книги из ГПНТБ / Недин В.В. Буровзрывные работы учебное пособие для студентов горных вузов и факультетов
.pdf80 Горные породы и буровые работы
стралью сжатого воздуха, устанавливают краны, поз воляющие отключать каждую отходящую ветвь.
В забоях к трубам присоединяют специальные воздухорас пределители, от которых по гибким резиновым шлангам сжатый воздух подводится к перфораторам. Соединение резинового шланга с перфоратором и воздухопроводной трубой должно быть плотным, чтобы не допустить потерь сжатого воздуха. Эти соединения делают стандартными, что позволяет присоединять
Рис. 35. Схема присоединения пер
форатора |
к воздушной линии: ; |
|
/ — ниппель; |
2 —кран; |
3—шланг; 4 — |
зажим; 5 — накидная |
гайка; 6 — трой |
|
ник воздухопровода
перфораторы любой конструкции. Шланг присоединяют к пер форатору при помощи накидной гайки с конусным или плоским
ниппелем и прокладкой. Обычная длина шлангов 9—18 м. Спо
соб соединения шланга с воздушным краном перфоратора по казан на рис. 35.
Резиновый шланг состоит из нескольких слоев плотной рези
ны и хлопчатобумажных прокладок. Для предохранения шланга
от внешних повреждений поверх хлопчатобумажной оплетки иногда делают проволочную обмотку или обмотку из вулкани зированной просмоленной веревки или шпагата. Диаметр шлан гов 13; 16; 19 и 25 мм.
Вместо обычных кранов или вентилей в современной практи ке находят применение автоматические клапаны (рис. 36). При отключении шланга от трубопровода клапан 1 прижимается к своему седлу 2 спиральной пружиной 3 и не пропускает сжа того воздуха. При навинчивании накидной гайки 4 ниппель 5
Оборудование и инструмент для бурения шпуров |
81 |
нажимает на клапан и открывает его. В этом случае сжатый воз
дух свободно проходит в шланг и далее через кран в (воздухорас
пределительное устройство перфоратора.
Для сращивания шлангов применяют временные соединитель ные муфты с двухсторонними ниппелями. Для постоянного сра-
Рас. 36. Автоматический клапан
щивания применяют двухсторонние ниппели, зажимаемые поверх соединения специальными обхватами.
Шланги для подачи воды при бурении соединяются так же,
как и воздушные.
§ 5. Бурение шпуров с промывкой
При ударном бурении шпуров в результате механического разрушения горных пород образуется большое количество пыли, размер частичек которой зависит в основном от режима бурения и физико-механических свойств породы. Бурение шпуров без промывки сопровождается весьма интенсивным выделением пы
ли, особенно в крепких породах и в восстающих забоях. Эта пыль, насыщая атмосферу забоя, оказывает вредное влияние на организм человека, вызывая опасность заболеваний силикозом или другими видами пневмокониоза.
Борьба с рудничной пылью, особенно кварцевой, является од ной из важнейших проблем, стоящих перед горной промышлен ностью. По действующим нормам количество взвешенной в возду хе пыли при содержании в породах более 70% свободной двуоки си кремния не должно превышать 1 мг в 1 я3 воздуха, а при со держании от 10 до 70% SiO2 — 2 мг/м3. Для других видов мине ральной пыли, в зависимости от их состава, допускаются предель ные концентрации до 4—10 мг/м3 (последняя цифра—для уголь ной пыли, не содержащей SiO2). Мероприятия по борьбе с пылью
в рудниках и шахтах регламентированы специальными постанов лениями Советского правительства.
Основным и наиболее распространенным средством борьбы с
громадным количеством пыли, образующимся при бурении шпу ров, является применение промывки водой (мокрое буре-
6 В. В. Недин, III. И. Ибраев
82 |
Горные породы и буровые работы |
н и е). |
Этот способ теперь широко используется на металличе |
ских рудниках и в угольных шахтах. Преимущества мокрого бурения:
1)простота осуществления и надежность действия;
2)минимальные затраты времени на вспомогательные опе
рации, связанные с применением промывки;
3)повышение производительности бурения до 20—25% при нормализованном процессе промывки;
4)повышение стойкости бура вследствие непрерывного
охлаждения лезвия водой;
5)небольшие капитальные затраты при одновременном ис
пользовании прокладываемых водопроводных сетей для ороше ния и противопожарных целей;
6) резкое снижение запыленности рудничного воздуха. Так,
благодаря применению промывки при мелкошпуровом бурении запыленность воздуха в наиболее силикозоопасных забоях сни зилась по сравнению с сухим бурением по весу пыли в 85—97 раз и по числу пылинок — в 9—12 раз.
Кнедостаткам бурения с промывкой относятся:
1)повышение влажности воздуха в забоях;
2) трудность применения в условиях недостатка воды или
взоне вечной мерзлоты;
3)усложнение конструкции перфораторов, используемых
для бурения с промывкой (при осевом способе промывки) или усложнение конструкции бурового инструмента (при боковом способе промывки);
4) неполнота смачивания пыли, особенно мелких ее фракций,
из-за ряда причин, из которых главнейшей является аэрация про мывной воды сжатым воздухом, проникающим к забою шпура через бур.
Несмотря на указанные недостатки, в целом бурение с про мывкой имеет несомненные преимущества как в техническом, так и в экономическом отношениях перед другими, ныне извест ными способами борьбы с буровой пылью.
Сухое пылеулавливание при бурении шпуров имеет на наших рудниках весьма ограниченное применение ввиду несовершен ства конструкций пылеуловителей.
Применение промывки дает должный санитарно-гигиениче ский эффект только при строгой нормализации процесса мокрого бурения.
Требования, обеспечивающие необходимые условия нормали зации осевой промывки (наиболее распространенной в настоя щее время) изложены в специальной инструкции, разработанной Комиссией при АН СССР по борьбе с силикозом [25]. Расход воды на промывку должен быть не менее 3 л!мин при бурении
Оборудование и инструмент для бурения шпуров |
83 |
ручными перфораторами и не менее 5 л/мин — при бурении те лескопными и колонковыми перфораторами. Давление промы вочной воды должно быть на 0,5—1 ат ниже давления сжатого воздуха.
Для того чтобы исключить возможность забуривания шпуров всухую и обеспечить требуемую подачу воды в шпур, следует применять специальные приспособления для блокировки подачи воды и сжатого воздуха.
Весьма компактным и надежным, как показали испытания, оказался блок-кран (рис. 37), предложенный на одном из рудни ков Кривбасса Ф. В. Номировским. В этом кране имеется шток 10 с двумя поршнями /3 и 5 и клапаном 14. Для того чтобы от крыть доступ сжатому воздуху, необходимо подать в водяной цилиндр воду, которая окажет давление на водяной поршень 5,
сдвинет весь шток в крайнее положение (как показано на черте же) и тем самым клапан 14 откроет доступ сжатому воздуху в перфоратор. Как показали испытания, расход воды, поступаю щей в шпур под давлением 3,5 ат, составляет 4,5—5 л!мин при давлении воздуха 5 ати.
При боковом способе промывки вода обычно подается к хво стовику бура через специальную муфту, надеваемую на бур.
Из известных конструкций муфт для боковой промывки, по лучивших применение в практике, заслуживают внимания муф та с фасонным резиновым уплотнением конструкции П. Н. Тор-
ского и М. И. Волохова, (Институт горного дела АН КазССР), муфта конструкции Н. П. Иванова и К. И. Беличенко (Кривбасс),
а также муфта М-1 (бывш. Министерства угольной промышлен ности) .
1. Муфта конструкции П. И. Торского и М. И. Волохова при меняется на ряде рудников Сибири и Казахстана. Эта муфта (рис. 38) состоит из корпуса 1, штуцера для присоединения во
дяного шланга 3 и резинового уплотнения 2. Корпус муфты представляет стальную отливку, проточенную изнутри для по мещения резинового уплотнения. Поверхность муфты цементи руется. Во избежание быстрого износа качество и термическая
обработка стали муфты должны быть такими же, какие прини маются для буровращающей втулки перфоратора. В изготовлен
ную муфту вставляют фасонный резиновый уплотнитель с коль цевыми пазами. Муфта указанной конструкции может приме няться для всех типов перфораторов, у которых буровращательная втулка выходит из передней головки. Для перфораторов, у которых передняя головка выступает над буровращающей втулкой, муфта должна быть увеличена по длине с одной сто
роны на величину указанного выступа.
Для телескопных перфораторов применяется такая же муфта,
что и для ручных и отличающаяся лишь наличием в нижней
*6
По Д-Д
Г^В
Вода
L>. в
По С-С Воздух
Рис. 37. Блок-кран конструкции Ф. В. Номировского:
1—головка перфоратора ПА-23: 2—пробка; 3 — предохранительная гайка; 4 — гайка; 5 — поршень; 6 — манжет; 7 — шайба; 8— кольцо; 9 — манжет; 10 — шток; 11 — пре дохранительная гайка; 12 — втулка; 13 —
поршень-. 14 — клапан
Вода
Оборудование и инструмент для бурения шпуров |
85 |
||||
части зонта, |
предупреждающего разбрызгивание стекающей по |
||||
буру воды. |
|
|
|
и К. Н. |
|
2. Муфта конструкции Н. |
П. Иванова |
Беличенко |
|||
(рис. 39) состоит из |
корпуса |
1, ниппеля 2, |
который |
приварен |
|
к корпусу |
муфты, |
и двух уплотняющих |
резиновых колец 3. |
||
На нижнем кольце корпуса муфты имеется буртик для установ ки зонта 4, служащего для улавливания бурового шлама. Зонт
изготовляется из листовой резины толщиной 5 мм. Вода для
промывки поступает в ниппель 2, откуда через среднее отверстие муфты попадает в цилиндрическую расточку 5 и затем через ра диальное отверстие 6 в цилиндрической части хвостовика посту пает в канал штанги 7 и далее к забою скважины. Одновременнс
через два крайних отверстия муфты вода поступает в выточки, в которых находятся резиновые кольца 3, при разжимании этих колец создается уплотнение, препятствующее проникновению во
ды наружу. Упорное кольцо 8, изготовленное из обычного рези нового шланга диаметром 25 мм, препятствует сползанию муф ты вниз при работе перфоратора. Буровой стержень (хвостовик)
86 Горные породы и буровые работы
7 имеет на одном конце резьбу для навинчивания коронки или для соединения с промежуточной штангой посредством соеди нительной муфты; на другом конце стержня находится шести гранный хвостовик, вставляемый в буксу перфоратора. Стержень имеет утолщенную цилиндрическую часть 9 с упорным бурти ком. Цилиндрическая часть служит шейкой для муфты.
L,=720мм
L2=H70mm
L3=J620mm
L,, =2070'мм
Рис. 39. Муфта для боковой промывки при штанго вом бурении конструкции Н. П. Иванова и К. Н. Бе личенко
Применяется данная конструкция при штанговом бурении.
3. Муфта типа М-1 (рис. 40) состоит из корпуса 1 с уплотни тельным устройством 2 в виде двух полых резиновых колец. Кор
пус муфты — из термически обработанной штампованной или ко ванной стали У-7. Муфта М-1 предназначена для боковой подачи воды при бурении шпуров.
Подача воды в шахту и к забою для промывки шпуров при бурении осуществляется:
1) при помощи постоянного водопровода, прокладываемого с поверхности по стволу шахты и далее по другим горным выра боткам параллельно с воздухопроводом;
2) из баков большой емкости, устанавливаемых на вышеле
Оборудование и инструмент для бурения шпуров |
87 |
жащем горизонте и питающих водяную магистраль, которая об служивает группу перфораторов;
3) из индивидуальных бачков небольшой емкости, устанавли ваемых в забое и обслуживающих один-два перфоратора.
Для водяных магистралей обычно используют трубы диа метром 38—75 мм. Для подвода воды к забоям достаточны тру бы диаметром 25 мм.
Наибольшим преимуществом обладает централизованная си стема водоснабжения. Она обеспечивает надежное и бесперебой
ное снабжение всех забоев водой |
или |
|
|
промывочной жидкостью. |
Применение |
||
бачков допускается лишь в тех случа |
|
||
ях, когда в шахте нет водопровода для |
|
||
централизованной подачи |
воды |
при |
|
доработке отдельных участков |
или |
|
|
для одиночных забоев, в особенности
удаленных от подземных водопровод
ных магистралей. Это объясняется тем, что водоснабжение буровых работ пу тем подачи воды из бачков обладает рядом существенных недостатков. К ним относятся:
1)неравномерное питание промы вочной водой;
2)ухудшение контроля за качест
Рис. 40. Муфта для боковой промывки типа М-1
вом промывочной воды; 3) значительные эксплуатационныерасходы по снабжению
питательных бачков и их транспортировке по шахте, а также большие неудобства пользования последними.
Из известных в настоящее время конструкций |
бачков луч |
|
шим |
следует считать самозаливающийся бачок |
типа КФ-1 |
(рис. |
41), сконструированный Кизеловским филиалом ВУГИ. |
|
Этот бачок оборудован эжектором для засасывания воды, всасы вающим трубопроводом и поплавковым устройством с золотни ком, обеспечивающим автоматическое включение и выключение эжектора в зависимости от уровня жидкости в бачке.
Техническая характеристика бачка КФ-1
Рабочий |
объем, л.......................... |
360 |
|
Полный |
объем, |
л .......................... |
450 |
Рабочее давление, ати .. ... |
5 |
||
Длина бачка, |
мм................................ |
1600 |
|
Диаметр |
бачка, |
мм ...................... |
650 |
Вес, кг |
................................................ |
|
320 |
Для повышения эффективности смачивания пыли при мокром бурении предложено добавлять в промывочную воду особые ре агенты— смачивающие добавки.
88 Горные породы и буровые работы
В процессе бурения жидкость при смачивании стенок забоя проникает по микротрещинам в так называемую «зону предразрушения» пород и ослабляет здесь породу, облегчая тем самым работу бурового инструмента. Некоторые реагенты активизиру ют действие воды. Эти реагенты носят название понизите лей крепости горных пород. Понятия «смачиватель» и
«понизитель» крепости в принципе различны, однако некоторые
вещества являются одновременно и неплохими смачивателями пыли при бурении и понизителями крепости пород.
Рис. 41. Самозаливаюшипся бачок КФ-1
Заслуга разработки теоретических вопросов использования смачивателей пыли и понизителей крепости горных пород при бурении принадлежит советскому ученому акад. П. А. Ребиндеру.
В СССР проведены значительные исследования по примене нию смачивателей при мокром бурении. Эффект, достигнутый от их использования в неодинаковых условиях, был резко различ ным: запыленность снижалась в одних случаях всего на несколь ко процентов, а в других — в три раза и даже более. Обязатель ное условие для достижения положительных результатов от применения смачивателей — нормализация процесса бурения.
Наилучшие результаты по смачиванию буровой пыли дал смачи ватель ДБ — вещество, не образующее ионов при растворении в
воде и представляющее собой продукт обработки смеси ди-три- бутилфенолов окисью этилена; марка ДБ происходит от термина «дибутил».
Вопрос о целесообразности применения смачивателей при мокром бурении в условиях того или иного рудника должен решаться на основе производственных испытаний малого мае-
Оборудование и инструмент для бурения шпуров |
89 |
штаба. Методика проведения таких испытаний разработана
Комиссией при Академии наук СССР по борьбе с силикозом.
§ 6. Организация перфораторного бурения и его производительность
1. Подготовка рабочего места бурильщика
Рабочее место бурильщика должно находиться в состоянии полной безопасности. Перед началом работы забой должен быть
тщательно осмотрен лицом сменного надзора и самим буриль щиком и приведен в безопасное состояние.
Зависшие куски в кровле и в стенках выработки (так назы ваемые заколы) должны быть ликвидированы. В случае необ ходимости должна быть поставлена временная крепь.
Большое значение для производительного бурового процесса имеет подготовка рабочего места бурильщика. Каждый буриль щик должен быть снабжен, помимо буровых инструментов, инди видуальным освещением (лампой), ломиком для разборки, кайлой, лопатой, буровым ключом.
Забой должен быть обеспечен необходимым количеством вполне исправных перфораторов (рабочих и резервных), соот ветствующим количеством установочных приспособлений (ко
лонок, автоиодатчи1ко1в и пр.), комплектом воздушных и водяных шлангов, автомасленками, сосудом для хранения масла в забое и, наконец, необходимым количеством буров. Арматура для при соединения шлангов к магистралям, подающим сжатый воздух и воду, должна быть приспособлена для одновременного снабже ния энергией и водой нескольких молотков (должны иметься тройники и т. п.).
Сечения воздушных и водяных магистралей должны быть рассчитаны на одновременную работу нескольких перфораторов
Давление сжатого |
воздуха в |
забое |
должно быть не |
ниже |
5,5—6 ати. |
|
|
|
|
В подземных инструментальных кладовых и мастерских дол |
||||
жны быть в наличии |
запасные |
части |
к перфораторам, |
воз |
душные и водяные шланги, буры и инструмент. Иметь под зем лей постоянное и надежное место для хранения машин и инстру ментов совершенно необходимо. Для хранения перфораторов должны быть оборудованы стеллажи или подвески. Мелкий ин струмент и запасные части хранят в отдельных ящиках.
После работы перфораторы требуется смазать, а все наруж ные отверстия закрыть во избежание засорения машины.
Время основной полезной работы при бурении, в зависимости от подготовки рабочего места и организации процесса, обычно колеблется от 50 до 85% общей продолжительности рабочей смены.