vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

1 Классификация буровых машин и оборудования.

По назначению бурильные машины делятся на машины для образования шпуров по углю и горным породам и для проведения скважин различного назначения — разведочных, сбоечных, вентиляционных, дренажных, дегазационных и др.

Шпурами принято называть цилиндрические полости, выполненные в горной породе, глубиной до 5 м при диаметре до 75 мм. Шпуры большего диаметра называют скважинами, а длиной более 5 м — глубокими скважинами.

Бурильные машины, кроме того, классифицируют по способу разрушения горной породы, роду потребляемой энергии.

По первому признаку их подразделяют на машины с механическим, физическим и комбинированным способами разрушения породы, по роду потребляемой энергии — на электрические, пневматические, гидравлические и комбинированные.

Вращательное бурение (рис. IV.34, б) характеризуется тем, что резец под воздействием осевого усилия подачи F,,c и крутящего момента МКР движется поступательно на забой, отделяя по винтовой линии срез толщиной h. Ударные нагрузки при этом отсутствуют. Разрушение породы может осуществляться резанием, смятием и раздавливанием. Удаление продуктов бурения из шпура или скважины производится с помощью витых штанг или шнеков, сжатого воздуха и воды.

К бурильным машинам вращательного действия относятся ручные и телескопные сверла, бурильные станки, длинноходовые бурильные машины вращательного действия, буросбоечные и буро-шнековые машины. Область их применения — малоабразивные породы с коэффициентом крепости до f = 6 ÷ 8, а при оснащении рабочего инструмента алмазами — крепкие и очень крепкие породы

(f >10).

При вращательном бурении различают бурение сплошным забоем, когда порода разрушается по всей его площади, и кольцевым забоем, когда в центре забоя шпура (скважины) остается колонка (керн) неразрушенной породы. Преимущества вращательного бурения: непрерывность процесса, обеспечивающая высокую производительность; разрушение породы крупным срезом, что уменьшает пылеобразование и удельные энергозатраты; отсутствие вибрации машин при работе. К недостаткам следует отнести ограниченную область применения по крепости горных пород.

^ Ударно-вращательное бурение (рис. IV.34, в) можно рассматривать как ударное с непрерывным вращением инструмента. Разрушение породы происходит под действием большой ударной нагрузки Fуд, передаваемой клиновидному инструменту (долоту), постоянно прижатому к забою с относительно небольшим осевым усилием Fоc при непрерывном вращении инструмента под воздействием небольшого крутящего момента Мкр, достаточного для того, чтобы производить зачистку шпура (или скважины) от разрушенной породы и срезать небольшую часть ее, слабо связанную с массивом.

Этот способ бурения реализован в буровых агрегатах, применяемых в рудной промышленности при бурении скважин диаметром 85— 150 мм и глубиной до 70 м в крепких и абразивных породах (f = 8 ÷20).

^ Вращательно-ударное бурение (рис. IV.34, г). Разрушение породы происходит под воздействием значительных по величине осевой нагрузки Foc, ударной Fyjr, а также крутящего момента МКР. При таком сочетании усилий основная часть энергии затрачивается на разрушение породы резанием, а ударная нагрузка увеличивает глубину внедрения резца. Область применения — неабразивные породы с коэффициентом крепости f = 6 ÷ 14.

Этот способ бурения реализован в основном на тяжелых бурильных машинах для бурения шпуров и скважин диаметром до 100 мм.

^Огневой (термический) способ бурения из всех физических способов получил наибольшее распространение и применяется для прожигания скважин диаметром до 300 мм и глубиной до 30 м. Разрушение породы происходит за счет термонапряжений, возникающих при ее нагреве высокотемпературными газовыми струями (2000—2500 °С), вылетающими из сопел горелки со скоростью до 2000 м/с. Под действием этих напряжений тонкий слой породы растрескивается и под механическим воздействием газовых струй разрушается на мелкие частицы, которые транспортируются из скважин паро-газовой смесью. Наиболее эффективной областью применения являются породы, имеющие кремнистое основание, или породы с низким коэффициентом теплопроводности, которые растрескиваются раньше, чем начинается их плавление.

^Ультразвуковой способ бурения основывается на принципе совместного воздействия на горную породу высокочастотных ультразвуковых колебаний, накладываемых на инструмент, и кавитационного эффекта промывочной жидкости.

^Гидравлический способ бурения основан на действии струй воды небольшого диаметра (0,8—1 мм), подаваемой на забой под высоким давлением (до 200 МПа) и со сверхзвуковой скоростью.

^Электрогидравлический способ бурения осуществляется подачей высокого напряжения на контакты электрической цепи, расположенные на забое скважины, заполненной водой. При этом происходит пробой межэлектродного промежутка с образованием газового канала в месте пробоя. Давление в искровом канале в зависимости от параметров разрядного контура достигает 600–1500 МПа. Расположение искрового канала в непосредственной близости от породы приводит к ее разрушению.

Ультразвуковой, гидравлические и электрогидравлический способы бурения в настоящее время находятся в стадии теоретических и экспериментальных исследований и в промышленности не применяются.

К физическому способу относится также взрывобурение, которое может осуществляться с помощью патронов жидких или твердых взрывчатых веществ, а также струйным способом.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Коронка буровая породная 22КВ 115 П

22КВ породная предназначена для образования скважин станками вращательного бурения на открытых горных работах в породах с коэффициентом крепости до f = 6 по шкале М. М. Протодьяконова.

Типы сверл:

Типы сверл выделяют по строению конструкции.

Спиральное сверло - цилиндрической формы стержень с двумя спиральными канавками, которые служат для отвода стружки и как режущие элементы. Конец сверла имеет конусообразную форму, при этом наклон канавок составляет от 10 до 45 градусов. Спиральные сверла обладают конкретными стандартами, поэтому диаметр сверла должен соответствовать размеру отверстия. Диаметр сверла является его основным размером.

Перовые сверла (ложечные) – весьма дешевые сверла, но прочные и не чувствительные к перекашиванию. Перовые сверла бывают односторонние и двусторонние, в зависимости от формы заточки. Ложечные сверла имеют плоскую режущую часть и две режущих кромки, которые располагаются симметрично относительно оси сверла. Существуют несколько недостатков перовых сверл: у них нет отвода для стружки, поэтому приходится часто вынимать сверло из отверстия, также из-за этого кромка отверстия становится зазубренной. Кроме того при работе сверла могут менять диаметр и направление. Диаметр такого сверла от 3 до 16 мм, измеряют его по размеру лопатки.

Центровые сверла – стержень, обладающий на наконечнике режущие края (подрезатель, лезвие и острие). Центровыми сверлами сверлят неглубокие отверстия, так как отвод стружек затруднен. Основные диаметры сверл: 12-50 мм, длинна 120-150мм.

Винтовые сверла – представляют собой винт с мелкой резьбой. Такими сверлами хорошо сверлить глубокие и сквозные отверстия, так кА стружка легко удаляется а отверстия получаются идеально ровными. Диаметры сверл 10-50 мм, длинна от 40 1100 мм.

Классификация сверл:

Сверла по металлу. Для работ по металлу используют в основном винтовые и универсальные сверла. Винтовые применяются для глубоких отверстий, универсальные (центровочные) для центровых отверстий. Сверла по металлу делают из быстрорежущих сталей, сплавов и композитов.

Сверла по дереву. Для работ по дереву в основном используют спиральные канонические сверла и сверла кольцевого сверления. Для сверления больших отверстий применяют удлинитель, которые изготавливают до 300 мм. Также некоторые фирмы (например Bosch) изготавливают специальные винтовые сверла по дереву, по своим стандартам. Данные сверла являются универсальными для дерева. Сверла по бетону и камню. Для сверления бетона в основном применяют победитовые сверла, реже обычные. При работе с бетоном следует периодически смачивать водой сверло по бетону, так оно прослужит дольше.

Сверло по стеклу и керамике. Для сверления отверстий в стекле, керамике, фарфоре используют специальные алмазные сверла. Данные сверла изготавливают из латуни, осыпанной сверху тонким слоем алмазной крошки. Алмазные сверла производят по методу термического спекания, в результате они получаются очень прочными. При выполнении работ необходимо использовать небольшую скорость вращения, а также алмазные сверла следует чаще смачивать водой или скипидаром.

Универсальные сверла. Данный вид сверла применяется практически везде, их можно использовать как дрелью так и перфоратором.

Универсальные сверла обладают оптимальным острием, что позволяет производить точное сверление.

3 Колонковые сверла с дифференциально-винтовой подачей.

Станки с дифференциальной винтовой подачей применяются для бурения подземных скважин алмазными и твердосплавными коронками. От вала, на конце которого закреплена малая коническая шестерня, приводится во вращение коническая шестерня, заклиненная на втулке, которая при помощи шпонок вращает винтовой шпиндель с крупной левой ленточной резьбой.

Шпиндель имеет несколько длинных канавок под шпонки втулки, поэтому шпиндель не только вращается, но имеет осевое перемещение. Сквозь шпиндель пропущена штанга с промывочным сальником, зажатая в патроне. На втулке заклинена или заталкивает в скважину колонну штанг. Управление экстрактором осуществляется распределительным краном. При подземном бурении применяем станок типа ГП-1. Этот трехскоростной станок смонтирован на двухстоечной колонке. Подача шпинделя и осевое усилие регулируется многодисковым фрикционом. Осевая нагрузка определяется с помощью поршневого индикатора и манометра. Станки для подземного бурения устанавливаются на колонках. Угол бурения - от нуля до 360°. Небольшие станки не имеют лебедок и оснащены простейшими пневматическими экстракторами.

Многие зарубежные станки при бурении на глубину более 150 м по желанию могут иметь дополнительный вращатель с двухцилиндровой гидравлической подачей.

4 Колонковые сверла с гидравлической подачей.

Колонковое бурение в основном осуществляется станками с гидравлической подачей.

В настоящее время станки с гидравлической подачей изготовляются для бурения скважин глубиной от 20 - 25 до 2000 - 3000 м. Самые глубокие в мире скважины малого диаметра (глубиной свыше 4 км) пробурены станками с гидравлической подачей. Гидравлическая подача обладает следующими достоинствами:

позволяет достаточно точно регулировать и постоянно контролировать нагрузку на коронку;

освобождает бурового мастера от затраты физического труда при регулировании подачи инструмента;

позволяет фиксировать контакты пород различной твердости;

предотвращает падение бурового инструмента при встрече каверн;

может быть использована как гидравлический домкрат при прихвате инструмента.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Для проходки скважин в быстро буримых породах эти станки оснащаются длинными ведущими штангами с целью сокращения времени на перекрепления зажимных патронов. При этом подачу инструмента осуществляют с барабана лебедки. Мы более подробно остановимся на станках типа ЗИФ и особенно на наиболее крупном и сложном станке типа ЗИФ-1200-А.

5 Сбоечно-буровые машины.

Буро-сбоечные машины — горные машины для бурения по углю скважин диаметром от 300 до 500 мм снизу вверх и в случае необходимости разбуривания их сверху вниз до диаметра 500—960 мм в крутых, наклонных и пологих пластах.

Б.-с. м. представляют собой буровые агрегаты вращательного бурения, состоящие из собственно буровой машины, става бурового инструмента, распорных стоек, угле-отводящего и пылеулавливающего устройств или только собственно буровой машины. Бурение и разбуривание скважин у большинства Б.-с. м. производится участками на длину одной штанги (0,6—1,0 м).

Б.-с. м. делятся на легкие и тяжелые К легким относятся машины типа ЛБС-2, ЛБС-4, БСА-6, БГА-2 и др., предназначенные для бурения наклонных и горизонтальных скважин диаметром от 100 до 850 мм, длиной до 100 м. К тяжелым — машины типа СБМ-Зу, МБС-3, БРМ-2, ПВВ-2, 1МБУ-А и др.

Машина ЛБС-4 предназначена для проведения скважин различного назначения диаметром 300—500 мм в крутых, наклонных и пологих пластах по углю любой крепости с основных, промежуточных и параллельных штреков (см, Штрек). Состоит из станины, редуктора, привода, бурового инструмента, направляющих параллелей и защитного кожуха.

Машина 1МБУ-А предназначена для бурения восстающих скважин на тонких крутых пластах с углями средней и выше средней крепости.

Бурение скважин осуществляется буровым снарядом, шарнирно установленным в направляющей распорной раме, который может менять свое положение относительно оси скважины, при этом исполнительный орган опускается или поднимается относительно опорной поверхности рамы. Поворот бурового снаряда в распорной раме осуществляется пневматическими домкратами дистанционно по команде с пульта управления, установленного на штреке.

Исполнительный орган бурового снаряда выполнен в виде двух конусных коронок, армированных съемными резцами, установленными на параллельных осях, и приводится во вращение пневматическим шестереночным двигателем.

Буровой снаряд подается в скважину с помощью пустотелых штанг гидрофициро-ванным механизмом подачи.

Особенностью машины является наличие дистанционных средств контроля и управления исполнительным органом, что позволяет устранять его отклонения от намеченного направления.

Направленность движения бурового снаряда по простиранию пласта обеспечивается за счет установки за буровым снарядом жестких секционных направляющих.

Машина «Стрела» предназначена для проведения по породе восстающих выработок диаметром 0,96 м. Состоит из снаряда-вращателя (двигатель, редуктор и исполнительный орган), механизма подачи, масло-станции, става подачи, бурового става, тележки и секционного монорельса.

Исполнительный орган снаряда-вращателя — планетарный, оснащен шарошечным режущим инструментом.

При бурении направляющей (дегазационной) скважины снаряд-вращатель находится на каретке механизма подачи. При проведении выработки полным сечением снаряд-вращатель находится в проводимой выработке и подается на забой при помощи невращающегося става подачи.

Разрушенная порода ссыпается в вагонетки, установленные на штреке. При углах наклона проводимых выработок до 45° разрушенная порода смывается водой, подаваемой в забой для пылеподавления и охлаждения режущего инструмента.

6 Перфораторы. Назначения. Классификация.

Перфора́тор — сверлильная машина, обеспечивающая наряду с вращением рабочего инструмента его продольно-осевое движение. Для создания импульса, направленного в сторону обрабатываемого материала, используется электромагнитный или пневматический механизм (обратное движение происходит за счёт упругих свойств обрабатываемого материала). По устройству и применению имеет ряд сходств с дрелью. Первые перфораторы были разработаны в 1851 году специально для горнодобывающей промышленности. К 1932 году появился первый электрический перфоратор. Мощность перфоратора определяется энергией удара. Применяют перфораторы для бурения шпуров и скважин в крепких породах. Делятся на переносные, колонковые, гидравлические.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПЕРФОРАТОРОВ

Перфораторы делят на классы, принадлежность к которым и определяет задачи и возможности моделей. Критерием разделения служит масса.

Легкий класс — инструменты весом до 4 кг. Статистика показывает, что около 80 процентов всех продаваемых перфораторов — машины легкого класса. Подобная популярность связана с тем, что эти «игрушки» из-за их легкости и универсальности используют в быту непрофессионалы. Мощность таких перфораторов небольшая (400—700 Вт), энергия удара достигает максимум 3 Дж (совсем недавно она колебалась в пределах 1,8—2,4 Дж, но «цены» растут не только на продукты питания!).

Специализация их — отверстия небольшого диаметра в бетоне. В квартирах и домах это могут быть, например, отверстия под дюбеля. Кроме того, некоторые модели опытные умельцы используют в качестве шуруповерта. Особенность легких машин — высокое число оборотов и количества ударов (хотя небольшой силы).

Средний класс — перфораторы весом 5—8 кг. Иногда эти машины с солидной энергией удара (до 8 Дж) используют для работы с армированными конструкциями, когда нужно не только долбить бетон, но и разрубать металлическую решетку.

Тяжелый класс — аппараты весом свыше 8 кг. Эти мощные машины (1200—1500 Вт) способны проделывать отверстия в бетоне и твердых породах камня диаметром 40—50 мм (сплошным буром) и более 120 мм (полыми коронками).

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Как правило, принадлежность к определенному классу влияет и на компоновку инструмента. В легких машинах двигатель расположен горизонтально, а вот у средних и тяжелых — вертикально. Это связано не только с желанием сделать инструмент более компактным и эргономичным — а для габаритной «тяжелой артиллерии», если ее использовать в стесненных условиях, это всегда актуально, — но и с тем, чтобы оградить двигатель от разрушающих нагрузок. Хотя бывают исключения

7 Переносные и телескопные перфораторы.

Телескопные перфораторы применяют для бурения скважин вверх под углом 70—90° на глубину до 8—Ю м, а колонковыми перфораторами — под углом от 5—10 до 60—70° и глубиной до 15— 20 м. Небольшой вес, достаточно высокая производительность бурения, надежность конструкции и транспортабельность способствовали широкому внедрению этих перфораторов на очистных работах.

Для бурения штанговых скважин глубиной до 8 м применяют быстроударные телескопные перфораторы ПТ-29 и ПТ-36. Производительность труда бурильщика на очистных работах увеличилась на 60%.

Бурение скважин станками ударно-вращательного действия. Для бурения глубоких взрывных скважин применяют агрегаты с пневмоударниками.

8 Колонковые и гидравлические перфораторы.

Мощные колонковые буры идеально подходят для выполняемых вручную работ, а также для случаев, когда отсутствует место для сверлильных стоек. В случае заклинивания рабочего инструмента этим бурам характерен предельно низкий обратный поворот, т.к. крутящий момент контролируется гидравлической системой. Благодаря этому свойству оператор может эффективно управлять буром, работая над скважинами диаметром 200 мм и выше.

Эти колонковые буры используются профессионалами в ряде областей, в том числе в коммунальной сфере и для реконструкции зданий. Они незаменимы при прокладке дренажных, сточных и водопроводных труб, а также кабельных и вентиляционных каналов, когда требуются большие и глубокие отверстия.

В этих бурах нет электрических компонентов, во время работы они не образуют искр и, поэтому, могут использоваться в закрытом пространстве и даже под водой. Колонковые буры со стандартным круглым наконечником диаметром 60 мм подходят к большинству традиционных сверлильных стоек. Буры поставляются в удобном стальном контейнере, используемом для хранения и транспортировки.

9 Машины ударно-вращательного действия.

Машины ударно-вращательного и вращательно-ударного бурения' предназначены для бурения скважин в породах средней крепости и крепких. Бурение этими машинами основано на комбинированном способе разрушения породы, объединяющем основные свойства ударного и вращательного бурения. При этом буровой инструмент в породу внедряется в основном под действием удара, а лучшему скалыванию породы способствует значительный крутящий момент, непрерывно прикладываемый к буровому инструменту мощным вращателем. Вследствие этого в этих режимах появляется возможность значительно уменьшить усилие подачи по сравнению с вращательным способом, что уменьшает истирание бурового инструмента. Кроме того, увеличивается скорость бурения, по сравнению с ударным способом. Машины ударно-вращательного и вращательно-ударного бурения состоят из независимо работающих ударного и вращательного механизмов, смонтированных соответственно в одном корпусе или в разных. Основная отличительная особенность машин ударно-вращательного действия — наличие специально сконструированного погружного ударного меха-низма-пневмоударника, перемещаемого в скважине вместе с буровой коронкой и обеспечивающего ей внедрение в породу, в основном, за счет ударов, в то время как у машин вращательно-ударного бурения ударный механизм остается вместе с вращателем вне скважины и выполняет вспомогательную функцию по отношению к основному — вращательному механизму. В большинстве ударно-вращательных и вращательно-ударных буровых машин ударные механизмы используют пневматическую энергию, а вращательные и подающие — пневматическую, электрическую или гидравлическую. Основные преимущества ударно-вращательных буровых машин — сохранение энергии удара на буровой коронке независимо от глубины скважины и возможность приложения к буровому инструменту большого крутящего момента. У машин ударно-вращательного бурения, которые обычно применяют для бурения глубоких эксплуатационных и разведочных скважин, ударным механизмом служит погружной пневмоударник, которому через штанги передаются крутящий момент и усилие подачи на забой.

10 Самоходное буровое оборудование. Классификация.

Буровые установки представляют собой бурильные машины — перфораторы тяжелого типа и машины вращательно-ударного действия (обычно — с гидравлическими манипуляторами), установленные на передвижных или самоходных тележках или погрузочных машинах. В зависимости от назначения буровые установки разделяются на две большие группы: для бурения шпуров в карьерах на открытых разработках и для работы в подземных условиях при строительстве туннелей и камер. Такого типа установки позволяют с высокой скоростью бурить шпуры в крепких породах, исключают ручной труд и частично механизируют процессы крепления и заряжания шпуров.

Одни и те же установки могут быть с бурильными машинами вращательного, ударно-поворотного и ударно-вращательного бурения, т. е. применяться для бурения шпуров в породах различной крепости.

Для механизации подземных работ успешно применяются самоходные буровые установки ударно-вращательного действия, созданные институтом ЦНИИПодзем-шахтострой. Они предназначены для бурения шпуров при проведении гидротехнических и транспортных туннелей и при камерной системе отработки полезных ископаемых. Такие установки на гусеничном или пневмоколесном ходу могут обуривать выработку большого сечения — от 30 до 150 м2. При этом высота обуривания забоя достигает 6—12 м.

Отличительной особенностью установок является наличие площадки для сборки кровли и вспомогательного навесного оборудования для подъема рабочих и различных грузов. Установки могут бурить как горизонтальные, так и вертикальные шпуры диаметром 40—45 мм в кровле и почве в породах с коэффициентом крепости = 3—14. В зависимости от назначения буровые установки ударновращательного бурения могут иметь различные конструктивные решения.

Основными частями буровой установки являются: ударно-вращательная бурильная машина, автоподатчик, стреловидный манипулятор, пульт управления и опорная тележка на колесном или гусеничном ходу.

При сооружении гидротехнических туннелей и подземных камер большого сечения широкое применение получили самоходные буровые установки на гусеничном ходу СБУ-2М и СБУ-4, созданные институтом ЦНИИПодземшахтострой.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

11Самоходные буровые машины. Назначения. Принцип действия.

12Шарошечное бурение.

Шарошечное бурение скважин с использованием шарошечного долота . Впервые применено в США в 20-х гг., а в СССР — в 30-х гг. 20 в. для бурения нефтяных и газовых скважин Горные породы при Ш. б. разрушаются стальными или твердосплавными зубками шарошек, вращающимися на опорах бурового долота, которое в свою очередь вращается (60—600 об/мин) и прижимается с большим осевым усилием к забою (500—2000 кг на 1 см диаметра). Зубки вращающихся шарошек перекатываются по забою и за счёт больших напряжений, развивающихся в зоне контакта зубков с породой, разрушают её путём раздавливания и скола. С увеличением крепости пород частота вращения уменьшается, а осевое усилие увеличивается. Разрушенная на забое скважины порода удаляется на поверхность промывкой, продувкой или сочетанием этих способов. Ш. б. осуществляется стационарными, самоходными или передвижными буровыми установками (См. Буровая установка) с применением роторного (см. Роторное бурение) или турбинного (см. Турбинное бурение) способов передачи вращающего момента на шарошечное долото, реже Электробурамии Ш. б. применяется для проведения глубоких (до нескольких км) геологоразведочных, нефтяных и газовых скважин; взрывных скважин при подземной и открытой разработке месторождений; восстающих выработок в шахтах; шахтных стволов. Эффективность Ш. б. оценивается сменной или месячной проходкой на буровую установку, проходкой на шарошечное долото до его замены. Эти показатели в зависимости от крепости пород и области применения изменяются в широких пределах. По технико-экономическим показателям Ш. б. превосходит другие способы бурения (1978).

14 Специфика подземной технологии.

Особенности разработки рудных месторождений определяются спецификой горнотехнических условий:

1. Разнообразие размеров и изменчивость элементов залегания рудных тел. Размеры рудных тел колеблются в очень широких пределах. Мощность изменяется от нескольких сантиметров до сотен метров. Длина рудных залежей по простиранию колеблется от нескольких метров до нескольких километров, а отдельные рудные месторождения простираются на десятки километров. Многообразны и формы рудных тел. Характерные для угольных месторождений пластовые залежи на рудниках встречаются очень редко. Как правило, формы рудных тел отличаются гораздо большей сложностью. Контакты руды и вмещающих пород не всегда четко выражены, а для вкрапленных руд положение контактов визуально установить практически невозможно. Особую сложность при разработке представляет характерное для рудных тел непостоянство мощности и угла падения, наличие раздувов и пережимов, а иногда и ответвлений, бессистемно расположенных в руде пропластков и линз вмещающих пород. Такое разнообразие форм и изменчивость элементов залегания рудных тел требуют соответствующего разнообразия и особой «гибкости» используемых на рудниках технологических процессов, систем разработки, а также схем подготовки и способов вскрытия месторождений. Далеко не всегда удается обеспечить стандартность технических решений, использовать типовые схемы. На одном и том же руднике нередко приходится применять различные способы ведения и схемы механизации горных работ, различные системы разработки. Характерное непостоянство формы и элементов залегания рудных тел, особенно жильных и массивных, усложняет и удорожает разведку, вскрытие и подготовку залежей, требует различных решений технологических вопросов по процессам очистной выемки в пределах даже одного участка, применения различных технологий разработки.

2. Большие крепость и абразивность свойственны большинству руд, слагающих месторождения. Так, если коэффициент крепости по шкале проф. М. М. Протодьяконова для каменного угля равен 1 – 1,5 и для антрацита 2 – 2,5, то большинство руд имеют коэффициент крепости около 8 – 12, а весьма крепкие – от 15 до 20 и выше. По абразивности каменный уголь можно сравнивать с неабразивными рудами (такими, например, как каменная соль). Обычно же руды в 5 – 10 раз, а в отдельных случаях даже в 20 раз более абразивны, чем каменный уголь. Эта особенность рудных месторождений предопределяет необходимость использования на большинстве подземных рудников взрывного способа отбойки, который предусматривает осуществление трудоемких работ по бурению и заряжанию скважин и шпуров. В свою очередь получающиеся при взрывной отбойке весьма крупные (негабаритные) куски руды вызывают необходимость проведения дополнительных малопроизводительных и не всегда безопасных работ по повторному взрыванию их — вторичному дроблению негабарита. В связи с тем, что отбитая руда более абразивна и имеет большую крупность кусков, чем уголь, на рудниках используют, как правило, другие доставочные средства, чем на угольных шахтах. Имеющая место при взрывной отбойке руды прерывистость головного процесса технологической схемы (цепочки) добычи, наряду с простоями из-за проветривания и трудностями

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

механизации работ в очистных блоках, создает на рудниках неблагоприятные условия с точки зрения поточности производства, являющейся, как известно, одной из предпосылок успешной автоматизации технологических процессов.

3. Изменчивость содержания полезных компонентов, а иногда и минералогического состава руд по объему залежей. Многие руды характеризуются резкой изменчивостью содержания полезных компонентов, а иногда и минералогического состава по всему объему рудной залежи, а также изменением содержания вредных компонентов. Качество рудной массы, поступающей из разных очистных блоков, как правило, различно, причем даже в одном блоке оно меняется со временем, по мере отработки запасов. Качество же рудной массы, выдаваемой на поверхность и поступающей на переработку, должно быть стабильным. Поэтому на рудниках возникает необходимость управления качеством в процессе добычи и, в частности, решения задачи усреднения качества рудной массы, поступающей из разных очистных блоков. Для решения этой задачи обычно приходится увеличивать количество находящихся в работе очистных блоков (в 1,5 – 2,5 раза) по сравнению с необходимым для обеспечения заданной производительности рудника, устраивать соответствующие подземные или поверхностные бункерные аккумулирующие емкости и тем самым существенно увеличивать себестоимость добычи. Нередки случаи, когда из-за разницы в минералогическом составе (например, окисленных и сульфидных полиметаллических руд) или из-за резких колебаний содержания металла в руде на соседних участках выделяют разные по качеству сорта руд, затраты на последующее обогащение и металлургический передел которых существенно различны. В этих случаях применяю т селективную (раздельную) выемку, осуществляют рудосортировку и предконцентрацию (породоотборку) и организуют отдельные рудопотоки, включающие доставку, транспортирование и подъем на поверхность каждого сорта руды обособленно. Это усложняет и удорожает технологию добычи руд.

4. Геологические нарушения в рудных телах, типичные для металлических месторождений, часто сопровождаются снижением устойчивости пород (особенно вблизи трещин и разломов в земной коре), повышенными водопритоками или выделением вредных и взрывоопасных газов. Широкий диапазон устойчивости руд и вмещающих пород, предопределяет многообразие способов поддерживания очистного пространства и систем разработки. Большинство руд более устойчивы, чем уголь, хотя в отдельных случая х бывает и наоборот. Тектонические нарушения в рудных месторождениях встречаются чаще, чем в угольных. Сбросы, сдвиги, зоны смятия, разломы обычно усложняют как разведку, так и разработку многих рудных месторождений.

5.Рост глубины горных работ существенно увеличивает затраты на добычу руды и сопровождается иногда такими опасными для жизни горняков явлениями, как породные взрывы и горные удары, т. е. внезапными и самопроизвольными разрушениями массива под воздействием горного давления. Глубина распространения от поверхности разрабатываемых в настоящее время месторождений превышает 4,0 км. Кроме того, углубление работ сопровождается повышением температуры горных пород, что требует дополнительных затрат на охлаждение рудничного воздуха.

6.Обводненность некоторых месторождений может быть весьма значительной, водоприток в подземные выработки может достигать более тысячи кубометров в час (как, например, на рудниках Ачисайского полиметаллического комбината). Для откачки воды или осушения месторождений затрачивают значительные средства. На некоторых месторождениях встречаются заполненные водой полости,

из которых она может внезапно прорваться в находящиеся поблизости подземные выработки и затопить их. Вследствие обводненности ухудшаются условия труда, усложняется добыча руды. Обводненность рудных месторождений нередко требует предварительного осушения подлежащих отработке участков месторождения, организации сложного водоотливного хозяйства при их эксплуатации.

7. Малая разрушаемость отбитой руды при самотечном перемещении ее по рудоспускам и очистному пространству. При самотечном перемещении угля происходит значительное разрушение его кусков, сопровождающееся образованием чрезмерного количества мелочи и угольный пыли, что резко снижает качество добытого угля как товарной продукции. Переизмельчение отбитой руды (за редким исключением, касающимся, например, некоторых видов железных руд) практически не снижает товарного качества рудной массы, так как перед обогащением ее все равно измельчают в дробилках и шаровых мельницах. На угольных шахтах стремятся всячески устранить или сократить перепуск угля. На рудниках же, наоборот, очень часто имеет место самотечное перемещение руды под действием собственного веса. Широко распространены не только короткие и обычные (до 40 – 60 м), но и глубокие рудоспуски (протяженностью более 100 и даже до 400 м). Благодаря этому на рудниках используются иные, отличные от практики угольных шахт схемы вскрытия и подготовки месторождений и выемочных участков (очистных блоков).

8. Малая достоверность и оперативность информации о горно-геологических условиях, и протекании различных технологических процессов. Эта особенность предопределяется как несовершенством существующих методов опробования, так и объективными причинами, связанными с разнородностью состава и изменчивостью содержания полезных компонентов в руде. На опробование и последующий химический анализ проб тратится значительное время и средства. Обеспечить необходимую оперативность информации о качестве добываемой продукции не всегда удается. Так, на некоторых полиметаллических рудниках объективные данные о содержании металлов в добываемой рудной массе поступают из химлаборатории лишь через 1 – 2 сутки после взятия проб, что чрезвычайно затрудняет управление качеством. Иногда нет возможности установить и качество выполнения того или иного технологического процесса. Например, в связи с отсутствием при некоторых системах разработки доступа в очистное пространство качество процесса отбойки может быть оценено лишь косвенно, по результатам последующих процессов вторичного дробления и доставки руды в блоке. Не поддается непосредственному наблюдению и процесс выпуска руды под налегающими обрушенными породами, хотя режим этого вида выпуска решающим образом влияет на количественные и качественные показатели извлечения руды из недр.

9. Способность некоторых руд к слеживанию и самовозгоранию существенно влияют на способы ведения горных работ. Эти особенности требуют применения особого подхода к выбору систем разработок. Так, слеживаемость руд, содержащих много увлажненных глинистых и илистых частиц, препятствует применению систем разработки с магазинированием руды, при которых отбитая руда аккумулируется (накапливается) в очистном пространстве и определенное время находится в нем без движения. Самовозгораемость руд и пород (содержащих более 18 – 20 % серы) препятствует применению систем разработки с обрушением руды и вмещающих пород и обычно требует перехода к более дорогостоящим системам разработки с твердеющей закладкой.

10. Высокая ценность большинства руд по сравнению с углем требует более ответственного подхода к полноте извлечения, качеству извлечения и контролю потерь руды. Это оправдывает трудоемкие и дорогостоящие способы ведения горных работ, отличающиеся небольшими потерями и разубоживанием, например, применение систем с закладкой выработанного пространства, имеющих большую себестоимость добычи.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

11. Отсутствие на большинстве рудников газовыделения. Почти на всех рудниках разрешаются работы с открытым огнем, не требуется аппаратура во взрывоопасном исполнении. Тем не менее отдельные рудники, разрабатывающие калийные соли или рудные залежи, вблизи которых во вмещающих породах имеются непромышленные пропластки метаносодержащих углей, относят к газовым (но не выше второй категории). Кроме того, при разработке урановых месторождений выделяются радиоактивные газообразные примеси (в том числе радон), опасные с точки зрения ионизирующих воздействий на человека, а при разработке залежей ртутных и мышьяковистых руд

– ядовитые пары этих металлов. Поэтому на таких рудниках осуществляется целый комплекс соответствующих мероприятий по охране труда и технике безопасности.

Все эти особенности необходимо учитывать при проектировании, строительстве и эксплуатации рудников, чтобы обеспечить максимальную безопасность подземных горных работ и высокую производительность труда.

15 ПФК по газу и пыли при разработки месторождения полезного ископаемого.

По пыли 2 мг/м3

По газу

1) до 5 м3 2) от5 до 10 м3 3) от 10 до 15 м3 4) от15 м3

16 Способы перемещения комбайнов вдоль забоя.

Для разрушения и отделения полезного ископаемого необходимо обеспечить перемещение комбайна вдоль забоя с определенным усилием и скоростью подачи, в зависимости от которых формируются нагрузки на исполнительном органе выемочной машины. Схема перемещения комбайна также связана с технологией ведения горных работ. Так, канатная подача возможна лишь при широкозахватной схеме выемки угля, узкозахватная схема требует более скоростных и сложных систем перемещения машин.

В зависимости от технологии, назначения и конструктивного исполнения различают следующие видыи способы перемещения выемочных машин вдоль забоя:

—канатная подача;

—канатная подача на пластах крутого и наклонного падения;

—цепная подача;

—цевочная подача;

—шагающая;

—гусеничная.

Канатная подача обеспечена за счет принудительной навивки каната 2 на барабан 1 подающей части комбайна, при этом конец каната закрепляется за распорную стойку 3. Габариты комбайна ограничивают канатоемкость барабана, которая не превышает 20-25 м, поэтому периодически по мере подвигания вдоль забоя производится перестановка распорной стойки, разматывание и повторное закрепление конца тягового каната. При необходимости формирования больших усилий подачи канат перебрасывается через блок, установленный на распорной стойке, и конец его закрепляется на комбайне. Канатная подача, связанная с необходимостью выполнения большого объема вспомогательных операций, применяется лишь на врубовых машинах и широкозахватных комбайнах.

Канатная подача на пластах крутого падения обеспечивается специальной двухбарабанной лебедкой ЛГКН 4, установленной на вентиляционном штреке. Подача комбайна производится с помощью двух канатов 5, закрепленных на развития техники является определяющей как у нас в стране, так и за рубежом.

Оба каната постоянно работают в режиме натяжения, чем гарантируется безопасность движения комбайна вдоль лавы при больших углах падения пласта. Порыв одного из канатов требует немедленной остановки комбайна и замены каната. С помощью этих же канатов обеспечен спуск комбайна в исходное положение по окончании выемки полосы угля. По мере подвигания лавы лебедка и направляющие блоки также передвигаются. В эти моменты удержание комбайна обеспечено на стойках, специально устанавливаемых между почвой и кровлей пласта.

Переход на узкозахватную выемку угля, сопровождаемый увеличением скорости подачи и интенсивности отработки пласта, требовал принципиально новых технических решений. Таким решением была цепная подача. В этом случае круглозвенная калиброванная цепь 6 растягивается вдоль лазы и концы её закрепляются на головках конвейера. На комбайне цепь огибает приводную звездочку 7 с обводными направляющими роликами. Цепь состоит из отдельных отрезков соединяемых также калиброванными звеньями. Во избежание перекручивания цепи перед звездочкой устанавливаются направляющие ручьи, соответствующие профилю её сечения. Цепь перемещается одновременно с передвижением конвейера, что обеспечивает непрерывность подачи комбайна. Постоянство натяжения цепи обеспечивается автоматическими натяжными устройствами 8, которые срабатывают при изменении направления движения комбайна. В подающих частях используются цепи классов прочности Dи реже С, изготавливаемые из сталей ЗОХГМА и 25ХГНМА. Калибр цепей 18, 24 и 26 мм с разрывным усилием до 1000 кН.

Несмотря на обеспечение непрерывности перемещения комбайна и широкое применение устройств, цепные подачи имеют серьезные недостатки. При большой длине забоя цепи деформируются, возникают продольные колебания тягового органа, что вызывает нежелательные динамические нагрузки на исполнительный орган комбайна. Кроме того, возникают поперечные колебания цепи опасные для обслуживающего персонала, находящегося в ограниченной зоне призабойного пространства. Наиболее опасные ситуации создаются при порывах цепи, рассчитанной на значительные разрывные нагрузки. На углах падения более 8° цепные подачи требуют специальных предохранительных устройств от возможного сползания комбайна по конвейеру в виде дополнительного стального каната и лебедки, расположенной на штреке.

В условиях отработки тонких пластов применяются вынесенные механизмы цепных подач (ВСП). В этом случае приводы подачи выполняются вне комбайна, в виде отдельных механизмов 9, вынесенных в зоны сопряжения лавы со штреком. Они монтируются в зоне

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

приводных головок конвейера, при этом бесконечная цепь 10, проходя через приводные звездочки, замыкается на комбайне. Холостая ветвь цепи располагается в закрытом желобе конвейера, рабочая — движется свободно. Вынесенные механизмы подачи уменьшают длину комбайна, благодаря чему обеспечивается более свободный выход исполнительных органов на штреки и уменьшение трудозатрат на выполнение концевых операций. Это имеет особое значение в условиях отработки тонких пластов. Вынесенные механизмы подачи применяются в комбайнах К103, КА80, БК-89 и других.

Развитие и совершенствование узкозахватной выемки угля требовало разработки надежных и безопасных способов перемещения комбайнов вдоль забоя. Такими решениями стали бесцепные системы передач: цевочные, шагающие, траковые и другие.

Цевочная система подачи получила наибольшее распространение как в отечественных, так и зарубежных конструкциях узкозахватных комбайнов. В этом случае на борту забойного конвейера имеется цевочная рейка (валики со втулками, установленные с постоянным шагом). Цевочная рейка 16 является опорной для цевочного колеса 17 привода подачи комбайна. Причем цевочное зацепление может быть с горизонтальным или вертикальным расположением рейки. Для обеспечения надежности системы в комбайне может быть два цевочных колеса. Цевочное зацепление обеспечивает надежную работу механизма подачи в условиях неровной почвы пласта при изгибах конвейерного става. Цевочное колесо сопрягается с цилиндрическими круговыми элементами (втулками, сидящими на осях). При этом вращательное движение колеса преобразуется в поступательное передвижение комбайна относительно цевочной рейки. Большое число контактирующих пар и возможность восприятия значительных усилий обеспечивают высокую степень надежности и безопасности системы.

В ряде зарубежных конструкций очистных комбайнов бесцепные системы подач решены посредством отрезка траковой цепи либо с помощью гидравлических домкратов. В первом случая траковая цепь 12 определенного профиля огибает приводные звездочки 13 комбайна. Аналогичный профиль имеет профильная рейка 11 на борту конвейера. За счет этого вращательное движение траковой цепи преобразуется в поступательное движение комбайна относительно конвейера. Шагающий принцип подачи обеспечивается домкратами 15, которые своими башмаками заходят в пазы профильной рейки 14 на борту конвейера. В каждый момент времени подача обеспечивается одним домкратом, при этом другой ищет точку опоры. При изменении направления движения комбайна домкраты разворачиваются на 180°.

Шагающая, распорно-шагающая подача, реализуемая за счет усилий гидродомкратов, применяется в проходческих комбайнах. С помощью гидродомкратов можно формировать значительные усилия подачи, что необходимо при проведении выработок в породах повышенной крепости. Были опыты использования шагающей подачи и в очистных комбайнах с расположением опорных домкратов между кровлей и почвой пласта, но частые распорные нагрузки приводили к нарушению сплошности боковых пород («топтанию» кровли). В настоящее время шагающая подача применяется лишь в проходческих комбайнах с передачей распорных усилий в боковые стенки выработки.

Более широкое применение в проходческих комбайнах нашел гусеничный вариант подачи, осуществляемый двумя гусеницами с общим или индивидуальным приводами. В условиях разрушения крепких пород возможен гусенично-распорный вариант подачи.

17 Тяговые органы горных машин.

Цепи

Грузовые цепи бывают двух видов, различаемых по конструкции и методу их производства. Грузовые сварные цепи, имеющие звенья овальной формы (рис. 1.), изготовляют из круглой горячеканатной стали (ГОСТ 2590-57) Ст. 2 и Ст. 3 с помощью сварки. Цепи диаметром менее 5 мм изготовляют из круглой качественной калиброванной холоднотянутой стали (ГОСТ 7417-57). Основные размеры цепи: шаг t равный большей оси внутреннего овала, диаметр заготовки звена d и ширина звена В (см. рис. 1).

Сварные цепи по степени точности могут быть калиброванными и некалиброванными. Цепи этой группы применяют при работе, когда скорость подъёма груза не превышает / м/сек, в качестве: чал очных приспособлений для подвешивания грузов к грузозахватным узлам, основных подъёмных органов для талей, тельферов, лебёдок и кранов с ручным приводом. После завершения монтажа сварные цепи испытывают под нагрузкой, составляющей половину разрывной (см. табл. 1). Цепи стандартизованы по ГОСТ 2319-55, причём диаметр заготовки звена некалиброванных цепей принят в пределах от 2 до 60 мм; в качестве грузовых применяют цепи диаметром от 5 мм и выше. Разрывная нагрузка Fр от 0,64 до 136 Т.

Калиброванные цепи имеют диаметр заготовки звена от 5 до 40 мм и выдерживают разрушающую нагрузку 0,64 до 60,6 Т.

Сварные цепи имеют своим преимуществом гибкость и способность обеспечивать работу с блоками и барабанами малых диаметров; цепи просты и дешевы в производстве.

К недостаткам сварных цепей относят: большой собственный вес, малые допускаемые скорости, значительный износ и чувствительность к перегрузкам.

РАСЧЁТ СВАРНЫХ ЦЕПЕЙ

Цепи рассчитывают на растяжение с пониженными допускаемыми напряжениями, так как внутренние напряжения в звеньях считают статически неопределимыми; кроме того, при работе цепей возникают добавочные напряжения изгиба при охвате цепями барабанов или блоков. Поэтому расчётная формула учитывает не напряжения, а нагрузки (силы):