2. Расчёт режимных параметров шахтных бурильных установок

К режимным параметрам бурильных установок (кареток) относятся число ударов за один оборот бура, частота вращения бура, осевое усилие подачи машины на забой, энергия удара, интенсивность очистки шпура, механическая скорость и производительность бурения.

2.1. Расчёт режимных параметров бурильных установок с буровыми машинами вращательно-ударного действия

Угол поворота между ударами по О.Д. Алимову и Л.Т. Дворникову рассчитывают по формуле:

ω = 5(А_у/10) + 1) – 0,7·f

где А_у – энергия удара поршня ударника, Дж, f – коэффициент крепости горных пород.

Число ударов за один оборот бура:

m = 360 / ω

Рациональная частота ударов бурильной машины, Гц:

n_у = 33,3 + 5000 · f /А_у²

Частота вращения бура (с^-1):

n = 60 n_y/m

Крутящий момент на буре, Н.м:

М=500 – 25·f

Осевое усилие выбирают по зависимости на рис. 2.

Рис. 2. - Зависимость скорости бурения от усилия подачи

Расход промывочной жидкости при диаметре коронки 40 – 42 мм равен 13 – 15 л/мин.

Механическая скорость бурения вращательно-ударной установки (мм/мин):

V_м = 100(20-f).

Сменная эксплуатационная производительность (м) определяется с учётом затрат времени на организационные и технические простои, не зависящие от конструкции машины.

Техническая производительность бурения вращательно-ударной установкой (м/ч):

где k_г – коэффициент готовности; R – число бурильных машин на установке; k_о – коэффициент одновременности; v_м – механическая скорость бурения шпуров, м/мин; v_ох – скорость обратного хода бурильной головки, м/мин; Т_з – время замены резца (коронки), мин; В – стойкость резца (коронки) на одну заточку, м; Т_н – время наведения бурильной машины с одного шпура (скважины) на другой, мин; Т_зб – время забуривания шпура (скважины), мин; m – число шпуров в забое; L – глубина шпура, м.

Коэффициент готовности:

где Т – наработка на отказ; Т_в – время восстановления отказа.

Коэффициент одновременности К_о = 1; 0,8; 0,7 при числе бурильных машин соответственно 1; 2; 3.

Эксплуатационная производительность (м/смену) подсчитывается исходя из длительности смены, затрат времени на подготовительно-заключительные операции и простои по организационным причинам:

,

где Т_см - длительность смены, мин; Т_пз - время на подготовительно-заключительные операции, мин; Т_оп - время организационных простоев, мин; Т_п - время перегона установки, мин.

Данные о расходе материалов и сжатого воздуха при вращательно-ударном бурении (на 1000 м шпуров) приведены в табл. 3.

Таблица 3

Расход материалов и сжатого воздуха при вращательно-ударном бурении

Коэффициент крепости пород	6-8	8-10	10-12	12-14
Буровые коронки, шт.	3	9	16	24
Буровые штанги, шт.	1	3	6	11
Сжатый воздух, м3	11000	17000	27000	34000