книги из ГПНТБ / Кутузов Б.Н. Взрывное и механическое разрушение горных пород учеб. пособие

разрушения. Для разрушения нового слоя необходимо, чтобы порода вновь была нагружена до предельного состояния. При таком про­ цессе получается пилообразный график (рис. 133). Под разрушенным слоем всегда наблюдается некоторый слой, в котором имеется сеть мелких трещин и который является переходным от неразрушенной породы к полностью разрушенной.

При больших скоростях внедрения частицы очередного разрушен­ ного слоя породы не успевают существенно переместиться в стороны из-под лезвия инструмента вследствие больших сил трения, возни­ кающих между отдельными частицами. В результате их действия сила сопротивления, обусловленная деформированием горной породы,

и выступов породы на мелкие части, в результате чего устанавли­ вается плотный контакт инструмента с породой. Затем при достиже­ нии главным удлинением растяжения єр величины орйС/Е образу­ ются трещины, которые разделяют нагружаемую породу на ряд кри­ волинейных «столбиков». При дальнейшем внедрении инструмента образуется зона объемного разрушения, увеличение которой проис­ ходит слоями. По краям зоны разрушения происходят отколы породы, обусловленные появлением трещин, расходящихся от. области контакта инструмента с породой и выходящих на свободную поверхность, со­ держащие иногда до нескольких десятков кристаллических зерен (рис. 134).

По физической сущности динамическое разрушение породы под лезвием инструмента аналогично разрушению породы от взрыва на­ кладного заряда.

Г л а в а X I

БУРЕНИЕ ШПУРОВ И СКВАЖИН ПЕРФОРАТОРАМИ

ИПОГРУЖНЫМИ ПНЕВМОУДАРНИКАМИ

§59. Общие сведения

Внастоящее время для ударных способов бурения в горной про­ мышленности применяют:

Р и с . 135. Принципиальные схемы машин ударного бурения:

а — перфораторы с зависимым вращением; б — перфораторы с неза­ висимым вращением; в — погружные перфораторы; г — погружные

пневмоударники

рабочем движении поршня-ударника с помощью храпового меха­ низма. К ним относится большинство перфораторов, применяемых для бурения шпуров глубиной до 5 м и диаметром до 70 мм;

перфораторы с независимым вращением (рис. 135, б), у которых поворот бура производится непрерывно встроенным в него независи­ мым от ударника вращателем. Это наиболее мощные колонковые

п е р ф о р а т о р ы , а т а к ж е т а к н а з ы в а е м ы е м а ш и н ы с в ы н е с е н н ы м и у д а р ­

ж и н у и т о л ь к о н а н о с я т у д а р ы п о з а б о ю , а и х в р а щ е н и е п р о и з в о д и т с я в ы н е с е н н ы м н а п о в е р х н о с т ь в р а щ а т е л е м ч е р е з б у р о в о й с т а в .

В п е р в ы х к о н с т р у к ц и я х п е р ф о р а т о р о в б у р б ы л ж е с т к о с в я з а н « п о р ш н е м у д а р н и к о м и с о в е р ш а л в м е с т е с н и м п о с т у п а т е л ь н о - в о з ­ в р а т н ы е д в и ж е н и я . В д а л ь н е й ш е м от э т о й с х е м ы и з - з а н е у д о б с т в а и б о л ь ш о г о в е с а о т к а з а л и с ь и п е р е ш л и к м о л о т к о в ы м м а ш и н а м , к о т о ­ р ы е п е р е д а ю т э н е р г и ю н а з а б о й д л я р а з р у ш е н и я п о р о д ы у д а р а м и п о р ш н я - у д а р н и к а п о х в о с т о в и к у б у р о в о г о и н с т р у м е н т а .

а впервые дл я бурения шпуров они были применены в 1861 г. на проходке МонтСенисского тоннеля в Альпах . В результате замены ручного бурения перфора­ торным срок проходки тоннеля был сокращен на 13 лет.

времени.

В 1953—1955 гг. были созданы высокочастотные перфораторы с числом ударов до 4500 в минуту. Увеличение числа ударов п р и сохранении постоянной энергии удара достигалось увеличением диаметра поршня до 100 мм и уменьше­ нием его хода. Из-за чрезмерного шума (до 125 дб) и вибраций пр и работе эти ма­ шины были сняты с производства. В настоящее время в связи с созданием буро­ вых кареток, исключающих постоянный контакт рабочего с машиной, создаются мощные высокочастотные колонковые и телескопные перфораторы с высокой энергией единичного удара.

З а последние 10—12 лет исследования были сосредоточены на изучении методов генерирования в инструменте необходимой формы импульса для наи­ более эффективного разрушения пород, процесса передачи энергии от поршня штанге и породе, процесса и механизма разрушения породы при внедрении в нее инструмента.

Сравнительная оценка лучших отечественных и зарубежных перфораторов (табл. 26) показывает, что отечественные перфораторы по своим энергетическим показателям соответствуют лучшим зарубежным. По форме ударного импульса, генерируемого в штанге, серийные перфораторы мало различаются между собой (рис. 136). Интересна в этом отношении опытная модель перфоратора РІІЧ - 95К, имеющая прямоугольную форму импульса, а также имеющая устройство для регулирования в широких пределах энергии единичного удара . Скорость буре­ ния этим перфоратором оказалась при сравнительных испытаниях наибольшей {см. табл. 26), а уровень максимальных напряжений в соударяющихся элемен­ тах — наименьшим.

Интересные работы проводятся в СССР и за рубежом по изготовлению отдельных частей перфораторов из пластмасс, что позволяет снизить их вес,

Д л я бурения шпуров и скважин глубиной до 15 м разработаны мощные пер ­ фораторы с независимым вращением бура пневмодвигателем, вмонтированным

вкорпус машины.

§ 61. Классификация и характеристика перфораторов

В зависимости от условий применения и веса перфораторы под­ разделяют на группы: ручные, телескопные и колонковые (рис. 137).

Рис . 137. Перфораторы:

§ 63. Установочные приспособления при бурения перфораторами

Для повышения эффективности бурения перфораторами приме­ няют следующие установочные приспособления: пневмоподдержки, распорные колонки и податчики, а также буровые каретки.

Пневмоподдержки применяют для установки ручных перфорато­ ров при бурении горизонтальных и наклонных шпуров. При бурении восходящих шпуров в выработках большой высоты применяют пневмо­ поддержки с удлинителями или телескопические поддержки. Из-за сравнительно большого веса и сложности устройства последние при­ меняют довольно редко.

Пневмоподдержка не всегда обеспечивает оптимальное усилие подачи на забой, так как оно зависит от угла установки пневмопод­ держки.

Податчики и распорные колонки. Колонковые перфораторы уста­ навливают на специальные податчики, которые монтируют на крон­ штейнах распорных колонок (см. рис. 143) или на стрелах буровых кареток. Иногда податчики устанавливают на манипуляторы, наве­ шенные на погрузочную машину.

Для работы автоподатчиков применяют ротационные и шестерен­ чатые двигатели.

Буровые каретки представляют собой агрегат для бурения шпу­ ров и скважин, транспортирования перфораторов или других буро­ вых машин с автоподатчиками по выработкам, перемещения их во время бурения в забое в вертикальной и горизонтальной плоскостях при неподвижной ходовой части. Различают буровые каретки со стреловидными, колоннообразными, радиальными и комбинирован­ ными манипуляторами.

На каретках устанавливают машины вращательного, вращатель- но-ударного, ударно-вращательного, ударно-поворотного бурения.

Буровые каретки выпускают на колесно-рельсовом, пневматиче­ ском или гусеничном ходу (табл. 29).

Для буровых кареток автоподатчики выпускают из расчета буре­ ния шпуров без наращивания или замены штанг.

Перемещение стрел производится гидроцилиндрами. Перфораторы, установленные на гидростреле, значительно произ­

водительнее тех перфораторов, которые установлены на распорной колонке или снабжены стрелой с червячно-винтовым управлением.

В зарубежной практике применяют каретки для бурения шпуров и скважин по принципу и устройству аналогичные отечественным.

§ 64. Классификация и характеристика погружных пневмоударников

Погружение пневмоударника в скважину обеспечивает постоян­ ство соотношения между массами поршня-ударника и долота, благо­ даря чему скорость бурения с глубиной сохраняется почти постоян­ ной. В 50-х годах С. П. Юшко сконструировал погружной пневмоударник, предусмотрев в нем ударный узел, а вращатель установив