113. Подготовка скальных пород взрывом на открытых разработках.

Под взрывом понимают процесс выделения большого количества энергии и большого объема газов за весьма короткий промежуток времени. В горной промышленности получили распространение взрывы с использованием химических взрывчатых веществ (ВВ). Выполняемые с помощью ВВ работы по разрушению твердых сред взрывом при разработке месторождений полезных ископаемых называют взрывными.

Они являются практически единственным способом подготовки к выемке скальных пород.

Для передачи максимальной энергии взрыва среде ВВ должно быть расположено, как правило, внутри массива разрушаемой породы в искусственно создаваемых полостях. Цилиндрические полости именуют шпурами или скважинами, скважины имеют диаметр более 75 мм и глубину свыше 5 м. Процесс искусственного образования в массиве шпуров и скважин называют – бурением. Для этой цели используют бурильные машины и агрегаты. Иногда нижнюю часть скважины расширяют, создавая шарообразную полость – «котел». Для размещения крупных зарядов, масса которых превышает несколько тонн, создают специальные подземные выработки – камеры. Разрушение отдельных кусков породы ведут наружными накладными зарядами.На карьерах наиболее распространен метод скважинных зарядов. Метод шпуровых зарядов применяют при разработке залежей незначительной мощности (до 1,5–3,0 м), при отбойке блоков облицовочного камня, для подработки подошвы уступов и разрушения крупных кусков породы. Метод котловых зарядов находит применение в тех случаях, когда расчетный заряд не размешается в скважине. Метод камерных зарядов используют при строительстве карьеров или сооружении плотин, насыпей, создании выемок для транспортных коммуникаций.

Взрывные работы должны обеспечить: требуемую кусковатость взорванной горной массы при сохранении сортности и качества полезного ископаемого; качественную проработку подошвы уступа; соответствие размеров и формы развала взорванной горной массы параметрам выемочно-погрузочного оборудования; объем взорванных пород, достаточный для бесперебойной и высокопроизводительной выемки и погрузки; высокую безопасность и экономичность горных работ. Взрывные работы на карьерах ведут в две стадии. На первой массив горных пород разрушают (первичное дробление), на второй – измельчают негабаритные куски (вторичное дробление), выравнивают подошву уступа, ликвидируют навесы, заколы и пр.

114. Классификация способов бурения и буровых станков на открытых горных разработках.

При механическом способе бурения разрушение или отделение части грунта от массива осуществляют внедрением в грунт под действием механических усилий бурового инструмента (резцов или коронок). По характеру разрушения грунта при бурении в результате приложения силовых нагрузок на инструмент можно выделить четыре механических способа бурения: вращательный, вращательно-ударный, ударно-вращательный и ударный (ударно-поворотный).

При вращательном бурении инструмент (резец) под действием значительного крутящего момента вращается вокруг оси, совпадающей с осью шпура или скважины, и одновременно с определенным усилием подается на забой. Ударные нагрузки при этом отсутствуют. При вращательном способе, бурение производится за счет резания, смятия и раздавливания грунта. Удаление продуктов разрушения из шпуров и скважин осуществляется с использованием витых штанг и шнеков, с помощью сжатого воздуха или воды. В зависимости от конструкции бурового инструмента вращательное бурение применяют для бурения в мягких и средней крепости грунтах с коэффициентом крепости до f=18.

При вращательно-ударном бурении силовое воздействие инструмента (коронки) на грунт слагается из крутящего момента, ударного импульса и значительного осевого усилия. Вращательно-ударное бурение отличается высокой производительностью и рекомендуется для бурения шпуров и скважин диаметром до 100 мм в малоабразивных грунтах с коэффициентом крепости f = 5…14.

Ударно-вращательное бурение характеризуется большим ударным импульсом, направленным по оси скважины и наносимым непосредственно по непрерывно вращающемуся инструменту, постоянно прижатому к забою. Разрушение грунта происходит преимущественно за счёт ударной нагрузки. Осевое усилие и крутящий момент при этом должны быть достаточными, чтобы резать грунт небольшими стружками и производить зачистку шпура (или скважины) от продуктов разрушения, не допуская большого износа коронки. Этот способ нашел применение в тяжелых бурильных машинах и хорошо зарекомендовал себя при бурении шпуров и скважин в крепких и абразивных грунтах с коэффициентом крепости f = 8…20, в том числе с использованием пневмоударников и другого оборудования.

Ударное (ударно-поворотное) бурение характеризуется значительным ударным импульсом, направленным по оси клиновидного инструмента, небольшим осевым усилием для прижатия инструмента к забою в момент удара и малым крутящим моментом. После каждого удара, вследствие упругих свойств инструмента и грунта, коронка со штангой отскакивает от забоя и поворачивается механизмом поворота на угол 10…20 градусов, для нанесения удара по новому месту на забое шпура или скважины. Разрушение грунта в забое шпура осуществляется за счет ударной нагрузки с перерывами для холостого хода ударника. Этот способ используют в бурильных молотках (перфораторах) для бурения в грунтах различной крепости (f = 6…20), в том числе в высокоабразивных грунтах. По принципу ударного-поворотного бурения работают также станки ударно-канатного бурения, применяемые на открытых горных работах для бурения скважин диаметром до 300 мм и глубиной более 40м.

В карьерах скважины бурят станками:

в породах с коэффициентом крепости f = 1 – 6 станками, типа СБР, БТС, вращательного бурения и резцовыми коронками, с очисткой скважины шнеком (шнекового бурения) – двух типоразмеров с условным диаметром буримой скважины 160 и 200 мм;

в породах с коэффициентом крепости f = 6 – 18 станками, типа СБШ, вращательного бурения с шарошечными долотами, с очисткой скважины сжатым воздухом (шарошечного бурения) – пяти типоразмеров с условным диаметром скважины 160, 200, 250, 320 и 400 мм;

в породах с коэффициентом крепости f = 10 – 20 станками, типа СБУ, ударно-вращательного бурения погружными пневмоударниками, с очисткой скважины сжатым воздухом (пневмоударного бурения) – трех типоразмеров с условным диаметром скважины 100, 125 и 160 мм.

Область применения станков различных типов зависит от свойств массива объема буровых работ, вида применяемого выемочно-погрузочного оборудования. Большинство буровых станков скомпонованы по общей конструктивной схеме (: гусеничная ходовая тележка, платформа, на которой смонтированы все исполнительные системы станка (мачта, стойки, рабочий орган, электродвигатели, компрессоры). Перед бурением платформу станка устанавливают в горизонтальное положение с помощью домкратов. Перевод мачты в рабочее и транспортное положение осуществляется гидродомкратами. Электроэнергию подают к станкам от передвижных комплектных трансформаторных подстанций (КТП) с помощью гибкого кабеля.