Опорные слова и термины. Шарошечное, вращательное, ударное, ударно-вращательное, вращательно-ударное бурение, ударная, осевая нагрузки

Шарошечное, вращательное, ударное, ударно-вращательное, вращательно-ударное бурение, ударная, осевая нагрузки, крутящий момент, очистка шпуров и скважин, горные сверла, буровые станки и каретки, перфораторы, отбойные молотки.

Характерными особенностями развития рудной базы являются ввод в действие и реконструкция мощных месторождений руд, разрабатываемых открытым и подземным способами. Разработка угля и нерудных полезных ископаемых также имеет большое значение в горнодобывающей отрасли Республики Узбекистан.

Разработка крепких пород связана с большими затратами труда, времени и средств на бурение взрывных шпуров и скважин. При современном уровне развития горной техники взрывной метод подготовки пород к выемке остается, по существу, единственным и от его эффективности зависят технико-экономические показатели и темпы ведения горных работ.

Крупность кусков после взрыва определяется, прежде всего, вместимостью ковша экскаватора и прочностью и вместимостью транспортных средств. Качество подготовки забоя, характеризующееся крупностью кусков, существенно влияет на производительность оборудования. Хорошее дробление пород позволяет увеличить производительность экскаватора в 1,5 – 2 раза, при этом надежность и долговечность их работы возрастают в 2 – 3 раза. Наибольшее распространение получило шарошечное бурение, на втором месте – вращательное, на долю ударного и ударно-вращательного бурения приходится около 4% всех объемов бурения.

Бурильные машины классифицируются:

- по способу разрушения;

- по способу приложения силовой нагрузки к буровому инструменту;

- по способу удаления буровой мелочи от забоя скважины или шпура;

- по роду потребляемой энергии;

- по способу расположения скважин;

- по назначению.

Способы разрушения различают механические и физические. К физическим относятся термическое, взрывное, гидравлическое, электрогидравлическое, ультразвуковое и плазменное разрушение. К механическому бурению относятся шарошечное, вращательное, вращательно- ударное, ударно-вращательное и ударное бурение.

По приложению силовой нагрузки и характеру работы инструмента также различают машины ударного, ударно-вращательного, вращательно-ударного и вращательного бурения.

При ударном бурении разрушение происходит под действием кратковременной ударной нагрузки. Осевая нагрузка и крутящий момент незначительны.

При ударно-вращательном бурении разрушение происходит под действием значительной ударной нагрузки, а также в перерывах между ударами, за счет крутящего момента, но мощность механизма вращения меньше ударного. Осевая нагрузка служит для компенсации сил отдачи.

При вращательно-ударном бурении разрушение происходит под действием осевого усилия и ударной нагрузки при одновременном вращении инструмента. Мощность механизма вращения значительно выше мощности ударного механизма (применяется при глубоком бурении на подземных работах).

При вращательном бурении разрушение происходит под действием вращательно- поступательного движения инструмента. Осевая нагрузка и крутящий момент значительны. Разновидностью вращательного бурения является шарошечное бурение, которое происходит под действием очень больших нагрузок, что позволяет бурить в породах крепостью f = 6 – 18 по шкале М.М. Протодьяконова.

Способы очистки скважин и шпуров могут быть периодическими, непрерывными и комбинированными. Периодическая очистка применяется при ударно-канатном бурении. Непрерывная очистка – это очистка струей воды, воздуха шнеком или парогазовой смесью. Комбинированная очистка применяется на станках шнекового бурения, когда крупные частицы породы движутся по шнеку, а более мелкие – в струе воздуха. Такой способ называется шнекопневматическим.

По роду потребляемой энергии различают электрические, тепловые, пневматические, гидравлические машины и машины с комбинированным приводом.

По назначению различают машины для бурения шпуров (до Ø 75мм и глубиной до 5м) и скважин (более Ø 75мм и глубиной более 5м).

Бурильные машины предназначены для бурения вертикальных, горизонтальных и наклонных шпуров и скважин, на подземных горных работах применяют машины, которые могут обуривать полный веер (360°).

На подземных горных работах применяются все виды машин использующих механический способ разрушения горных пород.

Вращательный способ бурения. Для бурения пород малой и средней крепости (f ≤ 8) применяют горные сверла, которые бывают электрическими, пневматическими и гидравлическими, ручными и колонковыми. На подземных горных работах применяют также и станки шарошечного бурения.

Ударный способ. Применяют пневматические, гидравлические и электрические перфораторы (переносные и телескопные). Переносными перфораторами бурят шпуры диаметром 30 – 55 мм и глубиной до 4м, а телескопными – скважины диаметром 40 – 85мм, глубиной до 25м в породах f = 6 – 20 и выше. В настоящее время перфораторы устанавливаются на бурильных установках с колесно-рельсовой, гусеничной или пневмоколесной ходовой частью.

Вращательно-ударный способ. К машинам вращательно-ударного действия относятся бурильные станки и установки, колесные или гусеничные, оборудованные перфораторами с независимым механизмом вращения инструмента. Бурят шпуры диаметром 40 – 60 мм и глубиной до 4м.

Ударно-вращательный способ. При бурении глубоких скважин в подземных условиях (до 50м глубиной, диаметром 85 – 160мм) применяют станки с погружными пневмоударниками, колонковые и самоходные.

На станках российского производства принято следующее обозначение:

СБШ – станки шарошечного бурения с очисткой скважин воздухом или водовоздушной смесью, в породах крепостью f = 6 – 18, диаметр бурения 160 – 400мм;

СБУ – станки ударно-вращательного бурения погружными пневмоударниками с очисткой скважин воздухом или водовоздушной смесью, в породах крепостью f = 8 – 18, диаметр бурения 100 – 200мм;

СБР – станки вращательного бурения резцовыми коронками с очисткой скважин шнеком, в породах крепостью f = 2 – 6, диаметр бурения 125 – 160мм;

СБТ – станки термического бурения с очисткой скважин парогазовой смесью, в породах крепостью f >14, диаметр бурения 180 – 250мм.

Контрольные вопросы

1. Влияние качества подготовки забоя на экономическую эффективность функционирования горной техники.

2. Параметры классификации бурильных машин.

3. Способы разрушения горных пород.

4. Способы приложения силовой нагрузки к инструменту.

5. Способы очистки шпуров и скважин.

6. Бурильные машины, применяемые на поземных горных работах.

7. Обозначение станков для открытых горных работ.

Механическое бурение шпуров и скважин

Вращательный способ

Вращательно-ударный способ

Ударно-вращательный способ

Ударный способ

Резцами Шарошечными

долотами

Коронками с ассиметричным лезвием.

Коронками и долотами с симметричным лезвием

Коронками с симметричным и лезвием

Головки вращательного действия

Головки вращательно- ударного действия

Головки ударно- вращательного действия

Головки ударно- поворотного действия

Сверла Шаро-шечные станки

Бурильные установки вращательно- ударного действия

Станки с погружными пневмо- ударниками

Перфора- торы с независи- мым вращением бура

Перфора- торы с гелико- идальной парой.

Ручные Колон-

ковые

Гидрав- лические

Пневмати

-ческие

Пневмати- ческие

Гидравли- ческие

Электри- ческие

С электровращателем и пневмоударником

С пневморащателем и пневмоударником

Переносные Колонковые Телескопные

С центральной промывкой

С боковой промывкой

С сухим пылеотсосом

Рис.1.1. Классификация способов механического бурения.

Литература

1. Подэрни Р.Ю. Горные машины и комплексы для открытых работ. М., Недра.

2. Иванов К.И., Латышев В.А., Андреев В.Д. Техника бурения при разработке месторождений полезных ископаемых. М., Недра.