книги из ГПНТБ / Технология добычи руды на жильных месторождениях Казахстана

Рис. 62. Конструкция малогабаритных шарошечных долот: а — долото с одной опорой и сварным корпусом; б — долото с двумя опорами; в — долото с одной опорой и винтовым креплением.

нения резцов РКС Института физики и механики горных пород АН КиргССР и резцов типа РЭС конструкции САИГИМСа, которые превосходят серийные породные рез­ цы по стойкости бурения не менее чем в 1,4—4 раза [121].

Породный резец марки РЭС-IV имеет диаметр 40— 46 мм, он армирован двумя пластинками из твердого спла­ ва ВК8 шириной 7 мм и толщиной 14 мм. С одной стороны рассечки вставлена еще пластинка, служащая для разруше­ ния керна. В корпусе резца имеется промывочный канал с двумя выходами перед лезвием. Хвостик резца соединяется со штангой при помощи резьбы.

Испытания резцов показали, что общая их стойкость в сравнении с резцами старой конструкции выше в 2,3 раза, средняя механическая скорость бурения повысилась на 11%. В сравнении с резцами РКС и РП-7ЦА (лучшими из серийных) стойкость повысилась в 1,9—5,6 раза, а скорость бурения возросла на 20%.

Более перспективным инструментом для электровращательного бурения шпуров в крепких породах являются ма­ логабаритные шарошечные долота (рис. 62, 63, 64), лучши­ ми из которых считаются долота марки ДДА (рис. 65), одна­ ко они сложны в изготовлении и дороги.

192

Рис. 63. Конструкция малогабаритных шарошечных долот: а — одношарошечное долото с двойной сферической поверхностью; б— двухшарошечное долото с коническими шарошками; в—дисковое шарошечное долото.

Электровращательное бурение шпуров и скважин мало­ го диаметра за рубежом представлено в основном алмазным бурением. Особенно широко алмазное бурение применяет­ ся в передовых горнорудных странах — США, Швеции, Ка­ наде. В Канаде, например, ежегодно пробуривается до 1 млн. пог. м скважин. Взрывные скважины на подземных работах пробуриваются алмазными коронками диаметром до 40 мм. В таблице 29 приводятся параметры коронок.

В таблице 30 даны показатели алмазного бурения на бу­ ровых станках, обеспечивающие усилие подачи 300—500 кг и число оборотов до 3000 об/мин. Диаметр коронок 36 мм.

Зарубежными фирмами выпускаются буровые станки электровращательного бурения, обеспечивающие оптималь­ ные параметры бурения, в том числе усилие и число оборо­ тов с максимальной механизацией вспомогательных опера­ ций.

Английская компания «Drilling Equimeut ata» выпуска­ ет буровые станки Qzyphon с гидроприводом основных меха-

Рис. 64. Конструкция малогабаритных шарошечных долот: а — одношарошечное долото; б — двухшарошечное долото; в — одно­ шарошечное долото на двух опорах.

Таблица 29

Характеристика алмазных коронок

низмов. Станки имеют небольшой вес, легко управляемы, в процессе бурения вибрация отсутствует.

Хорошо зарекомендовал себя шведский станок Diamec 250 Atlas-Copco, прошедший испытания на рудниках ЧССР, в Испании, Замбии и Канаде; показаны скорости бурения от 404-60 до 120 см/мин. Станки других конкурирующих конструкций показали меньшие скорости бурения при том же буровом инструменте.

194

Усилие подачи станка Diamec 250— 3200 кг, число обо­ ротов 1100— 2100 об/мин, мощность электродвигателя

25 кет.

При испытании применены пустотелые алюминиевые штанги длиной 1,5 м, весом 4,4 кг.

Время наращивания штанг составило 70 сек, демонта­ жа — 38 сек. Время полной установки станка 1 ч. Станок обеспечивает механическое соединение и разъем бурильных штанг, и для замены штанг бурильщику требуется только положить их на специальную подставку, остальное происхо­

ская фирма «Татгоск» демонстрировала буровой механизм Rotaboon RP 625К с манипуляторами на поворотной плат­ форме ТТ-96, позволяющий бурить клиновые и параллель­ ные врубы в проходческих забоях большого сечения. Буро­ вой механизм Minirondo MR500 представляет собой гидрав­ лический манипулятор для проходки выработок малого се­ чения. Манипулятор может устанавливаться на любом шасси.

Фирма «Donqular — Christensen» показала много буро­ вых коронок, колонковых труб, буровых станков и шаро­ шечных долот.

Применение более мощных станков с максимальной ме­ ханизацией вспомогательных операций и минимальным ве­ сом создает возможность для улучшения технико-экономи­ ческих показателей бурения шпуров и скважин малого диа­ метра как для алмазного, так и для шарошечного способа

бурения.

В таблице 31 приводятся результаты шарошечного буре­ ния долот диаметром 150 мм, при дальнейшем снижении диаметра долот скорость повысится более чем в 2 раза.

195

Таблица 31

Сравнительные показатели существующих способов бурения

Национальная Академия наук США намечает большие работы в области повышения скорости бурения пород за счет применения более эффективных методов; объем ассиг­ нований на эти исследования составляет до 800 млн. долла­ ров. В число эффективных методов включается и электровращательное бурение шарошечными долотами.

С целью сравнения оценки некоторых видов бурения ком­ панией «Calis Maufacturing» сконструирована универсаль­ ная бурильная установка, позволяющая бурить вращатель­ ным, ударно-поворотным и ударным способами. Установкой пробурено по породам различной крепости от мягких до сверхтвердых свыше 3000 м скважин, в том числе враща­ тельным способом — 1342 м, а ударно-вращательным — 1769 м. Общая средняя скорость вращательного бурения 1449 мм/мин. Скорость ударного бурения была намного ни­ же — 800 мм/мин, что говорит в пользу вращательного бу­

рения.

За рубежом в качестве породоразрушающего инструмен­ та при электровращательном бурении на мягких породах используются резцы разнообразной конфигурации и кон­ струкции, на крепких породах — скалывающие шарошеч­

ные долота.

Электровращательное бурение имеет широкое распро­ странение в японской горнодобывающей промышленности, особенно в части бурения скважин большого диаметра с по­ следующим расширением до 804-240 см. Передовые сква­ жины пробуриваются обычно диаметром 204-35 см. Так, при бурении восстающего по гнейсам с пределом прочности на сжатие 23004-2800 кг/см2 на руднике Камиока получены следующие результаты: скорость бурения передовой сква­ жины диаметром 25 см машиной В-100 составила 3,9 м/час, при разбуривании до диаметра 175 см — 0,45 м/час, глуби­ на бурения 90,5 м.

196

Как видно из практики электровращательного бурения шпуров и скважин малого диаметра, за рубежом наиболь­ шее распространение получило алмазное бурение. Шарошеч­ ное бурение применяется при диаметрах скважин более 80 мм. Алмазные коронки малого диаметра 35—45 мм, применяемые для электровращательного бурения шпуров и скважин малого диаметра, по скорости бурения уступают отечественному породоразрушающему инструменту.

Совершенствование электровращательного бурения шпуров и скважин

Для проведения испытаний по шарошечному бурению шпуров в производственных условиях на Огневском руднике в качестве бурового инструмента использовались двухшаро­ шечные долота ДДА-42 конструкции САИГИМСа и одно­ шарошечные и копьевидные долота конструкции ИГД АН КазССР.

Долото типа ДДА диаметром 42 мм (рис. 65) состоит из корпуса 1 и лапы 2, соединенных сваркой. На цапфе кор­ пуса насажена большая шарошка 3, а на цапфе лапы — малая шарошка 4. Шарошки насажены асимметрично и за­ креплены буртиками распорного фасонного пальца 5. Боль­ шая шарошка, перекрывающая при вращении долота забой скважин, выполнена в виде полусферы, малая — в виде шарового пояса. Шарошки армируются методом холодной запрессовки твердосплавными зубками цилиндрической формы с полусферическими торцами.

Одношарошечное долото диаметром 42 мм (рис. 66) со­ стоит из корпуса, шарошки и оси. В корпусе шарошки под углом 15° делается паз под шарошку. Ось шарошки с по­ мощью сварки закрепляется в корпусе.

Копьевидное долото диаметром 42 мм (рис. 67) состоит из корпуса с продольными пазами для удаления бурового шлама. Корпус долота имеет форму усеченного конуса со сферическим окончанием, поверхность рабочей части доло­ та армирована зубками из твердого сплава.

Геометрия тел одношарошечных и копьевидных долот крайне проста. Данные долота очень просты в изготовлении

изначительно (в 3—4 раза) дешевле долот ДДА-42.

Вкачестве бурового оборудования служили колонковое сверло СЭК-1 и электробур с гидроподачей ЭБГП-1 с уста­

новочными приспособлениями — распорная колонка типа КЭБ и УБР-2.

197

Рудные тела месторождения представлены несколькими рудными свитами, ориентированными вкреот вытянутости рудного поля. Общее падение жил пологое, на северо-запад 15— 30°, средняя мощность не превышает 6 — 8 м. По мине-

ралогическому составу жилы делятся на альбит-сподумено- вые с танталом и касситеритом; микроклиновые пегматиты с бериллом; альбитовые пегматиты с бериллом и танталитколумбитом.

Вмещающими породами месторождения являются магматизированные сланцы и в меньшей степени граниты. Сланцы сильно трещиноватые. Коэффициент разрыхления пород и руд 1,6 ; объемный вес 2,6 т/м3; влажность 6 % ; со­ держание свободной двуокиси кремния более 1 0 %; кре­ пость руды и вмещающих пород по шкале М. М. Протодьяконова /= 1 2 — 17. В местах, близких к тектоническим на­ рушениям, / = 10 —12, а в отдельных случаях и меньше 10.

Бурение шпуров в подготовительных, нарезных и очист­ ных выработках производится перфораторами ПР-ЗОк. При проходке восстающих применяются ПТ-45, ПТ-29. Глубина

198

шпуров на очистных работах при системе слоевого обруше­ ния 0,5— 1,5 ж, при камерно-столбовой до 1,5—2 ж, на про­

ПР-30к в мелкозернистых гранитах (/= 1 2 — 14) — 170 жж/ 1жин; в сланцах и кварцах ( / = 10—12)— 180 жж/жин; по сподуменовой жиле (/= 1 2 —14)—170 жж/жин.

гор. 500 ж с / = 8— 12— 367 жж/жин перфораторное бурение по прожилку осуществить не удалось из-за заклинивания ко­ ронки. Средняя стойкость долота составила 25 пог. жшпура.

С целью выявления прочностных качеств шарошек и возможности бурения разведочных скважин одновременно проводились эксперименты по бурению станком БСК при максимальном числе оборотов шпинделя л= 600 об/жин и максимальном усилии подачи Р =2000 кг. Каких-либо ви­ димых разрушений долот при таком режиме не замечалось, а чистая скорость бурения составила 300— 310 об/жин про­ тив 60—80 об/жин при алмазном бурении. Результаты бу­ рения сведены в таблицу 32.

В 1971 г. бурение шпуров с установочного приспособле­ ния УБР-2 производилось в забое вентиляционного штрека жилы 54 гор. 500 ж в породах с коэффициентом крепости / = 17, при этом получены следующие результаты: чистая скорость бурения шарошечными долотами электросверлом СЭК-1 составила 125 жж/жин при га=300 об/мин, Р = = 1500 кг; электробуром ЭБГП-1—156 жж/жин; скорость бурения перфораторами в этом забое 140—150 жж/жин.

В камере 55а гор. 580 ж проводились эксперименталь­ ные работы по разбуриванию вееров скважин на очистной

выемке руды крепостью /= 1 2 — 14. Использовали электро­ бур ЭБГП-1 с распорной колонкой типа КЭБ-5, изготовлен­ ный в механическом цехе рудника, средняя чистая скорость бурения составила 280— 300 жж/жин.

В очистном блоке № 67 гор. 580 ж при том же оборудо-

199

Таблица 32

Результаты шарошечного бурения шпуров на Огневском руднике