Повышение эффективности бурения шпуров при проведении горизонтальны.-1

ПЕРИДИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ Кафедра технологии i кошиексяой механизации

добычи полезных ископаемых

Лыхин П.А.

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ БУРЕНИЯ ШПУРОВ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ

ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

Часть I

Издание 2-е, переработанное

Учебное пособие по курсу "Технология и комплексная механизация проведения и крепления горных выработок”

для специальности 0202 и 0201

Редахционно«иэдательокий отдел ПЛИ

Пермь • 1971

В В Е Д Е Н И Е

Буровзрывной способ проведения горных выработок - наиболее распространен как в угольной, так и в горнорудной промышленности. До. объему проходческих работ наибольший процент составляют гори* зонтальные выработки. Сечение горизонтальных выработок может быть

чением от 10 до 15м2 приходится 20-30# всех выработок. Выработки большего сечения составляют незначительный процент.

Для проведения горных выработок применяются конструкции бу­ рильных машин, основанные на д*рех принципах бурения: вращатель­ ном, ударно-поворотном и вращательно-ударном.

Ударно-поворотные бурильные машины (перфораторы) применяют­ ся для бурения шпуров и врубовых скважин преимущественно неболь­ шого диаметра (75-80а/ат ) , а вращательные (электросверла) и вра- щательно-дарные бурильные машины используются для бурения сква­ жин диаметром до 300 мм.

В угольных шахтах, где в забоях по условиям безопасности нельзя использовать электроэнергию, применяются пневматические сверла (СПР-П, СПРП-15^1, С-ЗП и д р .).

В машинах вращательно-ударного типа используются два прин­ ципа: ударный и вращательный. Вращение штанги сопровождается частнали ударами инструмента о породу, при этом съем породней стружки облегчается, истирание инструмента при значительных осе­ вых усилиях подачи относительно уменьшается. Все это в опреде­ ленных условиях дает возможность в несколько раз повысить ско­ рость бурения.

Выбор типа машины зависит от горно-геологических условий проведения выработки и ее сечения. Технолог должен выбирать ма­

шину, исходя из условий наибольшей производительности, которую она может обеспечить, и наименьшей стоимости бурения. Предпочте­ ние должно отдаваться машинам, обеспечивающим наибольшее облег­ чение условий труда рабочего и возможности автоматизации буре­ ния [ 3 ] .

Производительность бурения зависит от мЬогих*факторов:

1) мощности машины и ее конструктивных особенностей, а также конструктивных особенностей установочных приспособлений,соответст­ вия параметрических данных машин горно-геологическим условиям и се­

чению выработки; 2) организации процесса бурения шпуров, подбора инструментов,

подвода энергии для бурения, успешного применения различных прие­ мов, способствующих уменьшению времени вспомогательных и подгото­ вительно-заключительных операций при бурении.

6 зависимости от влияния этих факторов различают теоретичес­ кую и техническую производительность бурильной машины.

Под теоретической понимают произвортельность, которую обес­ печивает машина при принятых стандартных условиях в процессе ее работы (бурения одного шпура).

Под технической понимают производительность машины с учетом организационных перерывов в работе, нестандартных условий бурения. Она определяет в конечном итоге время бурения, производительность бурильщика и стоимость I и шпура или с&важины. Техническая произ­ води тельнось машины обычно значительно меньше теоретической.

Эффективность использования различных машин на шахтах и руд­ никах может служить одним иб основных критериев при выборе типа машины и целесообразности осуществления различных мер, приводящих к повышению производительности труда проходчика.

Ъхим образом, решая вопросы выбора бурильных машин, техно­ лог должен учитывать:

1)снижение времени буреция и повышение производительности труда проходчика;

2)снижение стоимости процеса бурения;

3)облегчение условий труда и обеспечение возможностей авто­ матизации бурения.

- 5 - 1„ Конструктивные особенности бурильных наши

и повышение производительности труда бурильщика

Сверла. Для бурения шпуров в относительно некрепких породах

шину нельзя настраивать на оптимальные режимы, соответствующие условиям бурения. Заводская настройка обеспечивает скорость по­ дачи 180-аЮ мм/мин j тогда как в ряде случаев мощность двигателя

чатое регулирование усилия и скорости подачи бурового инструмента при бурении» За счет регулирования усилия подачи в период бурения чистая скорость такими сверлами в среднем в 3-4 раза больше ско­ рости бурения сверлами ЭБК.

Большое влияние на производительность бурения оказывает ве ­ личина подачи, связанная также с конструктивными особенностями сверл» Конструктивным недостатком сверла ЭБГ и сверл‘с механичес­ кой подачей является небольшая величина подачи (900мм ) . При бу­ рении шпуров глубиной больше 2м требуется несколько раз перезакрепитъ штангу в патроне шпинделя» Это увеличивает затраты време­ ни на вспомогательные операции и снижает производительность труда (при бурении сверлами ЭБК производительность труда повыша­ ется не в 3-4 раза» а только в 1,5-2 р аза).

Наибольший интерес для технолога представляют длинноходовые сверла» устанавливаемые на податчиках с величиной подачи ка пол­

ную длину шпура» или сверла специальной конструкции» как напри­ мер» сверла ЭБГП-1.

х) Напряжение 380-600нЬт..

В сверле ЭБГП- I специальная конструкция шпинделя с траверсой позволяет осуществлять перехват штанги, помещенной внутри полого шпинделя, и бурить шпур на глубину 2 ,2 м одной штангой.

Применение длинноходовых податчиков и сверл ЭБГП- I повышает использование сверла во времени (отношение чистого* времени буре­ ния к общему, включая вспомогательные и подготовительно-заключи­

чивают сверла с 'Гидравлической подачей и длинноходовыми податчи­ ками на полную глубину шпура.

Сверла применяются обычно в породах с коэффициентом крепос­ ти до 6-8.

Электросверла имеют ряд преимуществ перед перфораторами (де­ шевая электрическая энергия, более постоянная скорость бурения при увеличении глубины шпуров, высокий к .п .д . машины и д р .) . Од­ нако недостаточная стойкость бурового инструмента препятствует резкому увеличению скорости бурения сверлами в крепких породах. Поэтому скорость вращения сверл вынужденно применяется относи­ тельно небольшой и скорость бурения в крепких породах значитель­ но меньше, -чем при использовании перфораторов.

Перфораторы. Для бурения шпуров в- крепких породах наибольшее распространение имеют ударно-поворотные пневматические машины - перфораторы. Они также выпускаются ручные и колонковые (табл .З ).

Большинство марок ручных перфораторов, изготавливаемых нашей промышленностью, имеют повышенное (до 2600) число ударов поршня в минуту. Производительность таких машин в породах с коэффициен­ том крепости до 10-12 в 1,5 -2 раза выше, чем с числом ударов до 2000. Перфораторы с повышенным числом ударов широко используются при скоростных проходках выработок. Они применялись на Миргалим-

сайском руднике, где был установлен мировой рекорд проведения выра­ боток в крепких породах.

Однако при работе они сильно вибрируют и создают шум, что от­ рицательно влияет на здоровье бурильщика. Поэтому перфораторы с повышенным числом ударов поршня рекомендуется применять с вибро­ гасителями.

Колонковые перфораторы (КС-50) обладают наиболее.высокой энергией удара поршня, более производительны в крепких породах, чем ручные, но требуют при бурении наличия специальных установоч­ ных приспособлений.

Машины работают на пневмоили электроэнергии. Конструируют­ ся они как возимые (переносные или самоходные). Возимые машины устанавливаются на тележках или салазках. Самоходные машины имеют 'гусеничный или пневмоход.

Все машины приспособлены для проведения горизонтальных или слабонаклонных выработок.

В практике известны примеры использования для бурения сква­ жин большего диаметра серийных машин, предназначенных для бурения шпуров.

Машины вращательного типа для бурения скважин в качестве вру­ ба конструировались в различных странах.

В Советском Союзе для бурения скважин применялись машины вра­ щательного типа БОС. Они предназначались для бурения опережающих скважин диаметром до 500мм по породам с коэффициентом крепости не более 6 (табл .4).

Машина испытана при участии автора в забоях Березниковского калийного комбината. Испытания показали, что конструкция машины далеко несовершенна. При бурении в мягких породах тратится много времени на подготовительно-заключительные и вспомогательные on e-^ рации (особенно при диаметре скважины 500 мм ) ,

Будние скважины длиной более 15-20 Л7 , как выяснилось, не целесообразно, скважина значительно отклоняется от своего перво­ начального направления и бурение вруба на нее становится затруднительнш.

- I I -

За рубежом для бурения по соли и мягким породам сконструиро* ван ряд самоходных машин* Самоходная буровая каретка конструкции

и скважин небольшого диаметра, применялись в Советском Союзе и

ли конструировать комплексные машины* На калийном руднике Фридриххалл (ФРГ) для бурения шпуров при проведении штреков применя­ ется дизель-алектрическая буровая каретка на резиновом ходу с двумя колонками* При сечении штреков 9x3*5м с ее помощью бурятся две расположенных одна над другой врубовые скважины диаметром 0,380 л? и 60 шпуров. Бурение производится сплошными штангами дли­ ной 3,83 п с коронками диаметром 400м ц . Производительность бу­ рения при обуривании трех забоев за смену составляет 500-600 м шпуров*

Для бурения скважин при проходке могут также использоваться пневмоударники*

2* Установочные приспособления

Повышение производительности труда любыми машинами неотдели­ мо от успешного применения различных механизмов для установки бу­ рильных машин.

Ручные перфораторы устанавливаются на пневмоподдержках* а колонковые на каретках и навесных приспособлениях.

Пневмоподдержки должны удовлетворять многим требованиям: раз­ вивать необходимое осевое усилие; иметь достаточный, ход подачи и надежное соединение с перфоратором, плавное регулирование подачи