Файл: Воробьев Б.М. Основы технологии горного производства. Введение в специальность учеб. пособие.pdf

В последнее время на горных п р е д п р и я т и я х

начинают

п р и м е н я т ь

физические способы производства

горных работ

(разрушение пород

у л ь т р а з в у к о м , расплав перегретой

водой и др.)-

Н а передовых горных п р е д п р и я т и я х все шире внедряют

комплекс ­

Комплексная

механизация

— это м е х а н и з а ц и я всех взаимосвя ­

занных процессов и операций

с помощью

комплекса машин и

меха­

низмов .

Внедрение

комплексной

механизации

осуществляется

п а р а л ­

сов машин

в шахте

и на поверхности .

Н а

очистных

работах

в у г о л ь н ы х ш а х т а х

ш и р о к о

внедряют

ком ­

плексы оборудования и агрегаты, с помощью

которых механизиро ­

ваны все основные рабочие процессы в лаве: выемка

и н а в а л к а

у г л я

на конвейер,

п е р е д в и ж к а

конвейера, крепление к р о в л и ,

у п р а в л е н и е

горным

давлением .

К о м п л е к с н а я

м е х а н и з а ц и я

и автоматизация

в горной

промышлен ­

ности н а р я д у

с увеличением производительности труда и

снижением

себестоимости

п р о д у к ц и и

обеспечивает

более

безопасные

у с л о в и я

работ.

§ 2. Б У Р О В Ы Е Р А Б О Т Ы

Ш п у р ы

и с к в а ж и н ы

используют

д л я

следующих

целей:

размещения

зарядов

взрывчатого

вещества;

получения данных о геологическом строении т о л щ горных

пород;

предварительного д р е н а ж а

метана из

у г о л ь н ы х

пластов;

подачи

в

выработанное

пространство

заиловочной

глинистой

п у л ь п ы

д л я

п р о ф и л а к т и к и и

т у ш е н и я

подземных

п о ж а р о в

от

само­

в о з г о р а н и я у г л я ;

и з в л е ч е н и я

ж и д к и х

и

газообразных

полезных

ископаемых

и др .

Особые

виды

буровых

работ — это

проходка ш а х т н ы х

стволов

диаметром

2—6 м и более, проведение подготовительных

выработок

проходческими комбайнами, работающими по п р и н ц и п у

б у р е н и я ;

проведение

н а р е з н ы х

выработок

буросбоечными

машинами

(сква­

ж и н ы и печи диаметром 700—800 мм и

более).

Ш п у р ы

и

с к в а ж и н ы

в

зависимости от

их

н а з н а ч е н и я

бурят

с по­

верхности и из подземных горных

выработок .

Б у р о в ы е

работы

относятся

к

машинным

работам,

п о с к о л ь к у ,

к а к п р а в и л о ,

их выполняют

с

помощью

б у р и л ь н ы х

машин .

Процесс

б у р е н и я

включает

в себя следующие операции: р а з р у ш е ­

ние породы

в

забое

ш п у р а и л и

с к в а ж и н ы , удаление

буровой

мелочи

и л и к е р н а ,

п р и необходимости закрепление пробуренной

выработки

(скважины)

обсадными

трубами .

В зависимости от того, к а к и е процессы протекают п р и

р а з р у ш е н и и

П р и

механических

методах б у р е н и я порода р а з р у ш а е т с я в ре­

зультате

воздействия

на нее бурового инструмента .

И з физических методов бурения промышленное применение

п о л у ­

чило термическое

бурение с к в а ж и н на

открытых

работах . Этот

метод

основан на

р а з р у ш е н и и

породы в

забое с к в а ж и н ы под

воздействием

высокой температуры газового потока, выходящего из сопла

г о р е л к и

со сверхзвуковой

скоростью . Р а з р у ш е н н у ю породу удаляет

из

забоя

с к в а ж и н ы

поток

отработанного

газа

и п а р а ,

который

образуется

при

о х л а ж д е н и и

горелки

водой.

Д р у г и е физические

методы —

бурение с помощью

у л ь т р а з в у к а ,

и н ф р а з в у к а , метод, основанный на электрогидравлическом

эффекте

(электрический р а з р я д

в

жидкости)

— пока

находятся

в

стадии

экспериментирования .

В

дальнейшем

будут

рассмотрены

только механические

способы

сведения о

б у р и л ь н ы х

м а ш и н а х .

а

Р и с . 20.

Схема у д а р н о - п о в о -

F

р о т н о г о

б у р е н и я

(а) и з а б о й

[

ш п у р а

(б)

I

процессы протекают

в забое с к в а ж и н ы

и л и ш п у р а при р а з р у ш е н и и

породы — с к а л ы в а н и е , срез или их комбинации

— различают у д а р ­

но-поворотный, ударно - вращательный и в р а щ а т е л ь н ы й способ

бу­

рения (часто называют просто ударноповоротное,

у д а р н о - в р а щ а т е л ь ­

ное бурение и т. д.).

Ударно-поворотное

бурение.

Н а рис. 20, а

приведена

схема,

п о я с н я ю щ а я ударно - поворотный

способ

бурения

бурильным

молот­

ком. Породу в забое

ш п у р а р а з р у ш а е т

лезвие

1 головки бура,

по

молотка 3. Л е з в и е бура

после к а ж д о г о удара внедряется в массив

на некоторую г л у б и н у ,

в результате чего происходит скалывание

ворачивается вокруг своей продольной оси на 15-—40° в

зависимо­

сти от

х а р а к т е р и с т и к и

бурильного

молотка

(рис. 20,

б,

п о л о ж е н и я /

и ТУ). Т а к и м образом,

п р и бурении ш п у р а

у д а р ы чередуются с пово­

ротами, отсюда

и название — ударно - поворотный

способ

б у р е н и я .

Б у р о в а я

мелочь

— р а з д р о б л е н н а я

и

измельченная

п р и

бурении

порода

—

у д а л я е т с я из ш п у р а водой,

подаваемой в ш п у р

под давле ­

нием,

и л и

с ж а т ы м воздухом . Поэтому

бывает бурение

с

промывкой

и бурение с п р о д у в к о й . П р и бурении с продувкой возникает

б о л ь ш а я

П р и м е н я ю т

т а к ж е

способ

бурения с пылеотсосом,

когда б у р о в а я

мелочь у д а л я е т с я из

ш п у р а

под действием в а к у у м а ,

создаваемого

специальными

установками .

к о л ь цу с оставлением

породного сердечника —

колонки

(керна)

(рис.

22).

Колонковое

бурение

особенно эффективно при

бурении с к в а ж и н

по очень крепким породам

коронками,

армированными

алмазами .

Имеются машины д л я вращательного

бурения н а к л о н н ы х

и д а ж е

в е р т и к а л ь н ы х

нисходящих

и восходящих

с к в а ж и н

в ш а х т н ы х усло ­

в и я х ,

а т а к ж е

установки

д л я вращательного бурения стволов со

сплошным разрушением

породы на забое и с выбуриванием

керна .

Бурильные

м а ш и н ы

для

ударно-поворотного бурения.

Т а к и е ма­

Пневматические

бурильные молотки бывают

ручные,

колонковые

и телескопные .

Ручные

бурильные

молотки

предназначены

д л я

бурения

гори ­

зонтальных,

н а к л о н н ы х и

вертикальных

нисходящих

ш п у р о в .

П р и проведении

горизонтальных и н а к л о н н ы х выработок бу­

рильные

молотки

обычно

устанавливают

на

пневмоподдержках,

которые я в л я ю т с я одновременно

п о д д е р ж и в а ю щ и м и

подающим

уст­

ройством. Общий вид бурильного молотка и пневмоподдержки

при ­

веден на

рис.

23.

ным устройством попеременно то в заднюю,

то в переднюю части

цилиндра, совершает возвратно-поступательное движение .

П р и ра­

бочем ходе боек наносит удар по хвостовику

бура. П р и

обратном

цевое соединение с бойком, передается буру, хвостовик

которого

шестигранного сечения вставлен в

гнездо соответствующей

формы.

Б у р при

бурении

удерживается

буродержателем . Сжатый

воздух

подводится

в молоток

шлангом через штуцер . Подача воздуха регу­

лируется

р у к о я т к о й .

П р и

боковой промывке

ш п у р о в

вода под давлением поступает к

специальному устройству,

надеваемому на штангу . Вода

заполняет

отверстие попадает

в осевой

к а н а л

штанги, а по

нему — в

забой

ш п у р а .

П р и центральной

промывке

вода

через патрубок

поступает

в ка ­

Имеются т а к ж е

буровые

молотки с

центральным

пылеотсосом.

Схема бурения с пылеотсосом приведена на рис. 24.

Колонковые

бурильные

молотки

предназначены

д л я

бурения

ш п у р о в в к р е п к и х

и очень к р е п к и х

породах . П р и

бурении их

устанавливают

на м а н и п у л я т о р а х (реже

на специальных

распорных

т а к ж е

несъемные м а н и п у л я т о р ы , которые

пр и п о г р у з к е

породы ос­

таются на погрузочной машине .

Недостатками таких м а н и п у л я т о р о в

я в л я е т с я невозможность

совмещения бурения и п о г р у з к и

породы в забое; к недостатку

съем­

ных манипуляторов

следует

отнести т а к ж е

необходимость их

демон­

т а ж а

на время п о г р у з к и породы

(на навеску и демонтаж

м а н и п у л я ­

торов

двое рабочих

затрачивают

20—30 мин).

П р и проведении горизонтальных горных

выработок находят при ­

менение буровые

т е л е ж к и

и

самоходные

бурильные

установки

жной

бурильный

молоток

— перфоратор (рис. 26), предназначенный

д л я

бурения с к в а ж и н диаметром 150 мм и глубиной до 50 м в поро­

дах средней и выше средней крепости. Б у р е н и е

ведут с промывкой .

Х а р а к т е р н о й особенностью погружного молотка

я в л я е т с я то, что пр и

б у р е н и и он размещается

в с к в а ж и н е . Создание

п о г р у ж н ы х

молотков

было вызвано необходимостью бурения глубоких взрывных

с к в а ж и н .

П о г р у ж н о й

молоток

присоединяется к штанге, к о т о р а я

при не­

молотка,

а через ш т а н г у

передается

только усилие

подачи

от

пода­

ющего устройства.

Телескопные

бурильные

машины

или молотки

применяют

при

бурении

восстающих ш п у р о в . Эти машины имеют

пневматическую

колонку,

которая по мере

бурения

ш п у р а под действием

сжатого

воздуха

раздвигается, тем самым осуществляет подачу бура на забой.

Д л и н а хода

телескопа (величина подачи) — 600—650 мм. Вес

т а к и х

б у р и л ь н ы х

машин составляет 30—50 кг .

Б у р и л ь н ы е

молотки

изготовляют

с обычной

частотой

ударов

п о р ш н я

о бур — 1400—1800 ударов в минуту и с повышенной — до