книги из ГПНТБ / Горное дело учеб. пособие для горных техникумов

неприемлема по условию вскрытия рабочих горизонтов. Профиль карьера должен быть несколько выровнен в соответствии с уклоном транспортных съездов (сплошные линии на рис. 92). При выравни­ вании запасы, прирезаемые к расчетному контуру, должны быть равны запасам, которые отсекаются от него.

способом, если геологический коэффициент вскрыши меньше или равен граничному.

При больших площадях карьера на глубоких месторождениях коэффициент вскрыши определяют как соотношение объемов вскрыши

Подготовка горных пород к выемке заключается в изменении естественного состояния горных пород с целью выемки их из мас­ сива принятым способом.

По трудности разработки все горные породы делятся на четыре группы: к первой относятся мягкие и рыхлые породы с коэффициен­ том крепости по шкале проф. М. М. Протодьяконова до 0,5—1 (растительная земля, торф, пески и т, п.); ко второй — плотные крепостью от 1 до 1,5 (глины, лёсс и т. п.); к третьей — полускаль-

ные крепостью от 1,5 до 4 (мерзлый грунт, каменный уголь, мел, гипс и т. п.); к четвертой — скальные крепостью выше 4 (граниты, базальты, кварциты, песчаники и т. п.).

Горные породы первой и второй групп разрабатывают экскава­ торным способом обычно без предварительной подготовки.

Наиболее широко распространенными являются породы третьей и четвертой групп. На рудных карьерах они составляют 70—90% общего объема горных пород. Разрабатывают их только после пред­ варительной подготовки.

Подготовка горных пород к выемке включает: 1) осушение той части пород, которая подлежит выемке в данное время, например выемочных блоков; 2) предохранение мягких и рыхлых горных пород от промерзания или их оттаивание; 3) разрушение полускальных и скальных горных пород.

При осушении выемочных блоков стремятся максимально ис­

с применением дополнительных дренажных скважин и водоотлив­ ных установок.

Мягкие и рыхлые породы предохраняют от промерзания вспахи­ ванием'и боронованием поверхности предохраняемого слоя, созда­ нием над ним снегового покрова, утеплением поверхности слоя теплоизоляционными материалами или пропитыванием растворами различных солей, устройством специальных покрытий и тепляков.

Мерзлые горные породы оттаивают сжиганием слоя угля на

Полускальные и скальные горные породы разрушают в основном дроблением их взрывным способом и механическим или гидравли­ ческим рыхлением.

§ 2. Технологические требования к буровзрывным работам

Дробление горных пород взрывом широко применяется при от­ крытой разработке месторождений полезных ископаемых и является основным способом подготовки полускальных и скальных пород к выемке. От организации буровзрывных работ на карьере зависит эффективность всех последующих технологических процессов: по­ грузки, транспортировки и укладки взорванных пород в отвал.

Буровзрывные работы на карьерах должны обеспечивать: 1) до­ статочную степень и равномерность дробления горных пород; 2) нор­ мальную проработку подошвы уступа без оставления порогов, затрудняющих работу экскаватора; 3) образование развала взор­ ванной горной массы требуемой формы и размеров; 4) достаточный для бесперебойной работы экскаваторов объем взорванных пород; 5) высокую экономичность и безопасность работ.

Степень дробления горных пород наиболее полно харектеризуется гранулометрическим составом (кусковатостыо), показывающим

процентное соотношение кусков различной крупности во взорван­ ной горной массе (табл. 7). В практике степень дробления обычно характеризуют выходом негабарита, т. е. процентным содержанием во взорванной горной массе кусков, максимальные размеры которых больше допустимых.

Допустимые размеры кусков взорванной горной породы опре­ деляют в зависимости от рабочих параметров горного и транспорт­

Куски взорванной горной породы, имеющие размеры больше указанных, считаются негабаритными и подлежат вторичному дро­ блению.

Степень дробления горных пород оказывает существенное влия­ ние на производительность основного горного и транспортного оборудования. При наличии во взорванной горной массе большого количества негабаритных кусков ухудшаются условия работы экс­ каваторов и значительно снижается их производительность, увели­ чиваются простои транспортных средств под погрузкой и повы­ шается их износ, снижается произ­ водительность отвального обору­ дования. Кроме этого, возникают дополнительные' расходы на дроб­ ление негабаритных кусков и простои оборудования при вто­ ричном дроблении.

Наряду с достижением высокой степени дробления не менее важной задачей при производстве буровзрывных работ на карьере является обеспечение нормальной проработки подошвы уступа

Высота развала по условиям безопасности не должна превышать

в основном на небольших карьерах по добыче строительных материа­ лов, а также при селективной выемке полезных ископаемых, когда не допускается разубоживание руд пустыми породами.

Во втором случае заряды ВВ размещают в скважинах глубиной до 30 м и более и диаметром до 500 мм. Такой способ производства первичных буровзрывных работ на современных карьерах является

ными. Экономичность работ зависит главным образом от применяе­ мых способов бурения, диаметра скважин и сетки их расположения, типа взрывчатых веществ и способов взрывания, организации работ.

§ 3. Способы бурения скважин

По способу разрушения горных пород буровые станки подраз­ деляются на две группы: 1) с механическим воздействием буро­ вого инструмента на забой скважины; 2) с физическим воздействием

ным и другими физическими способами разрушения горных пород. Основные объемы буровых работ на современных карьерах

Ударно-канатное бурение является наиболее старым способом бурения скважин на карьерах. Сущность его заключается в том, что буровой снаряд весом до 3000 кг, подвешенный на канате, периоди­ чески поднимается на высоту 0,45—1,2 м и затем, падая на забой скважины, разрушает породу. После каждого удара буровой сна­ ряд поворачивается на некоторый угол, обеспечивая тем самым равномерное разрушение породы по всему забою скважины, круг­ лое сечение и вертикальное направление скважины.

В процессе бурения в скважину систематически подливают воду, которая, смешиваясь с измельченной породой, образует буровой шлам. Шлам периодически вычерпывают из скважины специальным приспособлением — желонкой.

Станки ударно-канатного бурения широко применялись для бурения скважин в средней крепости и крепких горных породах и продолжительное время являлись основным буровым оборудова­

но-канатные станки БУ-2 и БС-1 (по новому ГОСТу последний будет именоваться СБК-320), техническая характеристика которых приведена в табл. 8. Эти станки приспособлены для бурения верти­ кальных скважин в любых породах диаметром до 300 мм и глубиной до 30 м и более.

Производительность станков ударно-канатного бурения зависит

тельность станков ударно-канатного бурения весьма низкая и изме­ няется от 2 до 3 м в смену в крепких породах, до 40 м и более в слабых породах. Поэтому в настоящее время эти станки в основ­ ном заменены на карьерах более перспективными станками враща­

Вращательное бурение скважин с применением режущих коро­ нок и штанг шнекового типа (шнековое бурение) широко применяют на угольных карьерах и карьерах нерудных ископаемых в породах крепостью до 6. В более крепких породах скорость бурения резко уменьшается и применение этого способа бурения становится нецеле­ сообразным. Также нецелесообразно применять вращательное бу­ рение в вязких и липких глинистых породах, так как налипание глины на шнеки затрудняет процесс бурения.

Сущность вращательного бурения режущими коронками за­ ключается в следующем. Коронка при вращении в забое скважины срезает породу, которая, превращаясь в мелочь, непрерывно уда­ ляется из скважины спиральными витками штанг шнекового типа. Буровой инструмент состоит из нескольких последовательно соеди­ ненных штанг и коронки (резца). Штанга представляет собой трубу с приваренной к ней спиралью из полосовой шнековой стали (рис. 98, а). На концах трубы имеются патрон и хвостовик для соединения штанг. Коронки применяются различной формы. Наибольшее рас­ пространение получили коронки с двумя закругленными лезвиями, армированные твердым сплавом (рис. 98, б).

Производительность станков вращательного бурения зависит от крепости пород, осевого давления на коронку и скорости вращения бурового инструмента. Современные станки вращательного бурения развивают осевое давление до 4000 кгс при скорости вращения бурового инструмента 50—200 об/мин. Горная порода разрушается более интенсивно при больших скоростях вращения бурового ин­ струмента, но в крепких породах-большие, скорости вращения при­ водят к перегреву и быстрому износу режущих коронок. Поэтому при бурении скважин в породах крепостью до 4 применяют наиболь­ шие скорости вращения бурового инструмента, а в более крепких

породах скорость вращения снижают до 80—130 об/мин и увеличи­ вают осевое давление.

Наиболее распространенными станками вращательного бурения являются СБР-125 и СБР-160 (табл. 9).

Эти станки просты по устройству и обслуживанию, имеют не­ большой вес и приспособлены для бурения вертикальных и наклон­ ных скважин диаметром 110—160 мм и глубиной 20—30 м. Произ­ водительность их при бурении мягких пород и угля достигает 150 м

!

1

-—100

-is 00

Рис. 98. Буровой инструмент при вращательном (пшековом) бу­ рении

и более в смену. Стойкость коронок при этом составляет 800—1000 м скважин.

К достоинствам вращательного бурения скважин режущими коронками относятся: высокая производительность станков, пре­ вышающая в 3—4 раза и более производительность станков ударноканатного бурения; возможность бурения вертикальных, горизон­ тальных и наклонных скважин; простота устройства и обслужива­ ния станков; невысокая стоимость бурения.

Основным недостатком вращательного бурения является воз­ можность применения его только в мягких и средней крепости по­ родах.