Министерство образования и науки украины
Государственное высшее учебное заведение
Донецкий национальный технический университет
Кафедра технологии и техники бурения скважин
«Основы горного производства»
(для студентов специальности 6.05030103 «Бурение»)
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
2013 Г. Темы лабораторных занятий
|
№
|
Название темы |
К-во часов |
|
1 |
Лабораторная работа №1-а. (1 час) ИЗУЧЕНИЕ ОТКРЫТЫХ ГОРНО-РАЗВЕДОЧНЫХ ВЫРАБОТОК
Лабораторная работа №1-б (1 час). ИЗУЧЕНИЕ СХЕМ, СПОСОБОВ ПРОВЕДЕНИЯ И КРЕПЛЕНИЯ РАЗВЕДОЧНЫХ ШУРФОВ (1 час)
|
2 |
|
2 |
Лабораторная работа №2. МЕТОДЫ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД. Ручные сверла и инструмент для вращательного бурения шпуров
|
2 |
|
3 |
Лабораторная работа №3. ИЗУЧЕНИЕ СХЕМ И СПОСОБОВ ПРОВЕТРИВАНИЯ ВЫРАБОТОК. Обоснование возможности использования вентилятора СВЦ-78 для обеспечения нормальних атмосферных условий при проведении шурфа.
|
2 |
|
4 |
Лабораторная работа 4. КРЕПЛЕНИЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК. Оценка напряженного состояния горных пород на контуре. Расчет горного давления в выработках
|
2 |
|
5 |
Лабораторная работа №5. ЭЛЕМЕНТЫ, ПАРАМЕТРЫ И КОНСТРУКЦИЯ СКВАЖИН. Особенности разработки конструкции нефтяных и газових скважин.
|
2 |
|
6 |
Лабораторная работа №6. ИЗУЧЕНИЕ БУРОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ БУРЕНИЯ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ СКВАЖИН
|
4 |
|
7 |
Лабораторная работа №7. УСТАНОВКИ ДЛЯ БУРЕНИЯ СТВОЛОВ И СКВАЖИН СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
|
2 |
|
Всего часов на лабораторные работы |
16 | |
Лабораторная работа № 1
Лабораторная
работа предусматривает изучение тем:
«Разведочные канавы – цель и технология
проходки»; «Шурфы – назначение, технология
проведения и крепления», содержание
которых детально не раскрыто в лекционном
курсе:
Лабораторная
работа проводится в специализированной
лаборатории. Занятия проводятся в режиме
диалога «преподаватель-студент».
Базовый материал: учебно-методическое пособие-альбом «Проходка разведочных канав» (л.р. №1); учебно-методическое пособие-альбом «Проведение и крепление разведочных шурфов» (л.р. №2).
Лабораторная работа №1-а. (1 час)
ИЗУЧЕНИЕ ОТКРЫТЫХ ГОРНО-РАЗВЕДОЧНЫХ ВЫРАБОТОК
Цель работы: изучить особенности проходки и крепления разведочных канав в различных горно-геологических условиях:
Рассматриваемые
вопросы: проходка
разведочных канав без крепления; проходка
разведочных канав в неустойчивых
породах; устройство спусков и переходов
через канавы; крепление разведочных
канав; проходка канав буровзрывным
способом; проходка канав экскаватором;
проходка канав скрепером; проходка
канав бульдозером; ликвидация канав.
Лабораторная работа №1-б (1 час).
ИЗУЧЕНИЕ СХЕМ, СПОСОБОВ ПРОВЕДЕНИЯ И КРЕПЛЕНИЯ
РАЗВЕДОЧНЫХ ШУРФОВ (1 час)
Цель работы: изучить особенности проходки и крепления разведочных шурфов в различных горно-геологических условиях:
Рассматриваемые
вопросы: оборудование
устья шурфа; устройство предохранительных
полков; приведение шурфов в безопасное
состояние после взрыва; естественная
вентиляция шурфов; устройство ручных
воротков; подъем и спуск людей в бадьях;
погрузка в бадьи породы и материалов;
способы водоотлива; способы крепления
шурфов; оборудование лестничного
отделения; ликвидация шурфов.
Лабораторная работа №2.
МЕТОДЫ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД.
Ручные сверла и инструмент для вращательного бурения шпуров
Цель работы:
Получение общих
представлений о ручных бурильных машинах
вращательного действия. Изучение
принципиальной схемы и конструктивного
исполнения ручного электрического
сверла (РЭС) и инструмента для бурения
шпуров.
приобретение
начальных навыков
выбора
оборудования и инструмента для бурения
шпуров.
Базовый материал: конспект лекций (ПОСОБИЕ) по курсу «Основы горного производства» (глава 2, раздел 2.5).
Уровень подготовки студента к выполнению лабораторной работы оценивается на основе ответов на вопросы входного контроля знаний.
2.1. Общие вопросы входного контроля знаний:
1. Что называется горной выработкой?
2. Как разделяются горные выработки в зависимости от положения в земной коре?
3. Назовите вертикальные горные выработки (перечисление сопровождать определениями для каждой выработки).
4. Назовите горизонтальные горные выработки (перечисление сопровождать определениями для каждой выработки).
5. Назовите наклонные горные выработки (перечисление сопровождать определениями для каждой выработки).
6. Какими элементами и параметрами характеризуются подземные горные выработки?
7. Что называется «проходческим циклом»? Перечислите основные и вспомогательные операции проходческого цикла.
8. Области применения средства отбойки в зависимости от категории (крепости) пород.
9. Что подразумевается под термином «механическое бурение»?
10. Какие механические способы используются для создания в массиве горных пород полостей с целью заложения в них зарядов ВВ?
11. Особенности выбора параметров (углов заточки) резцов для пород с различным коэффициентом крепости.
12. Перечислите типы ручных сверл по роду потребляемой энергии.
13. Перечислите буровой инструмент для вращательного бурения шпуров.
2.2.Общие сведения и исходные данные.
Ручные
сверла (РС).
По роду потребляемой энергии РС делятся
на электрические (ЭРС), пневматические
(ПРС), гидравлические (ГРС) и предназначены
для бурения шпуров диаметром до 46
мм
и глубиной до 2
м
в мягких и средней крепости породах
(табл. 2.1).
Рис.
2.1. Устройство ручного электрического
сверла
Таблица 2.1. Внешний вид и краткая техническая характеристика некоторых современных ПРС, ГРС и ЭРС
|
1. Внешний вид ПРС, ГРС и ЭРС | ||||||||||||
|
|
|
| ||||||||||
|
2. Краткая техническая характеристика ПРС и ГРС | ||||||||||||
|
Показатели |
Пневматическое |
Гидравлическое | ||||||||||
|
ZQS 35 |
СР3-1м |
СР3Б-1м |
"Гном" |
MYS 50 | ||||||||
|
Скорость, об/мин |
1200 |
315 |
750 |
700 |
1000 | |||||||
|
Крутящий момент Нм; |
70 |
716 |
716 |
8,5 |
50 | |||||||
|
Коэф. крепости породы, |
до 6 |
4-5 |
4-5 |
до 10 |
до 10 | |||||||
|
Масса кг. |
11 |
13.5 |
13.5 |
до 6 |
20 | |||||||
|
3. Краткая техническая характеристика ЭРС | ||||||||||||
|
Показатели |
Электрические сверла | |||||||||||
|
ЭР 14Д2М |
СЭР 19М |
ЭР 18Д2М |
ЭРП 18Д2М |
ZM15D | ||||||||
|
Частота, об/мин |
860 |
340-700 |
640 |
300 |
1200 | |||||||
|
Крутящий момент, Нм |
108 |
250, 120 |
203 |
408 |
28 | |||||||
|
Коэф. крепости пород |
до 4 |
до 4 |
до 4 |
до 4 |
до 6 | |||||||
Рис.2.2.
Штанги для вращательного бурения шпуров
Буровым инструментом для
вращательного бурения шпуров являются
буры, состоящие их штанги и резца. Штанга
имеет хвостовик, которым ее вставляют
в патрон (шпиндель) РС (рис. 2.2).
Штанги для вращательного бурения шпуров предназначены для передачи закрепленному на них буровому резцу осевого усилия и крутящего момента:
1 - шестигранная S-19. Для бурения шпуров диаметром 28-34 мм (с продувкой, промывкой);
2 - витая цельнотянутая Ø 27, Ø 38 Для бурения шпуров диаметром 28-43 мм;
3 - круглая Ø 32 Для бурения шпуров диаметром 34-43 мм;
4 - Штанга буровая витая полая Ø 27, Ø 38, Ø 65. Применяется при бурении шпуров диаметром 28-80 мм, как с продувкой (промывкой) так и без, а также для удаления штыба из шпура в процессе бурения.
Резцы для вращательного бурения шпуров имеют различную конструкцию, которая зависит от условий бурения. Их изготавливают из быстрорежущей стали или обычной углеродистой стали и армируют пластинками твердого сплава ВК-6, ВК-8 и др., а также пластинами алмазного композиционного термостойкого материала (АКТМ). Геометрия резца характеризуется углами заточки и величиной рассечки между перьями.
=4-6).
Резец имеет клиновидный хвостовик с
отверстием для шплинтования. Для резца
характерно наличие большого диаметра
раствора (разрыва между перьями) и
удлиненных перьев, что способствует
снижению усилия подачи. Благодаря
V-образному раствору режущего типа резцы
хорошо работают по вязким малоабразивным
горным.
до
8. Конструкция резца
позволяет работать с повышенными
скоростями бурения. Основные преимущества
резца: повышенная прочность благодаря
увеличению углов заострения на главных
кромках до 85º; малый концевой угол (между
внешними кромками твердосплавных
пластин) позволяет уменьшить вибрацию
при бурении. Соединение резца со штангой
– конусное.
Резец РШ181 Ø28-34мм
предназначен
для вращательного бурения шпуров для
различного технологического назначения
в породах с коэффициентом крепости
до 8 с помощью буровых установок и ручных
сверл. Резец имеет хвостовик с наружной
резьбой М14, М16 для соединения с буровой
штангой
до 16.
Конструктивными особенностями резца
являются: четырехперая форма с алмазными
пластинами; округлая форма режущих
кромок для повышенной прочности резца;
твердосплавные вставки на юбке резца
для повышения сопротивления истиранию.
Обеспечивает повышение стойкости и
скорости бурения по сравнению с серийными
твердосплавными резцами. Соединение
резца со штангой – конусное, в корпусе
имеется отверстие для промывки.
Алмазный резец
РШ183 Ø28-34мм
предназначен для вращательного бурения
шпуров под анкерное крепление в породах
с коэффициентом крепости
до 12
с помощью буровых установок и ручных
сверл. Имеет хвостовик с наружной резьбой
М14, М16 для соединения с буровой штангой.
Резец с алмазной пластиной обеспечивает
повышенную стойкость и скорость бурения
по сравнению с серийными твердосплавными
резцами.
2.3. Индивидуальные задания (табл. 2.2) к обоснованию выбора типа сверла и инструмента (штанги, резцы) для бурения шпуров.
Таблица 2.2. Варианты индивидуальных заданий к лабораторной работе №2
|
Вариант |
Диаметр шпура, мм |
Возможный крутящий момент, Нм |
Коэффициент
крепости пород,
|
|
1 |
28 |
6,0 – 7,5 |
0,3; 0,5; 0,8; 1,0 |
|
2 |
32 |
35 – 40 |
1,0; 1,5; 2,0; 3,0 |
|
3 |
32 |
190 – 200 |
1,0; 2,0; 3,0; 4,0 |
|
4 |
34 |
350 – 400 |
2,0; 3,0; 4,0; 5,0 |
|
5 |
34 |
60 – 70 |
3,0; 4,0; 5,0; 6,0 |
|
6 |
42 |
700 – 710 |
2,0; 3,0; 4,0; 5,0 |
|
7 |
43 |
600 – 650 |
2,0; 3,0; 4,0; 6,0 |
|
8 |
44 |
350 – 400 |
1,5; 2,0; 3,0; 4,0 |
|
9 |
28 |
25 – 85 |
1,5; 3,0; 5,0; 6,0 |
|
10 |
36 |
180 – 200 |
1,0; 1,5; 2,0; 4,0 |
|
11 |
34 |
90 – 100 |
1,0; 1,5; 2,0; 3,0 |
|
12 |
34 |
50 – 60 |
2,0; 3,0; 4,0; 6,0 |
|
13 |
42 |
45 – 50 |
6,0; 7,0; 8,0; 9,0 |
|
14 |
42 |
650 – 700 |
1,5; 2,0; 3,0; 4,0 |
|
15 |
34 |
40 – 45 |
1,0; 2,0; 4,0; 6,0 |
|
16 |
43 |
200 -240 |
1,5; 2,0; 3,0; 4,0 |
|
17 |
43 |
300 – 405 |
0,8; 1,0; 3,0; 4,0 |
|
18 |
43 |
30 – 40 |
5,0; 6,0; 7,0; 10,0 |
|
19 |
34 |
55 – 70 |
1,5; 3,0; 4,0; 5,0 |
|
20 |
28 |
80 - 100 |
0,5; 0,6; 1,5; 4,0 |
Выполнение лабораторной работы оформляется в виде отчета, который в конце занятий передается преподавателю.
2.4. Содержание отчета:
- Титульная страница с указанием группы; ФИО студента; № и темы лабораторной работы;
- Рабочая страница,
на которой указывается:
темааналитической
части темы лабораторной работы
«Обоснование
выбора типа
сверла и инструмента (штанги, резцы)
для бурения шпуров».
№варианта
и исходные данные;
краткое
обоснование выбранного РС и инструмента.
Лабораторна робота №3 (2 часа).
ИЗУЧЕНИЕ СХЕМ И СПОСОБОВ ПРОВЕТРИВАНИЯ ВЫРАБОТОК. Обоснование возможности использования вентилятора СВЦ-78 для обеспечения нормальных атмосферных условий при проведении шурфа.
Цель работы:
изучение схем и
способов проветривания выработок;
приобретение
начальных навыков проектирования
вентиляции для поддержания нормальных
атмосферных условий при проведении
выработок.
Базовый материал: конспект лекций (ПОСОБИЕ) по курсу «Основы горного производства» (глава 2, раздел 2.8).
Уровень
подготовки студента к выполнению
лабораторной работы оценивается на
основе ответов на вопросы входного
контроля знаний по общей теме работы.
3.1. Общие вопросы входного контроля знаний:
1. Что представляет собой рудничная атмосфера?
2. Каковы предельно допустимые концентрации окиси углерода, углекислого газа и метана в рудничном воздухе?
3. Санитарные нормы количества пыли, содержащей кристаллический кремнезем в рудничном воздухе.
4. Температурный режим воздуха в подземной выработке.
5. Категории шахт и рудников по метанообильности.
6. Какими способами проветриваются тупиковые горные выработки при их проведении?
7. Перечислите виды вентиляционных соединений подземных горных выработок в вентиляционных сетях шахт.
8. Расстояние установки вентиляционных труб от забоя при нагнетательном и всасывающем способах проветривания тупиковых выработок.
9. По каким факторам определяют необходимый расход воздуха для проветривания выработки?
10. Общая последовательность расчета параметров проветривания для выбора вентилятора.
11. В каких случаях применяется совместное подключение нескольких вентиляторов местного проветривания? Схемы подключения вентиляторов.
3.2. Аналитическая часть лабораторной работы. Обоснование возможности использования вентилятора СВЦ-78 для обеспечения нормальных атмосферных условий при проведении шурфа
3.2.1. Варианты заданий к выбору вентилятора для поддержания нормальных атмосферных условий при проведении разведочного шурфа.
|
Вариант |
Параметры | ||||
|
|
|
|
|
| |
|
1 |
1,75 |
10 |
300 |
1 |
4,0 |
|
2 |
1,85 |
9,0 |
300 |
1 |
4,5 |
|
3 |
4,80 |
40 |
300 |
3 |
12,0 |
|
4 |
1,85 |
10 |
400 |
1 |
5,0 |
|
5 |
3,80 |
25 |
300 |
2 |
9,5 |
|
6 |
4,20 |
35 |
400 |
2 |
10,0 |
|
7 |
3,65 |
28 |
400 |
2 |
10,0 |
|
8 |
2,65 |
18 |
300 |
2 |
5,0 |
|
9 |
3,55 |
24 |
300 |
2 |
9,0 |
|
10 |
2,85 |
20 |
400 |
1 |
6,5 |
|
11 |
3,30 |
32 |
300 |
2 |
7,5 |
|
12 |
4,80 |
38 |
400 |
3 |
10,5 |
|
13 |
5,00 |
40 |
300 |
3 |
12,0 |
|
14 |
3,60 |
24 |
400 |
2 |
9,5 |
|
15 |
3,00 |
26 |
400 |
2 |
7,0 |
|
16 |
3,45 |
29 |
300 |
2 |
8,5 |
|
17 |
2,90 |
17 |
300 |
2 |
6,5 |
|
18 |
1,85 |
12 |
400 |
1 |
5,0 |
|
19 |
5,60 |
32 |
400 |
3 |
14,5 |
|
20 |
4,95 |
40 |
300 |
3 |
15,0 |
,
м2
,
м
,
мм
,
чел
,
кг