Производительность буровых станков

Буровые станки являются машинами цикличного действия. Цикл работ включает собственно бурение и вспо­могательные операции: опускание, наращивание, подъем, разборку бурового става (поскольку длина буровых штанг обычно меньше, чем глубина скважины), замену инструмен­та, переезд на новую скважину, центровку и установку на домкраты. Длительность вспомогательных операций устанав­ливают с помощью хронометражных наблюдений. Неизбежны также внутрисменные простои оборудования вследствие аварийных остановок и ремонтов, отключения электроэнергии и других организационных неурядиц.

При расчете сменной эксплуатационной производитель­ности учитывают продолжительность подготовительно-заключительных операций и регламентированных перерывов. Смен­ную эксплуатационную производительность станка Q_б (м) можно рассчитать по формуле

(4)

где Т_с, Т_пз, Т_р, Т_пр — продолжительность, соответственно, смены, подготовительно-заключительных операций, регламентированных перерывов и внутрисменных простоев, ч; V_б —техническая скорость бурения, устанавливаемая, по принятым параметрам режима бурения, м/ч; t_b — вспомогательное время на бурение 1 м скважины, ч.

Годовая производительность буровых станков Q_бг, м:

(5)

где N_k— количество рабочих дней карьера в течение года, сут; N_рб — простой бурового станка в ремонтах за год, сут.

Инвентарный парк бурстанков N_би устанавливают с уче­том годового объема буровых работ:

(6)

где А_к – годовая производительность карьера, м³;  — вы­ход горной массы с 1 м скважины, м³.

Буровые работы в блоке начинают после соответствую­щей подготовки площадки уступов, переноса транспортных коммуникаций, линий электропередач, трансформа­торных подстанций, планировки и очистки от снега, устрой­ства дорог для перемещения станков. Затем производят, маркшейдерскую съемку подготовленных площадок, вынос проектных отметок расположения скважин на местность в соответствии с проектом взрывных работ, подвод энергии, перемещение станков на обуриваемый блок, подключение их к трансформаторным подстанциям и подготовку к работе.

Организация бурения скважин должна обеспечить мак­симальную их эффективность и взаимосвязь с последующи­ми процессами. С этой целью составляют планограммы и сетевые графики проведения всех видов работ, включая пла­ново-предупредительные ремонты и др.

Литература: 1 осн. 46-50, 61-85; 2 осн. 16-26, 55-61; 64-71; 3 осн. 48-109

Контрольные вопросы:

1. Перечислите способы подготовки горных пород к выемке;

2. Назовите особенности подготовки к выемке полускальных и скальных пород;

3. Укажите типы буровых станков;

4. Назовите методы взрывных работ;

5. Укажите эксплуатационные параметры взрывных скважин.

Лекция 3. Расположение и порядок взрывания скважинных зарядов

Взрывчатыми веществами называют химические соединения или смеси веществ, способные под влиянием вне­шнего воздействия быстро превращаться в газообразные продукты с высокими температурой и давлением.

Возникновение и распространение взрыва связаны с передачей через заряд мощного сжатия, приводящего к бы­строму и сильному нагреванию ВВ. Процесс передачи взры­ва волной сжатия именуют детонацией, а волну сжатия, распространяющуюся со скоростью 1200—9000 м/с и сопровождаемую возникающей за фронтом волны реакцией взрыв­чатого превращения, — детонационной волной.

Отечественная промышленность выпускает более 40 ви­дов промышленных ВВ: порошкообразных, гранулированных, литых, водосодержащих. Большинство из них представляют смеси различных компонентов. Основное практическое при­менение нашли: аммиачно-селитренные ВВ (аммониты, граммониты, аммоналы, акватолы, ифзаниты и пр.), главный компонент которых — аммиачная селитра, нитропроизводные ароматического ряда (гранулотол, тетрил). По скорости хими­ческого превращения различают метательные (пороха) и бризантное (дробящие) ВВ. Порохам свойственно сравни­тельно медленное взрывчатое превращение в форме горения. Бризантные ВВ претерпевают быстрое разложение в форме детонации и оказывают на внешнюю среду дробящее дей­ствие.

По восприимчивости к внешнему воздействию их подраз­деляют на первичные и вторичные. Первичные—инициирующие ВВ (гремучая ртуть, азид свинца, тенерес) обладают высокой чувствительностью к тепловому, а также механиче­скому импульсам и служат для возбуждения детонации во вторичных бризантных ВВ. Ими снаряжают средства инициирования, располагаемые в патронах-боевиках или шашках-детонаторах массой 150—500 г. Тротиловые шашки используют для инициирования сухих и влажных за­рядов гранулированных ВВ: игданита, граммонита, гранулита.

Область применения различных ВВ обусловлена проч­ностью, обводненностью, трещиноватостью массива. Междуведомственной комиссией по взрывному делу разработана методика выбора наиболее эффективного ВВ по энергетическому критерию. При прочих равных условиях целесообразно применять простые дешевые ВВ (ифзаниты, игданит и др.). Сравнивают действия ВВ по переводному ко­эффициенту, представляющему отношение идеальной работы взрыва эталонного (граммонит 79/21) и сравниваемого ВВ.

К средствам инициирования относят: капсюли-детонато­ры, электродетонаторы, огнепроводный (ОШ) и детонирую­щий (ДШ) шнуры, средства воспламенения огнепроводного шнура, электровоспламенители, пиротехнические замедлите­ли (детонационные реле).

По виду начального импульса выделяют следующие спо­собы инициирования: огневой, электрический и детонирующим шнуром (бескапсюльный). На карьерах распростране­но электрическое и бескапсюльное взрывание. Огневое инициирование применяют только при взрыве шпуровых или накладных зарядов.

Расположение скважин на уступе может быть од­норядным и многорядным (рис.1).

Рисунок 1 - Схемы расположения скважин на уступе: а - одноряд­ная; б, в - многорядные по квадратной и «шахматной» сетке; г - с парносближенными скважинами в первом ряду

На карьерах исполь­зуют мгновенный порядок взрывания, когда все заряды взры­ваются одновременно, или короткозамедленный, когда интер­валы между взрывами соседних зарядов измеряют миллисекундами. Замедленное взрывание при открытой разработке не допускается правилами безопасности вследствие возмо­жности подбоя соседних скважин.

Наиболее эффективно многорядовое короткозамедленное взрывание (МКЗВ). При нем взрыв каждого последующего заряда (серии) разрушает породу, действуя как в сто­рону свободной поверхности—откоса, верхней площадки усту­па, так и в сторону только что образовавшейся зоны дробления соседнего заряда. Таким образом, при МКЗВ проис­ходит наложение полей напряжений последовательно взры­ваемых зарядов, позволяющее повысить равномерность и ка­чество дробления, уменьшить расход ВВ, снизить сейсмиче­ское воздействие и обеспечить компактность развала взор­ванной горной массы. Характер взаимодействия взрывов смежных зарядов и результаты взрывания зависят от схемы коммутации и величины замедления.

Однорядное взрывание не позволяет создать большой запас взорванной горной массы и обеспечить высокое каче­ство разрушения породы. Поэтому ею применяют при ма­лых объемах взрывных работ, узких рабочих площадках или в случае ограничения массы зарядов по сейсмическому воз­действию на расположенные по соседству с карьером ин­женерно-технические сооружения или жилые объекты.

При выборе схемы соединения зарядов (рис.2) учитывают взрываемость пород и число рядов скважин.

Рисунок 2 – Схемы многорядного короткозамедленного взрывания: а — порядная продольными рядами; б — порядная поперечными рядами; в — порядная с взрыванием через скважину; г — с продольным врубом; д — с клиновым врубом; е — с трапециевидным врубом; ж — диагональная

Основные параметры расположения скважин на уступе: линия сопротивления по подошве уступа (ЛСПП) W, расстояние а между скважинами в ряду, расстояние b между рядами скважин и число взрываемых рядов n_р (см.рис.1). Предельное значение ЛСПП для скважины определенного диаметра можно вычислить по формуле

, (1)

где _с — угол наклона скважины к горизонту, град; К_b — ко­эффициент, учитывающий взрываемость пород в массиве (табл. 3); d_c — диаметр скважины, м;  — плотность за­ряжания ВВ в скважине, кг/м³;  — плотность породы, кг/м³; m — коэффициент сближения зарядов (табл. 3.): К_вв — переводной коэффициент от граммонита 79/21 к вы­бранному ВВ.

При ручном и механизированном заряжании гранулиро­ванных ВВ  = (0,9—1,0)  10³ кг/м³, для водонаполненных (акватол, карбатол, ифзанит)  = (1,35—1,6)  10³ кг/м³.

Величина ЛСПП с учетом требований безопасного ведения буровых работ у бровки уступа

, (2)

где  — угол откоса рабочего уступа, град; b_n – ширина возможной призмы обрушения, м.

Если условие (2) не выполняется, то переходят на бурение скважин увеличенного диаметра, применяют более мощные ВВ или ВВ с увеличенной плотностью заряжения. Возможно бурение наклонных скважин параллельно откосу уступа. Наконец, располагают в первом ряду парно-сближенные скважины, что позволяет увеличить ЛСПП в 1,4 ра­за.

С увеличением количества взрываемых рядов скважин улучшается степень дробления массива, но наибольший эф­фект достигается при 2—5 рядах.

При многорядном короткозамедленном взрывании ве­личину интервала замедления t (мс) можно определить по формуле

, (3)

где К_з — коэффициент, зависящий от взрываемости пород.