунок послідовно наносяться по зубилу (долоту) послідовних ударів кувалдою з певною енергіей.После кожного удару зубило повертається на деякий кут, щоб наступний контакт його леза з породою в свердловині стався по іншій лінії.
При ударно-канатному бурінні обертальний момент до долоту не докладає. Перед кожним наступним ударом (в момент відскоку) інструмент повертається на деякий кут, завдяки пружним силам закручування каната, забезпечуючи, таким чином, руйнування породи по всій площі вибою.
При ударно-поворотному бурінні крутний момент незначний, але інструмент безперервно обертається навколо своєї осі. Порода руйнується, в основному, при впровадженні леза інструменту під дією удару. Завдяки обертанню інструмента, проводиться зрізання породи, що залишилася в гребінцях після удару. Якщо коронку не повертати натомість, то після кількох ударів поверхня дотику леза зі зруйнованою породою настільки збільшиться, що впровадження леза і руйнування гірської породи припиняться.
Рис 3.2 Схемимеханіческіх способів буріння:
1 - канат; 2 - долото; 3 - ударно-поворотний механізм; 4 - штанга; 5 - вращатель;
6 - ударний механізм; 7 - шарошки; Руд - ударну дію; Ріс - осьове зусилля;
Мвр - крутний момент; # 969; - кутова швидкість обертання шарошки
Обертальний буріння різанням (рис. 3.2, в) здійснюється різцьовим долотом, безперервно зрізають і сколюють частки породи з вибою по гвинтовий лінії передньою гранню під дією прикладених осьового зусилля Ріс і моменту обертання Мвр. Обертальний буріння різанням застосовують тільки по слабких вугіллю і порід середньої і нижче середньої міцності. Обертальний колонкове буріння алмазними коронками в межах кільцевої щілини, коли в середині залишається керн, що видається з свердловини великими шматками, застосовують при проведення розвідувальних свердловин.
Ударно-обертальний спосіб (рис. 3.2, г) з очетает ознаки ударного і обертального буріння різанням. При цьому способі удари високої енергії по хвостовику долота здійснюються з певною частотою занурювальним пневмоударником при накладенні постійного, відносно невеликого осьового зусилля і моменту обертання. Порода виколює ударом долота, а що залишилися гребінці зрізаються при його повороті. Спосіб буріння застосовується по міцним, дуже міцним і абразивним породам.
Обертально-ударне буріння (рис. 3.2, д) об'єднує ознаки ударного і обертального способів. За буровому інструменту, притискає до забою з осьовим зусиллям Ріс і обертатися незалежно обертач, безперервно наносяться удари через хвостовик штанги. Руйнування породи відбувається сколюванням і зрізанням частинок з забою. Спосіб застосовується для буріння похилих і горизонтальних свердловин в міцних породах. Широко реалізується в багатьох конструкціях верстатів зарубіжного виробництва, а також в ряді вітчизняних верстатів типу СБУ.
Шарошечне буріння (рис. 3.2, е) здійснюється перекочування шарошки по забою при обертанні долота з високим моментом і зусиллям притиснення до забою. Зуби шарошки, набігаючи на забій, руйнують його ударом і різанням. Спосіб універсальний і вельми поширений. Зовні буріння протікає як обертальний, однак, зуби шарошки мають короткочасний (ударний) контакт з забоєм, а що залишилися гребінці на забої частково зрізаються зубами (або штирями) шарошок, створюючи в них напруги зсуву.
За способом видалення продуктів руйнування від забою: з безперервним їх видаленням, здійснюваним стисненим повітрям або повітряно-водяний сумішшю (при шарошечні, обертальному бурінні різанням і при пневмоударном; парогазової сумішшю (при термічному бурінні) або крученими штангами (шнеками) з одночасною подачею і стисненого повітря, або тільки шнеками (при обертальному бурінні); з періодичним видаленням шламової суміші зі свердловини або за допомогою желонок (при ударно-канатному способі буріння), або за допомогою желонок, що заповнюються бурової дрібницею про увкой свердловини стисненим повітрям (при бурінні глибоких свердловин зануреними пневмоударниками великих діаметрів 400 ÷ 700 мм).
За родом споживаної первинної енергії бурові верстати поділяють на: електричні, теплові (дизельні), пневматичні і гідравлічні.
Бурові машини з електроприводом отримують харчування для мережевого двигуна від ліній електропередач, теплові від дизеля. До бурових верстатів з пневматичним (гідравлічним) приводом відносять машини, які отримують живлення від автономних пневматичних (гідравлічних) мереж або компресорних (насосних) станцій.
За способом розташування свердловини верстати поділяють на верстати для буріння вертикальних, похилих і горизонтальних свердловин.
За призначенням бурові машини діляться на машини для буріння шпурів і невеликих свердловин (колонкові і ручні бурильні молотки - перфоратори) і для буріння свердловин середнього та великого діаметру (бурові верстати).
Бурові машини, використовувані на відкритих гірських розробках, класифікують таким чином.
1. Машини ударного буріння:
• пневматичні бурильні молотки - перфоратори з залежним обертанням бура;
• верстати ударно-канатного буріння.
2. Машини обертального буріння:
• верстати обертального буріння шарошечні долотами;
• верстати обертального буріння ріжучими коронками.
3. Машини ударно-обертального буріння:
• верстати з зануреними пневмоударниками (пневмоударного буріння);
• перфоратори з незалежним обертанням бура і внескважінним ударником.
4. Верстати комбінованого буріння (використовують поєднання різних способів руйнування гірських порід).