книги из ГПНТБ / Лебедкова А.А. Горное дело учеб. пособие
.pdfМетод камер_ннх зарядов заключаемся в проведении гори зонтальных или вертикальных выработок небольшого поперечно го сечения, аз которых проводят камеры для размещения заря дов ВВ большой величины.
При методе наружных аарядов - ВВ размещают в небольших углублениях или располагают непосредственно на поверхности взрываемой породы или полезного ископаемого; сверху ВВ раз мещают слой зѳбойки.
При проведении подземных горных выработок основным яв ляется шпуровой метод взрывных работ, при разработке плас товых месторождений - шпуровой, а при разработке рудных месторождений - шпуровой и скважинный методы.
При открытой разработке месторождений полезных ископае мых применяются различные методы взрывных работ, но основ ным является метод скважинных зарядов.
Таким образом, при любом методе буро-взрывных работ, за исключением метода наружных зарядов, для размещения за рядов ВВ необходимо бурить шпуры, скважины или проводить специальные горные выработки и камеры.
Б У Р О В Ы Е Р А Б О Т Ы
Общие сваденяя о буровых работах
Шпуры или скважины можно бурить механическим и термиче ским методами, в основу которых положены различные способы разрушения породы в процессе бурения.
При механическом бурении применяются ударно-поворотный, вращательный и ударно-вращатѳлвный способы. При всех этих способах порода в забое шпура или скввжины разрушается бу ровым инструментом, который при ударно-поворотном и ударно-
вращательном способах называют |
буром, а при вращательном - |
|
сверлом. В буровом инструмента |
различают хвостовик, тело |
|
или штангу и головку бура (коронку) или резец |
/ Рис.20 / . |
|
При термическом методе порода разрушается |
нагретыми до |
|
высокой температуры газами при |
помощи реактивных горелок. |
|
В настоящее время ведутся исследования по |
применению |
|
при бурении новых принципов разрушения породы: |
выссыочвс- |
Ряс.20. Бур:
а- для вращательного бурения;
I |
- |
съемная головка - резец, |
2 |
- |
витая штанга, |
3 |
- |
хвостовик; |
б |
- |
для ударно-поворотного: |
|
|
бурения : |
I |
- |
коронка, |
2 - |
тело бура, |
|
3 |
- |
хвостовик, |
4 |
- |
буртик, |
5 |
- |
осевое отверстие. |
тотных колебаний (ультра- и инфразвука), электрогидравлического эффекта, гидравлического я взрывного принципа.
БУРЕНИЕ ШПУРОВ Ударно-поворотный способ бурения
Бурильные машины
Механическое бурение производится бурильными машинами - перфораторами или бурильными молотками, работающими на сжатом воздухе.
Перфоратор состоит из цилиндра, в котором движется пор шень со штоком, наносящим удары по хвостовику бура. Основ ными узлами его являются: воздухораспределительное устрой ство, механизм для поворота бура и устройство для очистки шпура от буровой мелочи / Рис.21 / .
Перфораторы подразделяются на ручные, телескопные и ко лонковые. По принципу действия все перфораторы одинаковы и отличаются друг от друга конструкциями отдельных деталей и узлов.
Ручные перфораторы (весом от 10 до 30 кг) при работе удерживают в руках или на несложных поддерживающих приспо соблениях. Подача его на забой осуществляется вручную. Они применяются для бурения шпуров вниз, т .е . нисходящих шпу ров, иногда - горизонтальных и наклонных (в этом случае их ставят на специальную плевмоподдержку). Число ударов - 18003000 уд/мйя, расход воздуха - 1,5 нм3/мин (нм - нормальное давление воздуха, приведенное к одной атмосфере).
Колонковые_перфораторы по принципу действия аналогичны ручным бурильным машинам и отличаются от них большими мощ ностями и весом (40 + 95 к г ), а также наличием специального
приспособления для установки на |
колонке и автоподатчика для |
автоматической подачи машины на |
забой. Расход воздуха - 3 + |
5 нм3/мин. Применяются для бурения шпуров различной глубины |
в породах |
крепостью |
7. |
|
Телескопные перфораторы |
по конструкции, также как и ко |
||
лонковые, |
аналогичны ручным |
бурильным машинам. Их основное |
/
хвостовик |
бура, |
8 |
- стержень, |
|
коронка, |
|
9 |
- |
поворотноеустройство, |
выхлопное |
отверстие, |
10 |
- |
поворотная букса. |
отличав от ручных заклкгаается в том, что они имеют больший вѳо (32-50 кг) и мощность и снабжены специальной телескопи ческой. пневматической колонкой, позволяющей автоматически прижимать бур к забою шпура. Расход воздуха - 1,5 -2 м'Ѵмин. Применяют для бурения восстающих шпуров под углом 45° и бо лее.
В настоящее время применяются высокочастотные перфора торы с частотой ударов до 4000 ударов в минуту (ПР-25),имею щие меньший вес и обеспечивающие скорость бурения в 1,5 -2 раза больше, чем обычные машины.
Буровой инструмент
В качестве бурового инструмента применяют; сплошные бу ры с каленой головной или с головкой, армированной твердым сплавам; составные буры с коронкой из легированной стали или с коронкой, армированной твердым сплавом.
На подземных горных работах преимущественное распростра нение получили составные буры с коронками из легированной стали и коронками, армированными пластинками твердого сплава / Рис.22 / .
1 |
2 |
Рис.22. Формы коронок для перфоратора: I - однодолотчатая, 2 - двухдолотчатая
3 - крестовая (прямой крест).
Стальные съемные коронки изготовляют из легированной стали марки 7Х.
Армированные коронки имеют пластинки твердого сплава призматической или клиновидной формы (в зависимости от фор
мы коронки и расположения отверстия для продувки или |
про |
|
мывки шпура). |
|
|
В настоящее время нашли широкое применение новые типы |
||
коронок: с опережающим лезвием, 1-обр8эной формы, и |
-об |
|
разной формы и д р ., обеспечивающие скорость |
бурения в |
1 ,5 - |
2 раза выше, чем обычные коронки. |
|
|
Длина буров принимается в соответствии |
с глубиной |
шпу |
ров. Для бурения шпуров применяют комплект буров, состоя щий из забурника (бур с коронкой) и нескольких буров. Диа метр коронки самого длинного, бура должен быть на 3-4 мм больше диаметра патрона ВВ. Хвостовик бура должен иметь хорошо обработанные поверхности с размерами, строго соот ветствующими размерам гнезда поворотной буксы бурильной машины.
Сущность ударно-поворотного бурения
Сущность ударно-поворотного бурения шпуров заключает ся в нанесении по хвостовику бура ударов с определенной силой "Р" (в результате чего коронка бура внедряется в по
роду на некоторую глубину |
h ) с |
последующим поворотом пос |
ле каждого удара на угол |
10-15° |
под действием силы Q . |
При нанесении следующего удара происходит внедрение корон ки в другом месте забоя шпура и т .д . При этом внедрение коронки в породу вызывает ее скалывание силой Т по секто
рам |
и смятие под лезвием коронки силой |
N |
. Величина |
ска |
||||||
лывающей силы Т определяется углом заострения лезвия |
|
ко |
||||||||
ронки . о с |
и увеличивается с его уменьшением. С уменьшени |
|||||||||
ем угла |
d. |
уменьшается |
прочность |
коронки, |
поэтому |
в |
креп |
|||
ких |
породах угол в( |
* |
100-120°, |
ѳ в |
мягких - о< |
= |
90- |
|||
100° |
/ |
Рис.23 / . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Порода разрушается по всему забою шпура. Образующаяся |
|||||||||
при |
этом буровая муке |
вымывается из |
шпура водой, подавав- |
мой по каналу бура или выдуваемся сжатым воздухом.
Рис.25. Принцип разрушения породы при ударноповоротном бурении:
1 - хвостовик бура,
2 - коронка,
3 - секторы.
Ударно-поворотное бурение шпуров целесообразно только в крепких породах, в которых вращательное бурение малопро изводительно.
РучН£ѳ_у£и8£Но-п°воротное_бщѳние_ш£у£ов при гѳ ологора звѳдочных_работах
Ручное бурение шпуров является мало эффективным и поэ тому применяется очень редко (при геологоразведочных рабо тах) в районах, куда словно доставить силовую и компрессор ную установку, а также при очень незначительном объеме ра бот.
При одноручном бурении шпуров рабочий одной рукой дер жит и направляет бу.р, а другой наносит молотком (вес 2-3 кг) удары по наставленному буру, при двуручном - один рабо чий держит бур, а другой нэносит удары тяжелым молотком (кувѳлдой). В последнем случае производительность бурения (в п.м.шпуров) повышается, примерно, на 25-30%, а число ударов увеличивается с 15 до 30 в минуту.
При бурении вертикальных шпуров, направленных вниз, дос тигается максимальная эффективность ударов, при восстающих шпурах - минимальней (за счет силы веса молотка, направлен ной вниз и уменьшающей силу удара).
Для очистки шпура от накопившейся раздробленной породы (буровой муки) после углубки шпура на несколько см применя ют ложѳчку-чищалку, изготовленную из круглого железа диа метром 10 мм и представляющую собой прут, один конец кото рого распл^-ющѳн и загнут под прямым углом, 8 другой загнут в виде ушка. Для извлечения из шпура обломанных концов бу ра применяются или клещи, или специальные приспособления из стального прута (до половины раздвоенного) с движком в виде стержня и двумя кольцами, загнутыми под прямым углом. Такую "вилку" опускают в шпур до обломка шпура, затем продвигают движок вниз и сжимеют вилку, захватывая обломок.
При защемлении бура его плотно зажимают в обойме спе циального хомута и поворѳчивѳют с помощью его длинных руко яток.
Вращательное бурение шпуров
Бурильные машины_
Вращательное бурение шпуров осуществляется бурильными машинами-сверлами, которые в зависимости от рода энергии бывают электрические, пневматические и гидравлические. В основном применяются электрические сверла, разделяемые в зависимости от веса и способа установки их в забое при ра боте на ручные и колонковые.
Пневматические и гидравлические сверла выпускаются в основном ручные.
Ручное_элект£Осв£рл° состоит из металлического корпуса, в котором размещен электромотор и редуктор, вращающий буро
вую штангу с |
резцом, |
осуществляющим непосредственное |
буре |
|
ние шпура / |
Рис.24 / . |
Электродвигатель сверла имеет |
мощ |
|
ность до 500 |
вт и питается переменным током напряжением |
|||
ІІО.£, вес сверла от 14,5 до 21,5 |
к г. Ручным сверлом |
бурят |
||
шпуры глубиной до 2-3 |
м диаметром |
до 40 мм. При работе спи |
||
удерживаются |
в руках |
или устанавливаются на простейших под |
||
ставках. |
|
|
|
|
Рис.24. Ручное электросверло:
1 - металлический корпус с электромотором и редуктором,
2 - ручки для поддержки сверле,
3 - питающий электрический кабель,
4 - буровбй шнек с резцом.
Колонковое_свѳ£ло (весом до 120 кг) во время бурения устанавливается на специальные приспособления - колонки. Давление на забой осуществляется с помощью винтовой пода
чи бура (ЭКК-2М, |
ЭБК-5 и д р .) |
|
или гидравлической (ЭСГП-4, |
ЭБГ, ЭСКЛ). Предназначаются для бурения наклонных и гори |
|||
зонтальных шпуров |
глубиной 4- |
5 |
м диаметром 40 мм и более. |
Буровой инструмент
Буровой инструмент состоит из штанги и резца. Штанги изготовляют из витой ромбической иди полосовой стали марок 75, У7 и УІО. Штанга имеет хвостовик, которым еѳ встэвляют- в патрон сверла. По витой поверхности штанги разрушенная
порода удаляется из |
шпура. |
|
Для бурения шпуров применяют набор буровых штанг (из |
||
витой |
стали) длиной |
- 0,5<0,6 (забурник); 1,35; 2 ,1 ; 2,85; |
3 ,6 ; |
4,35 м. |
|
Резцы состоят из корпусе, перьев (имеющих переднюю и заднюю грани и лезвие) и хвостовика. Их изготовляют из ле гированной стали или из высококачественной углеродистой стали, армированной плвстинкэми твердого сплаве (ВК-4В, Ж 6, ВК6В, БК8В). Они бывают несъемными (изготовляются не
посредственно на штанге) иди съемными (соединяются со штан гой при помощи хвостовика соответствующей формы) /Р и с .25/.
При вращательном бурении шпуров в крепких а очень креп ких породах нашли применение шарошочные долота, представ ляющие собой диски с укрепленными или впаянными зубками из твердого сплава, или конусные инструменты (2 -3) с зубцами. Они закрепляются в головке бура и при вращении с числом оборотов 500-800 в минуту двигаются (катятся) по забою и срабатывают породу, углубляя шпур / Рис.26 / .
Суйность_в£а2Ѳтельного_способа_б^рения
Сущность вращательного бурения заключается в том, что
резец, вращаясь под действием усилия |
Q |
и получая |
поступа |
||||
тельное |
движение |
под действием |
осевого |
усилия |
/) |
внед |
|
ряется в |
породу |
и срезает слой |
породы |
(стружку) |
толщиной h |
||
/ Рис.27 |
/ . |
|
|
|
|
|
|