Тема 1. Способы бурения, область применения и (сущность способов) область применения

Бурение – процесс последовательного разрушения поверхности забоя шпура или скважины и удаления продуктов разрушения (буровой мелочи) за их пределы.

Шпур – цилиндрическая полость в горной породе диаметром до 75мм и глубиной до 5м.

Скважина – аналогичная шпуру полость диаметром 75мм и больше и глубиной > 5м.

Машины, применяемые для механического способа бурения называют бурильными, а буровой инструмент – бурами, штангами, резцами и коронками.

По характеру воздействия и величине нагрузок, разрушающих горную породу, различают такие способы механического бурения:

1)Вращательные 2)Ударно – поворотные 3)Ударно – вращательные 4)Вращительно – ударные

f < 8 f > 6 f = 2- 16 f = 2 – 16

Буровые работы – работы по бурению шпуров или скважин буровыми машинами.

РИСУНОК

1) Вращательный способ бурения: сущность способа состоит в том, что резец (коронка) непрерывно вращаясь вокруг оси, под действием кружещего момента М и осевого усилия Р внедрения в породу, срезая ее на поверхности забоя шпура.

Вращательный способ бурения по сравнению с другими имеет следующие преимущества:

- бурильные машины в основном работают на более дешевой электрической энергии;

- непрерывность процесса разрушения горной массы обеспечивает высокую скорость бурения;

- меньше шум и вибрации машины при ее работе;

- разрушение породы происходит крупным срезом, что уменьшает пылеобразование;

Основной недостаток – невозможность бурения шпуров в породах большой крепости.

2) Ударно – поворотный способ бурения.

РИСУНОК

Сущность способа состоит в том, что буром наносить последовательные удары по породе усилием Ауд. После каждого удара бур поворачивается на угол L (L = 10⁰-15⁰) под действием крутящего момента М, обеспечивается снятие и скалывание породы по секторам.

Основное преимущество ударно – поворотного бурения – возможность бурить в породах с f = 8-20

Недостатки: прерывность бурения и более длительный процесс разрушения породы, чем при вращательном бурении, вибрация машин при бурении, большое пылеобразование и шум.

4) Вращительно – ударный способ бурения.

Сущность способа заключается в одновременной подаче на забой непрерывного вращающего бура осевого статистического усилия и периодических ударов, направленных в вдоль его оси.

РИСУНОК

Внедрение бура в породу происходит как под действием ударной нагрузки и осевого усилия, так и в результате его вращения. При этом требуется меньшее осевое усилие, чем при вращательном способе бурения, что способствует меньшему износу коронок. Такой способ бурения в настоящее время является наиболее совершенным, т.к. в нем используются достоинства вращательного и ударно-поворотного способа бурения. Особенности:

- непрерывность процесса разрушения горной массы, что обеспечивает высокую скорость бурения;

- применение в породах большой крепости f < 16;

- исключается применение ручного труда;

- улучшение санитарно-гигиенических условий труда.

Основной недостаток – конструкция бурильных машин более сложная и дорогая, чем при вращательном и ударно-поворотном бурении.

3) Ударно-вращательный способ бурения применяется в основном для бурения скважин. Удары наносятся по непрерывно-вращающемуся инструменту. Разрушение породы происходит только за счет его внедрения при ударах.

РИСУНОК

1. Вращательное бурение

Сверла

Электрические сверла Пневматические сверла Гидравлические сверла

Ручные Касонковые штанги витые

m < 25кг m < 130кг ромбического сечения

СЭР-19 на машинорегуляторах

СЭР-19м или на распорных

СЭР-19д колонах

ЭРП-18д-2м ЭБГП-1, СЭК-1

РИСУНОК

1. Электродвигатель

2. Двухступенчатый редуктор

3. Шпиндель

4. Бур

РИСУНОК

РИСУНОК

РИСУНОК

Техническая характеристика ручных Электросверл

Тип сверла	СЭР-19м	СЭР -1	ЭР-14-2М	ЭР-18Д-2М	ЭРП-18Д-2М
Мощность двигателя КВт	1,2	1,2	1	1,4	1,4
Частота вращения	340 700	750	860	640	300
Масса, кг	18	17	16,5	18	24,5

Техническая характеристика пневматических сверл

Тип пневносверла	СР-31М	СР-3Б1М
Машинальное давление сжатого воздуха мПа	0,4	0,4
Частота вращения шпинделя	365	750
Масса кг	13,5	13

Колонковое сверло ЭБГП-1 (электробур с гидравлической подачей и перехватом штанг)

РИСУНОК

Устанавливает на распорных колонках КЭБ-5 или на машинуляторах МБИ-5У, МН-2, НБ-3

РИСУНОК

РИСУНОК

РИСУНОК

Типы коронок по числу лезвий (штырей): долочатые, крестообразные, комбинированные коронки (мм) Д=28-52, d₁-24÷40, d₂=8÷10 H=60-75, h=30-45.Долотчатые (КДП) пластинчатые – крепкие и средней крепости БКПМ – 36, БКМП – 40( с пылеулавливанием) – в весьма крепких породах, БКМП – 36ф, БКМП – 40ф (с промывкой).

- крестовые пластинчатые коронки ( ККП) – четырехперые крестообразные

- трехперые штыревые коронки ( КТШ) – применяется в трещиноватых породах

БКР – коронка с резьбовым соединением

Тип резца	Горная порода	Код f	Средства бурения
РУ – 43	Уголь	< 3	Ручные сверла
РУ – 13М	Уголь порода	< 6	Ручные и колонковые сверла
РУ – 4М	Уголь	< 3	Ручные сверла
РП – 7	Порода	< 8	Колонковые сверла
РП – 42		< 10	Колонковые сверла и буривные уст.
(РБ-42-2)		< 10	Колонковые сверла и буривные уст.
БИ – 741В		< 8	Буривные уст.
ВУ – 1		< 16	Буривные уст.

Бурильные установки: БУЭ-1м

РИСУНОК

Техническая характеристика буривных установок

Тип уст.	БУЭ – 1М	БУЭ-3	БКГ-2	БУЭ-3Т
Сечение выр в проц. (м2)	8-12	9-25	9-22	14-25
Глубина бурения шпуров (м)	< 3	< 3	< 2,8	< 3
Число буривных машин	1	2	2	2
Ширина колеса (мм)	600 750 900	600 750 900	900	900
Масса (т)	5,4	9,8	5,5	13,7

2. Ударно-поворотный способ бурения шнуров

Переносные типы Телескопические Колонковые типы ПК

ПЛ m = 35кг типы ПТ m = 75кг

F = 5-8 m = до 60кг f < 20

F < 16-20

L ≥ 45⁰

РИСУНОК

РИСУНОК

РИСУНОК

Перфораторы	Переносные			Телескопические		Колонковые
Параметры	ПП35В	ПП54В	ПП63В	ПТ29М	ПТ36М	ПК60	ПК75
Энергия удара (Дж)	36	54	63	45	80	90	150
Частота удара в минуту	2300	2300	1800	2300	2300	2500	2600
Крутящий момент (Н.м)	20	29	27	20	30	157	216
Расход воздуха (м3/мин)	2,8	3,5	3,5	3,3	4,5	9,0	13,0
Масса (кг)	24	30,5	33	44	52	60	75

4)Вращательно-ударный способ бурения шпуров

Техническая характеристика пневматических буривных установок

Тип	БУ-1М	БУР-2	СБУ-2М
Сечение выработки в проходке (м2)	6-19	12-25	20-30
Число буривных машин (шт)	1	2	2
Расход сжатого воздуха (м3/с)	0,21-0,25	0,42-0,5	0,42-0,5
Ширина колеи (мм)	600 900 750	750 900	-
Масса (т)	2,3	5,7	6,7

РИСУНОК

Тема № 2 Понятие про взрыв и основные свойства взрывчатых веществ. Виды взрывов. Физико-химические характеристики взрывчатых веществ. Кислородный баланс. Основные свойства и методы их определения.

Взрыв – процесс высвобеждения большого количества энергии в ограниченном объеме за весьма короткий промежуток времени.

Скорость с которой происходит быстрая химическая реакция, называется скоростью взрыва.

По скорости взрыва различают: детонацию, взрывное горение и выгорание.

1. Детонация – взрыв, распостроняющийся с постоянной и максимальной для конкретного взрывчатого ВВ и данных условий сверхзвуковой скоростью (1200 – 7000 м/с).

2. Взрывное горение – взрыв, протикающий со скоростью несколько сотен метров в секунду (взрыв пороха, возбужденный искрой или пламенем). t⁰ - несколько тысяч С^о.

3. Выгорание – переход детонации в горение со скоростью нескольких десятков метров в секунду. Промежуточное явление между 1 и 2.

4. Термический распад - происходит при нагреве ВВ ниже температуры вспышки.

ВВ – химические соединения или смеси химических веществ, способные под воздействием внешнего импульса (нагревания, удара, искры) быстро переходить в другие вещества с выделением большого количества тепла и образования газов, способных производить механическую работу.

Продукты взрыва содержат пары воды, углекислый газ, окиси азота и другие газы.

Мощность ВВ зависит от его состава, кислородного баланса, количества газа, образовавшихся при взрыве, температуры и скорости взрыва.

Кислородным балансом называют избыток или недостаток химически связанного кислорода во взрывчатом веществе по сравнению с количеством его, необходимым для полного окисления всех горючих элементов. Кислородный баланс может быть положительным, отрицательным и нулевым.

При положительном кислородном балансе в составе ВВ содержится больше кислорода, чем нужно для полного окисления горючих элементов. Оставшийся кислород окисляет при взрыве свободный азот, образуя ядовитые окиси азота, вследствие чего такие ВВ не допускаются для взрывных работ под землей.

При отрицательном кислородном балансе не все горючие элементы окисляются полностью, из-за недостатка кислорода в продуктах взрыва образуется ядовитая окись углерода.

Наиболее эффективными являются ВВ с нулевым кислородным балансом, при котором в составе ВВ кислород содержится в количестве, необходимом, для полного окисления всех горючих элементов.

В подземных условиях применяют ВВ с «0» или близким к «0» кислородным балансом.

Основными характеристиками ВВ являются: работоспособность, бризантность и чувствительность, которые определяют опытным путем в лабораторных условиях.

Работоспособность ВВ – способность при взрыве производить механическую работу (определяют по методу Трауцля).

РИСУНОК

Поле взрыва измеряют объем образовавшейся полости, заливая в нее воду из мерного сосуда. Работоспособность ВВ определяет как разность объемов полости после взрыва V и объем канала до взрыва (61,5 см³) за вычетом работоспособности детонатора (30 см³) т.е. P=V-61,5-30=V-91,5[см³]

Работоспособность промышленных ВВ составляет 130-500 см³. Например: Скальный аммонит пресованый Р=45см³; Аммонит № 6 ЖВ–Р=360см³; Т–19–Р=270см³; Угленит Э–6=Р=170 см³.

Бризантность ВВ – способность при взрыве производить дробление среды, сопрекосающейся с зарядом.

РИСУНОК

После взрыва цилиндрик дает усадку. Бризантность ВВ – h_бр определяется как разность высот цилиндрика до и после взрыва. Бризантность промышленных ВВ составляет 4-30мм. Например: Скальный аммонит пресованый h_бр=28мм; Аммонит h_бр=14мм; Угленит h_бр=9мм.

Чувствительность ВВ – способность реагировать на различного рода внешние воздействия (удар, искра, нагревание, горение).

Чувствительность ВВ к удару определяет степень опасности обращения с ними.

РИСУНОК

Мерой чувствительности является наименьшая высота, падая с которой, груз вызывает взрыванавески ВВ.

Чувствительность ВВ зависит от его физического состояния и химического состава. ВВ, имеющее чувствительность до 7см считают высокочувствительными к удару и весьма опасными в обращении:

– гремучая ртуть – 2 см; азот свинца – 6 см; – нитроглицерин – 4см.

Промышленные ВВ: Динамиты – 20-30 см; Аммониты – самые низкочувствительные – 70-100 см.

К основным физико-химическим характеристикам ВВ относят: плотность, слеживаемость, гидроскопичность, водоустойчивость, старение, эскудацию.