Воздушная буровая установка

Когда слышишь 'воздушная буровая установка', первое, что приходит в голову — это что-то вроде компрессора с алмазным долотом. На деле же, если брать наш опыт с воздушными буровыми установками в карьерах Урала, всё упирается в сочетание давления и расхода воздуха. Многие до сих пор путают пневмоударники с обычными вращательными системами, а это принципиально разные вещи по части нагрузки на шарошечные долота.

Конструкционные особенности, которые не увидишь в паспорте

Вот смотришь на технические характеристики воздушной буровой установки — всё красиво: производительность 20-30 м/час, глубина бурения до 150 метров. Но когда начинаешь работать на известняках с прослойками глины, выясняется, что основной проблемой становится не отсутствие мощности, а влагоотделители. Если их не чистить каждые две смены — воздухопровод забивается конденсатом, и ты остаёшься с нулевой производительностью.

Кстати, про компрессоры. Мы в 2019 году тестировали установку с винтовым компрессором против поршневого — разница в расходе воздуха на метр породы достигала 15%. Но здесь важно не перегрузить систему: при бурении на глубинах свыше 80 метров приходится искусственно занижать обороты, иначе столб бурового шлама не успевает выноситься.

Особенно запомнился случай на участке 'Караганда-2', где при -35°C резиновые уплотнения на пневмоцилиндрах трескались буквально за смену. Пришлось экстренно заказывать морозостойкие варианты через Группа Ханьфа — их инженеры тогда оперативно подобрали полиуретановые манжеты, которые выдержали до -50°C.

Практические кейсы: где теория не работает

Вот что точно не пишут в учебниках — это как ведёт себя воздушная буровая установка при бурении на косогорах. Мы в 2021 году работали на склоне 25 градусов в Красноярском крае — оказалось, что стандартные выносные опоры не обеспечивают устойчивости. Пришлось варить дополнительные упоры, иначе мачта 'гуляла' на 3-5 градусов, что вообще недопустимо для вертикальных скважин.

Ещё момент по безопасности: при бурении с воздушным охлаждением в угольных пластах категорически нельзя использовать стандартные фильтры тонкой очистки — они создают статическое электричество. Мы на участке 'Воркута-Северная' специально перешли на антистатические фильтры после того, как зафиксировали три случая воспламенения метана на забое.

Кстати, про сервис. Когда у нас вышел из строя блок ЧПУ на установке китайского производства, местные сервисные центры разводили руками. Обратились в Группа Ханьфа — их специалисты за неделю прислали не только замену, но и прошили систему под наши геологические условия. Вот это я понимаю — сервис, а не просто продажа оборудования.

Технологические нюансы, которые определяют результат

Многие недооценивают важность подготовки воздуха. Мы в свое время провели эксперимент: бурили одну и ту же скважину с осушенным воздухом (-40°C точка росы) и обычным атмосферным — разница в скорости бурения составила 22%. Особенно критично для алмазных коронок, которые 'засаливаются' при попадании влаги в зону резания.

Запомнился случай на месторождении апатитов, где при бурении на глубине 120 метров начался выброс шлама с обратной тягой. Оказалось, что в трещиноватых породах нужно уменьшать давление воздуха на 15-20%, иначе создаётся эффект 'пневмопробоя'. Пришлось на ходу пересчитывать параметры, благо оператор с 15-летним стажем вовремя заметил аномалию.

Что касается воздушных буровых установок от Группа Ханьфа, там реализована интересная система рекуперации воздуха — когда часть отработанной воздушной смеси возвращается в компрессор. На первых порах скептически относились, но за два года эксплуатации экономия на энергозатратах составила около 18%.

Ошибки эксплуатации, которые дорого обходятся

Самая распространённая ошибка — попытка сэкономить на фильтрах для компрессора. В 2020 году на одном из разрезов попробовали ставить неоригинальные фильтры — через три месяца пришлось менять лопатки турбины, ущерб составил около 2 млн рублей. Как показала экспертиза, абразивная пыль прошла через фильтры и действовала как наждак.

Ещё один момент — несвоевременная замена уплотнителей в пневмоцилиндрах. Когда начинается 'подсос' воздуха, падает не только производительность — возникает риск перегрева породоразрушающего инструмента. Мы сейчас ведём журнал замены по наработке моточасов, хотя изначально считали это излишним.

Кстати, про обучение персонала. Когда Афуруика проводила для наших мастеров семинар по обслуживанию воздушных буровых установок, выяснилось, что 60% поломок связаны с неправильным запуском в зимних условиях. Оказывается, перед пуском нужно продувать воздуховоды тёплым воздухом не менее 10 минут — эта простая процедура предотвращает обледенение клапанов.

Перспективы развития технологии

Сейчас присматриваемся к гибридным системам — где воздушная буровая установка сочетается с гидравлическим приводом для вращения бурового стакана. По предварительным расчётам, это может дать прирост скорости бурения на крепких породах до 30%, но пока не решён вопрос с надёжностью соединений.

Интересное направление — системы автоматического подбора давления воздуха в зависимости от сопротивления породы. Мы тестировали прототип на базе установки от Группа Ханьфа

Если говорить о будущем, то главный вызов — это снижение энергопотребления. Современные воздушные буровые установки потребляют до 40% всей энергии карьера. Слышал, что Афуруика как раз работает над системой рекуперации энергии торможения — принцип как в гибридных автомобилях, только для буровых лебёдок.

Выводы, которые не найти в инструкциях

За 12 лет работы с разными воздушными буровыми установками понял главное: не бывает универсальных решений. То, что работает на калийных солях, совершенно не подходит для кварцитов. Приходится постоянно экспериментировать с давлением, расходом воздуха и частотой вращения.

Сейчас, когда выбираем новое оборудование, в первую очередь смотрим не на цену, а на возможность адаптации под конкретные условия. Вот почему остановились на технике от Группа Ханьфа — их инженеры готовы дорабатывать конструкции под наши геологические разрезы, а не просто продать 'коробочное' решение.

И последнее: самая совершенная воздушная буровая установка бесполезна без грамотного оператора. Мы убедились, что инвестиции в обучение персонала окупаются быстрее, чем покупка более дорогого оборудования. Потому что даже самая продвинутая система не сможет компенсировать человеческий фактор при интерпретации поведения забоя.