3535

мощностей, ведение добычных работ в период строительства, высокий уровень производительности труда и относительно низкую себестоимость добытого ископаемого.

Существенное влияние на трудоемкость добычи и себестоимость полезных ископаемых, добываемых открытым способом, оказывают буровзрывные работы. Эффективность бурения взрывных скважин оказывает влияние на себестоимость продукции, так как буровые работы составляют 30 – 35 % общих затрат при добыче полезных ископаемых /31/.

Основными машинами, обеспечивающими комплексную механизацию земляных работ в строительстве, на добыче полезных ископаемых и в сельском хозяйстве, являются экскаваторы. Экскаваторы относятся к землеройным машинам и предназначены для копания и перемещения грунта.

5.1. Электропривод буровых установок

Для бурения взрывных скважин на карьерах создаются высокопроизводительные буровые установки. К ним относятся станки шарошечного бурения, которые выполняют основной объем бурения на карьерах. Широкое применение в горнодобывающей промышленности получил станок буровой шарошечный СБШ-250МНА-32 /32/, предназначенный для бурения вертикальных и наклонных (15° и 30° к вертикали) взрывных скважин при добыче полезных ископаемых открытым способом и других буровзрывных работ.

Параметры станка СБШ-250МНА-32:

Коэффициент крепости буримых пород по шкале проф. Протодьяконова 8 - 20 Передаточное число редуктора i=11.29

Момент инерции, приведенный к валу двигателя

муфты шинно-зубчатой Jпрм=0.31 кг м2 штанги буровой в сборе Jпрш=10.115 кг м2 Масса муфты шинно-зубчатой mм=28 кг штанги буровой в сборе mш=1063 кг КПД редуктора р=0.85 Частота вращения долота 0.16 - 2.5 об/с Осевое усилие, не более 300 кН Диаметр долота 244.5; 269.9 мм Диаметр штанги 203 мм

Длина штанги L=8 м

Глубина скважины, не более 32 м Верхний предел усилия подачи, не менее 300 кН Скорость подачи при бурении 0 - 60 м/ч Ход подачи 8 м

Скорость подъема бурового снаряда Vп =5 м/мин

Скорость спуска бурового снаряда Vc =8 м/мин

Масса станка 75 т Преимущественные области применения станка -

крепкие и очень крепкие породы третьей и второй категорий с коэффициентом крепости от 8 до 20 по шкале проф. Протодьяконова.

Станок является самоходной маневренной буровой установкой на гусеничном ходу с приводом вращения бурового става от электродвигателя, с гидравлической подачей на забой.

Принципиальное устройство станка шарошечного бурения СБШ-250МНА-32 показано на рис. 5.1, где цифрами обозначены: 1 - кабина машиниста; 2 – опоры мачты; 3 – мачта; 4 – гидроцилиндры; 5 - машинное отделение; 6 –

гидродомкраты; 7 - кабельный барабан; 8 - гусеничный ход Машинное отделение 5 является основной несущей

частью станка и предназначено для размещения и монтажа в нем основного оборудования. Передняя часть машинного отделения имеет П-образную конструкцию, на консолях

которой устанавливается кабина машиниста 1 и емкость для воды.

Рис. 5.1. Буровой станок СБШ-250МНА-32

В средней части машинного отделения размещены узлы гидро- и электропривода, а в задней части - компрессорная установка. В машинном отделении размещены маслостанция и насос для орошения скважины. Станок имеет винтовой компрессор для интенсивной продувки скважины.

С наружной боковой стороны машинного отделения размещаются трап и входная дверь, для прохода в кабину имеется проем с дверью. Двери снабжены внутренними замками. Дверные проемы герметизированы резиновыми уплотнениями.

Для монтажа и демонтажа оборудования в средней части крыши машинного отделения имеются два люка.

Компрессорное отделение имеет две боковые двери и съемный люк крыши.

Мачта 3 представляет собой сварную пространственную ферму, закрепленную на опорах 2 в передней части машинного отделения. Подъем мачты в рабочее положение (вертикальное и под углом 15° и 30°) осуществляется с помощью двух гидроцилиндров 4. При работе станок горизонтируется тремя гидродомкратами 6.

С помощью механизмов, смонтированных в мачте, выполняются все операции процесса бурения: вращение бурового инструмента, создание осевого усилия на инструмент, спуск и подъем бурового инструмента, сборка и разборка бурового става, подвод воздушно-водяной смеси к забою скважины.

Механизм подачи предназначен для сообщения головке бурового снаряда возвратно-поступательного движения по направляющим мачты и передачи осевого усилия на забой. Осевое усилие на забой создается двумя цилиндрами подачи, через четырехкратную канатную полиспастную систему и систему блоков.

Питание электропривода станка осуществляется от карьерного трансформатора по двум кабелям, подключаемых к

кабельному вводу. Для автоматической намотки и размотки питающих кабелей служит кабельный барабан 7.

Гусеничный ход 8 предназначен для передвижения и маневрирования станка. Ход состоит из гусеничных тележек, соединенных осями, двух редукторов с электродвигателями и тормозами. Каждая тележка имеет свой индивидуальный привод от электродвигателя через редуктор на приводную звездочку. Управление ходом станка осуществляется с выносного пульта управления.

Кинематическая схема вращателя бурового станка

Вращатель бурового станка СБШ-250МНА-32 служит для вращения бурового става и передачи ему осевого усилия

. Кинематическая схема вращателя бурового станка СБШ- 250МНА-32 показана на рис. 5.2.

Рис. 5.2. Кинематическая схема механизма вращателя бурового станка СБШ-250МНА-32

Электродвигатель 1 через муфту 2 и двухступенчатый редуктор, включающий две пары зубчатых передач 4-3 и 6-5, смонтированных на вертикальных валах, вращает выходной вал 7 редуктора. От выходного вала вращение получает шинно-зубчатая муфта 8, служащая для предохранения электродвигателя и редуктора от толчков и вибрации. Через опорный узел 9 на вращающийся буровой став 10 передается усилие от вращателя.

Шинно-зубчатая муфта, показанная на рис. 5.3, передает крутящий момент от редуктора на опорный узел, предохраняет редуктора с электродвигателем от толчков и вибраций, которые возникают при бурении.

Рис. 5.3. Муфта шинно-зубчатая

Крутящий момент от редуктора через шлицевое соединение передается полумуфте 7, соединенной через полукольца 6 с

высокоэластичной оболочкой 1, которая передает момент зубчатой полумуфте 4. Полумуфта представляет собой сварную конструкцию и состоит из шлицевой полумуфты и трубы для установки прокладки 5, являющейся амортизатором и ограничителем при сжатии полумуфт. Зубчатая полумуфта 4 передает крутящий момент полумуфте 3, представляющей собой сварную конструкцию, состоящую из шлицевой полумуфты и стопорного кольца с пазами для захода стопора. Полумуфта жестко соединяется со шпинделем опорного узла по внутренним шлицам и имеет возможность продольного перемещения по наружным шлицам вдоль полумуфты 4 /32/.

Технологический цикл работы бурового станка

Процесс работы станка на карьере заключается в проведении следующих технологических операций:

-передвижение станка от скважины к скважине;

-горизонтирование станка;

-подъем мачты;

-бурение скважин;

-наращивание бурового става;

-развинчивание бурового става.

Привод вращателя участвует в последних трех операциях. Перед бурением скважины необходимо навинтить долото на буровую штангу, а после бурения – отвинтить долото.

При всех операциях навинчивания и отвинчивания скорость вращения выходного вала буровой головки, включающей в себя электродвигатель, редуктор и шиннозубчатую муфту, составляет примерно 10 об/мин (минимальная частота вращения бурового става).

При пуске двигателя вращателя перед бурением скорость вращения бурового става должна составлять примерно 75 об/мин во избежание сильного удара долота о породу. После забуривания машинист устанавливает необходимую частоту вращения бурового става.

Рекомендации по выбору частоты вращения бурового става в зависимости от диаметра долота и крепости породы приведены в табл. 5.1 /32/.

При бурении шарошечными долотами удары по забою наносят зубья шарошек, перекатывающихся по забою. Под действием осевого усилия в несколько сотен килоньютонов зубья внедряются в породу и производят ее разрушение. Вид шарошечного долота представлен на рис. 5.4.

Примечание. В зависимости от назначения (типа буримых пород) наружные рабочие поверхности шарошек (вооружение) имеют зубья различной формы и размеров. Это отражается в обозначении долота следующими буквами: М – для мягких пород; МС – для мягких пород с прослойками пород средней твердости; МЗ – для мягких абразивных пород; МЗС - для мягких абразивных пород с прослойками

средней твердости; С – для пород средней твердости; СТ - для пород средней твердости с прослойками твердых; СЗ - для абразивных пород средней твердости; Т – для твердых пород; ТЗ - для твердых абразивных пород; ТК - для твердых пород с прослойками крепких; К – для крепких пород; ОК – для очень крепких пород.

Шарошечное долото (рис. 5.4) состоит из трех главных частей: самих шарошек, подшипников и тела долота (или лап). Все шарошки снабжены специальными зубками, расположенными рядами в разном количестве и через разные интервалы, в зависимости от характера буримых горных пород.

Рис. 5.4. Шарошечное долото

Зубки, как правило, изготовлены из твердых сплавов. Однако, для очень мягких пород возможно применение и

фрезерованных зубьев, образованных из тела самой шарошки.

Чтобы достичь максимальной производительности и стойкости долота, дизайн инструмента должен быть адаптирован к горным породам, для бурения которых он предназначен.

Типичное шарошечное долото для мягких пород вооружено длинными широко расставленными зубками заостренной формы. Такие долота по своему дизайну предназначены, главным образом, для скалывания породы в зоне контакта с последующим дроблением и размалыванием.

Типичное шарошечное долото для твердых горных пород вооружено короткими близко расположенными друг к другу зубками сферической формы. Такие долота предполагают разрушение пород только за счет энергии удара. За счет сферической формы зубков скалывающий эффект сведен к минимуму, что способствует малому износу зубков. Долота этого типа используются с приложением большой осевой нагрузки на буровой став. По этой причине подшипниковый узел разработан с таким расчетом, чтобы он мог выдержать повышенные осевые нагрузки /33/.

Для эффективной работы шарошечных долот необходима интенсивная очистка скважины и охлаждение долота, что обычно достигается при бурении скважин станками шарошечного бурения, на которых очистка скважины осуществляется сжатым воздухом или воздушноводяной смесью.

Важное значение при шарошечном бурении имеет стойкость долот, так как затраты на инструмент в этом случае являются преобладающими в затратах на бурение.

После пробуривания скважины на глубину первой штанги и при необходимости дальнейшего бурения нужно произвести наращивание бурового става. Для этого буровая головка отвинчивается от первой штанги. Затем буровая