книги из ГПНТБ / Техника бурения при разработке месторождений полезных ископаемых

В табл. 32 приведены средние сроки службы деталей перфора­ торов [24]. Научно основал износ деталей бурильных машин докт. техп. наук И. А. Бегагоен.

Т а б л и ц а 32

Срок службы перфораторов во многом зависит от своевременной смазки. Некоторые перфораторы оборудованы внутренними маслен­ ками, представляющими собой камеры, расположенные между на­ правляющей втулкой и корпусом цилиндра. Однако большая часть перфораторов смазывается с помощью внешних автоматических масленок (табл. 33).

120

Для смазки перфораторов рекомендуется масло индустриальное «30» или «45» (ГОСТ 1707—51). Применяется также масло ЛЗ-ПМ-1.

Рис. 85. Устройство внешней автомасленки ФАМ-1

1 — резервуар; 2 — трубка; 3 — гайка патрубка; 4 — патрубок; 5 — фильтр; 6 — гайка воздушного шланга; 7 — пробка; 8 — ма­ сляный клапан; » — воздушная трубка

Автомасленкп ФАМ-1 и ФАМ-2 (рис. 85) изготовляются заводом «Коммунист» и предназначены для перфораторов ПР22, ПТ29, ПТ36 и ПК50. Автомасленка МА-5 предназначена для перфораторов ПР20Л, ПР25Л, ПРЗО и ПР30Б.

9. ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ПЕРФОРАТОРОВ

Механическая скорость бурения перфораторами зависит от сле­ дующих факторов: свойств буримой породы, диаметра шпура, вели­ чины работы удара, формы ударного импульса, числа ударов поршня, скорости вращения бура, глубины скважины, усилия подачи, сече­ ния буровых штанг, типа коронки или долота и других факторов.

Совместное влияние перечисленных факторов на скорость буре­ ния пока не определено. Учитываются только главные факторы. В силу этого величина механической скорости бурения v [72, 75] может быть определена приближенно по формулам

121

где А — энергия удара поршня, кгс-м; п — число ударов поршня в минуту; d — диаметр пшура, мм; стсж — временное сопротивление

шпуров глубиной более 3,5 м. В том случае, если все же необходимо бурить скважины более глубокие, то рекомендуется применять комплект штанг возможно меньшего

122

диаметра с крестовой коронкой, которая лучше обрабатывает сква­ жину по диаметру и требует меньшего крутящего момента для вращения штанг.

Для бурения более глубоких шпуров при проходческих работах следует переходить на работу колонковыми перфораторами.

При определении сменной производительности перфоратора коэф­ фициент использования во времени при работе с пневмоподдержкой принимают от 55 до 75%.

В табл. 35 приведено изменение скорости бурения шпуров в гра­ ните. в зависимости от давления сжатого воздуха (диаметр шпуров 34 мм, буры цельные диаметром 22,2 мм).

Т а б л и ц а 35

Цриведенные цифры показывают, что с увеличением давления скорость бурения увеличивается, а расход воздуха на 1 м шпура уменьшается (это не трудно определить по данным таблицы).

Все это указывает на целесообразность увеличения давления сжатого воздуха в сети.

Установлено [150], что скорость бурения при увеличении давле­ ния сжатого воздуха увеличивается по линейной зависимости, а рас­ ход воздуха на 1 м шпура уменьшается.

Ручные перфораторы очень чувствительны к осевому усилию подачи. Для легких перфораторов оно равно 40—50 кгс, для более

здесь 7)ц — диаметр цилиндра перфоратора, см; dc— диаметр гелико­ идального стержня, см.

Большие усилия с руки трудно осуществить, даже пользуясь пневматической поддержкой, поэтому там, где возможно, рекомен­ дуется пользоваться податчиками.

Механическая скорость бурения ручным перфоратором ПР22, смонтированным на установке УПБ1 с канатно-поршневым податчи­

123

ком, на 14% превышает скорость бурения этим перфоратором с пнев­ матической поддержкой. Перфоратор ПТ36 при увеличении осевого давления с 110 до 180 кгс имеет механическую скорость бурения

ности отечественным перфораторам. У этого перфоратора благодаря наличию геликоидальной пары имеет место быстрое падение ско­ рости бурения с глубиной скважины. Поэтому для бурения глубо­ ких скважин п особенно в крепких породах предпочтительнее пер­ фораторы с независимым вращением бурового инструмента.

10. РАСХОДНЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ ПРИ БУРЕНИИ ШПУРОВ РУЧНЫМИ ПЕРФОРАТОРАМИ

На расход инструмента большое влияние оказывает помимо крепости абразивность горных пород. Однако последнее свойство пока не нашло отражения в нормативах. Поэтому расходные коэф­ фициенты, приведенные в таблицах, следует считать ориентировоч­ ными.

В табл. 36 приведен расход буровой стали для пород разной крепости, а в табл. 37 приведен расход коронок.

Расход сжатого воздуха при бурении ручными перфораторами с армированными коронками и буровыми штангами на 1 м шпура приведен в табл. 38.

124

Глава III

САМОХОДНЫЕ БУРОВЫЕ КАРЕТКИ И СТАНКИ

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Буровые каретки и станки с установленными на них перфорато­ рами являются основным средством механизации процесса бурения шпуров и скважин при добыче полезных ископаемых. Они позво­ ляют существенно повысить производительность бурения и улуч­ шить условия труда бурильщиков.

По количеству устанавливаемых стрел манипуляторов каретки и станки подразделяются на одностреловые, двустреловые и много­ стреловые.

Несмотря на то, что буровые каретки известны давно, они долго не находили широкого применения в горном деле. Причиной этого является их высокая первоначальная стоимость, сложность органи­ зации процесса бурения в проходческом забое, трудность доставки в очистной забой. Применялись они преимущественно при проходке тоннелей и выработок большого сечения, где бурение являлось решающим рабочим процессом в проходческом цикле.

Первоначально каретки имели рельсовый ход и эксплуатирова­ лись с погрузочными машинами того же класса.

С появлением самоходного погрузочно-доставочного оборудова­ ния (начало 50-х годов) появились буровые каретки на гусеничном и пневмошпнном ходу. К этому времени были освоены и гидравли­ ческие стрелы (гидравлические манипуляторы) для установки авто­ податчиков в рабочее положение.

Применение гидроманипуляторов значительно повысило эффек­ тивность применения кареток благодаря возможности устанавливать бурильную машину в нужное положение с минимальными затратами времени.

Был также разработан новый тип стрелы, позволяющей обуривать нижние шпуры с минимальным наклоном. Бурение подошвен­ ных шпуров с большим углом наклона приводит к образованию неровной почвы, что отрицательно сказывается на эксплуатации самоходного оборудования.

Применение гидравлики позволило в значительной мере механи­ зировать процесс бурения и создало предпосылки для автоматиза-

126

ции процесса бурения. Недалеко то время, когда буровые каретки будут иметь автоматизированное управление и смогут обуривать комплект шпуров по заранее определенной программе, причем бурение будет выполняться на оптимальных режимах.

Буровые каретки состоят из ходовой части, манипуляторов, автоподатчиков, перфораторов, пульта управления и гидросистемы (при применении гидравлических стрел).

Ходовое устройство обеспечивает передвижение каретки по выработкам и очистному забою. С помощью манипулятора произво­ дится установка автоподатчика в нужное для бурения положение. Автоподатчик служит для перемещения бурильной машины к забою, создания оптимального осевого давления при бурении и передвиже­ ния бурильной машины в исходное положение после окончания бурения шпура или скважины. Автоподатчик оборудован устройст­ вами для направления бурения, захвата штанг и сборки и разборки бурового става.

На каретках устанавливаются следующие типы бурильных машин: перфораторы, бурильные машины вращательно-ударного действия, гидровращатели и электросверла.

2. КЛАССИФИКАЦИЯ БУРОВЫХ КАРЕТОК И СТАНКОВ

По назначению буровые машины разделяются на два больших класса: каретки для бурения шпуров при проходческих работах, станки для бурения глубоких взрывных скважин при очистных работах и каретки для установки штанговой крепи.

По типу устройства манипуляторов каретки подразделяются на каретки со стреловидными манипуляторами, колонковыми манипу­ ляторами, манипуляторами поступательно-вращательного типа и комбинированными манипуляторами. По расположению манипуля­ торов каретки можно подразделить на каретки с одноярусным, двухъярусным и многоярусным расположением, а также башенные кареткн.

Основными критериями выбора буровых кареток является вид горных работ, крепость буримых пород и сечение выработок. Для проходческих горных работ при наличии рельсовых путей приме­ няются буровые каретки также на рельсовом ходу. При работе самоходного транспорта применяются буровые каретки на гусенич­ ном или пневмошинном ходу. При работе по крепким породам пред­ почтительнее пневмошинный ход, при мягких породах чаще приме­ няют гусеничный ход. Тяжелые машины, как правило, имеют гусе­

ничный ход.

Выбор каретки определяется сечением выработки и крепостью буримой породы. Считается, что на одну стрелу приходится от 1 до 3 м2 площади забоя. Меньшая цифра относится к крепким породам и большая к легко буримым породам.

Тип бурильной машины для каретки выбирается исходя из крепости буримых пород.

Типоразмеры буровых кареток приведены в табл. 39.

127

*Нормы не распространяются на портальные буровые каротин.

**Допускается до 1976 г.

3. ХОДОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ БУРОВЫХ КАРЕТОК

Каретки на колесно-рельсовом ходу появились раньше других и применяются они, как правило, при проведении выработок, име­ ющих рельсовый транспорт. Для ходовой части используются чаще элементы от рудничного электровоза.

На время взрывных и погрузочных работ каретка убирается на разминовку. Там, где имеется контактная сеть, привод каретки питается от контактной сети, при движении в призабойном простран­ стве питание производится через кабель, который сматывается с ба­ рабанного устройства.

Каретки на пиевмошинном ходу выпускаются четьтрехколесными и трехколесными.

При проведении выработок большого сечения бурильные машины с манипуляторами монтируют на шасси грузового автомобиля, а в выработках малого сечения их монтируют на специальных ходо­ вых устройствах. Иногда для увеличения маневренности каретки все колеса ходовой части делаются поворотными. Радиус поворота указанных машин в 1,4 раза меньше, чем у машин с двумя управ­ ляемыми колесами.

В настоящее время начинают внедряться в горную практику ходовые устройства с бортовыми передачами, имеющие привод на каждый борт. При движении буровой каретки с таким ходом по прямой включаются оба двигателя. Если один двигатель включить, а другой затормозить, то каретка будет поворачиваться в сторону остановленного двигателя.

При вращении одного двигателя вперед, а другого назад каретка будет поворачиваться на одном месте. При повороте колеса будут перемещаться с трением о почву, что должно вызывать их повышен­

ие

ный износ. Однако такие перемещения каретки относительно неве­ лики и не оказывают заметного влияния на срок службы колес.

Выпускаются также каретки с трехколесным ходом. Ведущими являются задние колеса. Переднее колесо является ведомым и имеет рулевое управление. Переднее колесо часто выполняют спаренным. Каретки с указанным ходовым устройством обычно выполняются двухстреловыми (СБКН-2П; КБШ). Основным недо­ статком трехколесных кареток является малая устойчивость.

Наиболее высокой проходимостью отличаются каретки на гусе­ ничном ходу. Гусеничный ход используется либо от тракторов, либо от рудничных погрузочных машин. Привод гусеничного хода пнев­ матический или электрический на каждую гусеницу. Может приме­ няться также и двигатель внутреннего сгорания. К недостаткам гусеничного хода относятся: большая масса, увеличенная мощность двигателей, высокая стоимость, сложность эксплуатации. Поэтому каретки на гусеничном ходу выбираются при невозможности при­ менения колесного хода.

4. МАНИПУЛЯТОРЫ И АВТОПОДАТЧИКИ БУРОВЫХ КАРЕТОК

Манипулятор служит для установки автоподатчика перфоратора

внужное положение при бурении. Манипуляторы крепятся к ходо­ вой раме каретки неподвижно или могут перемещаться. Перемеще­ ние манипуляторов может производиться вдоль рамы каретки или

вплоскости, перпендикулярной оси рамы.

Манипуляторы различают колонкового типа и стреловидные. Манипуляторы колонкового типа имеют ограниченное применение. Стреловидные манипуляторы позволяют быстро установить автоподатчик в нужное положение для бурения, а потому получили наибольшее распространение.

Манипуляторы состоят из основания, стрелы, механизмов подъ­ ема и поворота и головной части. Головная часть служит для креп­ ления на манипуляторе автоподатчика. В качестве привода манипу­ ляторов служат гидравлические цилиндры, пневматические цилиндры или пневматические двигатели с винтами. В первом случае манипу­ ляторы называют гидравлическими стрелами. Гидрострелы появи­ лись в последние 15 лет и быстро стали внедряться в промышлен­ ность. Неоспоримым достоинством гидрострел является быстрота действия и жесткость установки автоподатчика. Оба указанных преимущества определили успех внедрения кареток в горную про­ мышленность.

До появления гидрострел установка автоподатчиков произво­ дилась с помощью винтовых устройств, при которых затрачивалось много времени на установку бурильных машин в нужное для буре­ ния положение. Поэтому каретки не могли конкурировать с руч­ ными перфораторами: эффект, получаемый в результате высокой скорости бурения мощным перфоратором, сводился на нет большими затратами времени на вспомогательные операции.