книги / Механическое оборудование предприятий по производству вяжущих строительных материалов.

Т а б л и ц а 4. Технико-экономические показатели механического рыхления

рыхлитель — экскаватор (погрузчик) — автомобильный транспорт; рыхлитель — самоходный скрепер; рыхлитель—грохот-питатель— передвижной (самоходный) дробильный агрегат—конвейерный транспорт.

Данные схемы эффективны при производительности карьера 0,7— 2,5 млн. т/год. При производительности до 1,5 млн. т/'год рыхлитель используют как агрегат, производящий операции по рыхлению и штабелированию. Для этого на трактор одновременно с рыхлителем навешивают бульдозерное оборудование.

Основные технико-экономические показатели механического рых­ ления, достигнутые на отдельных карьерах горных цехов цементных заводов, приведены в табл. 4.

§ 11. Организация и проведение буровых работ

Основным методом разрушения в карьере залежи сырье­ вых пород высокой и средней твердости являются буровзрывные работы. Организация этих работ связана с бурением уступа, закла­ дыванием в скважины взрывчатых веществ и взрыванием. Объем взорванной породы должен обеспечить 10-дневный запас работы экс­

каватора или погрузчика.

Расположение скважин на уступе показано на рис. 5. Объем и качество взорванной породы зависит от высоты уступа Я, физико­ механических свойств породы, диаметра скважин d, ее глубины L, расстояния между скважинами а и расстояния между рядами Ь.

Из условия безопасности ведения погрузочных работ высота уступа ограничивается полуторной высотой черпания ковша экска­ ватора. В зависимости от типа экскаватора высота уступа обычно со­

ставляет 6—15 м.

Оптимальный диаметр скважины для конкретных условий уточ­ няют опытным путем. Для разработки монолитных высокопрочных пород диаметр скважины обычно принимают равным 105 мм, моно­ литных трещиноватых — 150—200 мм. В сильнотрещиноватых лег-

31

В то же время учитывают уменьшение глубины скважины вслед­ ствие остатков породы на дне, обрушения стенок и устья при наезде техники и увеличивают расчетную глубину скважины на 5 %.

Общая глубина бурения скважины (в м)

При расчете мощности взрыва за основу берут возможность раз­ рушения наиболее монолитной, породы по длине подошвы уступа от первого ряда скважин до нижней бровки уступа. Это расстояние (в м) называют линией сопротивления по подошве уступа:

где a — угол откоса уступа, °, зависит от коэффициента крепостц породы и изме­ няется от 60° при / = 2 до 85° при / = 20; с — расстояние от верхней бровки уступа до первого ряда буримых на краю уступа скважин, для безопасности ведения работ с > 3 м.

Бурение уступа ведут в соответствии с расчетной квадратной или прямоугольной сеткой с расстоянием а (в м) между скважинами в од­ ном ряду и b (в м) между рядами:

Для крупноблочных и монолитных высокопрочных пород значе­ ния а и b принимают минимальными.

Объем взорванной горной породы в плотном теле (в м3) при числе

Пример 4. Определить объем буровых работ для обеспечения 10-суточного запаса работы экскаватора производительностью 3000 м3/сут взорванной породы при

высоте добычного уступа 10 м и ширине забоя до 18 м. Порода средней блочности с коэффициентом крепости / = 12. Коэффициент разрыхления породы после взрыва

*р= 1Д

По способу разрушения горных работ буровые станки разделяются на две группы: с механическим и с физическим воздей­ ствием бурового инструмента на забой скважины. К первой группе относятся станки: ударно-канатного бурения — (СБК), вращатель­ ного бурения режущими коронками (СБР), вращательного бурения шарошечными долотами (СБШ), ударно-вращательного бурения по­ гружными пневмоударниками (СБУ). Ко второй группе относят станки огневого (термического) бурения (СБО).

Основные объемы буровых работ выполняют буровыми станками первой группы. Выбор способа бурения и типа бурового станка зависит от физико-механических свойств породы и объема буровых работ. Особенностями буровзрывных работ на карьерах цементных заводов являются относительно незначительные объемы добычи сырьевых материалов и ограниченный допустимый размер кусков взорванной породы (до 1000 мм). Это и определяет использование сравнительно недорогих способов бурения скважин и соответствую­ щего бурильного оборудования.

Технические характеристики буровых станков различных типов приведены в табл. 5..

§ 13. Станки ударно-канатного бурения

Принцип ударно-канатного бурения заключается в раз­ рушении высокопрочной породы на дне скважины с помощью перио­ дического падения тяжелого инструмента, подвешенного на канате. Этот способ бурения скважин является наиболее старым и в настоя­ щее время считается морально устаревшим. Однако на карьерах цементной промышленности его продолжают применять при бурении сильнотрещиноватых, обводненных и карстовых пород или при на­ личии прослоев глинистых пород мощностью 0,2—0,3 м.

В станке ударно-канатного бурения (рис. 6) буровой инстру­ мент 15 и буровая штанга 14 подвешены на канате 10. Канат прохо­ дит через блоки 7 и 9, установленные на мачте и балансире 3, и ле­ бедку 4. Балансир 3 с помощью шатуна 6 качается при вращении от силовой установки 2 балансирной шестерни 5. Во время качания

2 Лоскутов Ю. А. и др.

18 17 16

Рис. 6 . Станок ударно-канатного бурения

его передний конец периодически поднимается и опускается. При движении балансира 3 вниз блок 7 давит на канат и поднимает буро­ вой инструмент, а при подъеме блок отрывается от каната. Поэтому буровой инструмент, поднятый в наивысшее положение, свободно падает и разрушает породу.

Для удаления из скважины разрушенной породы в нее периоди­ чески подливают воду и образующуюся жидкую пульпу вычерпывают специальным сосудом—желонкой 13. Она представляет собой сталь­ ной цилиндр, открытый сверху и имеющий в дне клапан. При опуска­ нии желонки в скважину клапан давлением шлама открывается и пропускает шлам в цилиндр, а при подъеме желонки он закрывается. Опускание и подъем желонки производят канатом <5через лебедку 17

При бурении глубоких скважин буровые штанги 14 наращивают запасными с помощью вертлюга 11 и замка 12. Станок смонтирован на раме с гусеничным ходовым устройством 18. При работе станка используют выносные опоры 1 и 16.

§ 14. Станки шарошечного бурения

Шарошечное бурение является одним из наиболее совер­ шенных и перспективных способов механического бурения скважин в породах средней и большой крепости. Производительность станков

Рис. 7. Трехшарошечное штыревое долото

составляет 20—60 м в смену в горных по­ родах с коэффициентом крепости f = = 12ч-16. При бурении менее крепких по­ род производительность шарошечных стан­ ков повышается до 100 м и более.

Рабочим инструментом станка явля­ ется шарошечное долото (рис. 7). К кор­ пусу долота приваривают несколько кон­ сольных лап 1 (обычно три). Каждая лапа заканчивается опорой, на которой с по­ мощью двух роликоподшипников 3 и од­ ного замкового шарикоподшипника 4 ук­ реплена конусообразная шарошка 2.

На поверхности шарошек имеется несколько рядов штырей 5 и б из твердого сплава. Верхнюю часть корпуса долота с помощью замковой резьбы соединяют с бурильной трубой. При вращении става бурильных труб вращается долото с шарошками и, кроме того, каждая шарошка вокруг своей оси. При этом частота вращения'шарошки больше часто­ ты вращения долота во столько раз, во'сколько диаметр долота больше диаметра основания шарошки. Шарошки перекатываются по забою скважины, а их штыри под действием большой осевой нагрузки, пере­ даваемой бурильной трубой, разрушают породу. При этом разруше­ ние происходит при сложном воздействии штырей долота на породу: ударе, резании, смятии. Удаление буровой мелочи из скважины и охлаждение долота в процессе бурения производят сжатым воздухом или воздушно-водяной смесью.

В конструкции станка 2СБШ-200 шарошечного бурения (рис. 8) предусмотрена полная механизация основных и вспомогательных процессов бурения. Станок состоит из ходовой части, кузова 6, мачты 11, рабочего органа 15, гидравлической и пневматической систем, а также системы пылеулавливания 16 и электрооборудования. Хо­ довая часть станка представляет собой гусеничное шасси 1 с индиви­ дуальным приводом на каждую гусеницу. На платформе ходовой части смонтировано все оборудование станка. Вращение от электро­ двигателя привода хода через трехступенчатый редуктор 3 передается на приводную звездочку 2 гусеницы. Привод ходовой части смонти­ рован на раме, шарнирно подвешенной к платформе станка.

Рабочий орган станка служит для вращения бурового става и подачи его в забой, а также для сборки и разборки бурового става. Он смонтирован на мачте 11 сварной пространственной конструкции, шарнирно соединенной с основанием, которое установлено на плат­ форме станка. Подъем и опускание мачты осуществляют двумя гидроцилиндрами 9, вращение бурового става 14 — электродвигате­ лем 10 через коробку передач, смонтированную у основания мачты. Подъем бурового става при его разработке производят лебедкой, смонтированной в верхней части мачты, и полиспастом 12. Подвижный блок полиспаста закреплен на корпусе вертлюга 13. Барабан лебедки

36

получает вращение от электродвигателя через двухступенчатый ре­

дуктор.

Гидросистема станка состоит из маслонапорной станции 7, ис­ полнительных гидроцилиндров, аппаратуры управления, системы трубопроводов. С помощью гидросистемы выполняют следующие операции: подачу бурового става на забой двумя гидроцилиндрами подачи; зажим и перехват штанги при бурении кулачками гидропа­ трона; выравнивание станка в горизонтальной плоскости с помощью трех гидродомкратов (двух передних 17 и~одного заднего 4)\ подъем и опускание мачты двумя гидроцилиндрами 9.

Пневмосистема станка служит для удаления из скважины буровой мелочи и состоит из двух компрессоров 5, воздухосборника и возду­ хопроводов. Сжатый воздух через шпиндель вертлюга подводится в буровой став. Проходя через каналы в шарошке, воздух охлаждает ее и, попадая на забой скважины, подхватывает буровую мелочь и выносит ее по кольцевому зазору между буровым ставом и стенками скважины. Выходящий из скважины запыленный воздух очищается предусмотренной системой пылеулавливания.

Всего на станке установлено 17 электродвигателей 8 суммарной мощностью 400 кВт.

К достоинствам станков шарошечного бурения относятся высо­ кая производительность, возможность регулирования осевого давле­ ния и частоты вращения инструмента, а также работы без использо­ вания воды и тяжелого инструмента (долота); к недостаткам — боль­ шая масса станков и низкая долговечность шарошек.

§ 15. Шнековое бурение скважин

Шнековое бурение используют при производстве взрывных работ в породах с коэффициентом крепости до 6. В более крепких породах скорость бурения резко уменьшается и применение этого способа бурения становится нецелесообразным. Также нецелесооб­ разно его применение в вязких и липких глинистых породах, так как налипание глины на шнеки затрудняет процесс бурения.

Сущность шнекового бурения режущими коронками заключается в следующем. Прижатый к забою буровой инструмент при вращении срезает породу, которая непрерывно удаляется из скважины спи­ ральными витками штанг шнекового типа. Буровой инструмент со­ стоит из коронки (резца) и нескольких последовательно соединенных штанг. Коронки (рис. 9, а) применяют различной формы. Наибольшее распространение получили коронки с двумя скругленными лезвиями, армированные твердым сплавом. Штанга (рис. 9, б) представляет собой трубу с приваренной к ней спиралью из полосовой стали. На концах трубы имеются патрон и хвостовик для соединения штанг.

Производительность станков шнекового бурения зависит от кре­ пости пород, осевого давления на коронку и частоты вращения буро­ вого инструмента. Порода разрушается более интенсивно при боль­ шой частоте вращения, однако с повышением крепости породы это приводит к перегреву и быстрому изнашиванию режущих коронок.

38

Пример 5. Определить требуемое число бурильных станков 2СБШ-200Н с рабо­

должна превышать 10 суток.

Решение. Требуемое число станков определяют делением необходимого объема бурильных работ на их производительность в течение 10 суток, т. е.

Ln

г ~ 10- 16П срК у К мК к •

Принимаем /Су = 0,9, /Ск — 0,9. По данным табл. 6 КСр = 3,1 м/ч. Тогда

12,8-57 10-16-3,1-0,9-0,7-0,9 = 2,6.

Значит, необходимы три бурильных станка 2СБШ-200Н.

Г л а в а 5

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ВЫЕМОЧНО-ПОГРУЗОЧНЫХ РАБОТ

§ 17. Общие сведения

Выемочно-погрузочные работы заключаются в отделении горной породы от массива или развала предварительно разрыхленной породы и ее погрузке в транспортные средства или разгрузке в отвал. Различают два типа выемки породы: сплошную и селективную (раз­ дельную). Сплошную выемку породы производят при однородности

40