Файл: Кутузов Б.Н. Взрывное и механическое разрушение горных пород учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 164
Скачиваний: 5
и недостаточного осевого давления немного приподнимается, а затем под действием следующего удара внедряется в породу, образуя новую зону разрушения. Достаточная глубина разрушения при вращатель- но-ударном бурении обеспечивается большими осевым давлением и моментом вращения, создаваемыми отдельными двигателями по дачи и вращения. Постоянный контакт лезвий долота с породой обес печивает более полное, чем при ударном бурении, использование энергии ударов для разрушения.
Диапазон осевых усилий для диаметра бурения 42 мм подразде ляется на три характерные зоны (рис. 155).
Зона I малых усилий подачи: до 100 кгс — при бурении пород средней крепости и до 250 кгс — при бурении крепких пород. Про цесс разрушения в этой зоне аналогичен процессу разрушения при ударно-вращательном бурении. Лез вие долота выходит из углубления, образованного при воздействии уда ра, на первоначальный уровень Разрушения породы вследствие вра щения не происходит.
Увеличение усилия подачи в этой зоне практически не изменяет объем разрушенной породы от вращатель ного движения, но увеличивает об щие затраты энергии вследствие тре ния лезвий о забой. Поэтому это приводит к увеличению объемной ра боты разрушения и абразивного из носа лезвий.
DeeSoe даВлеше, кгс
Рис. 155. Тр и зоны осевых дав лений пр и вращательно-ударном бурении (AfС р— крутящий момент; h — глубина внедрения за одно вращение; о — энергоемкость бу
рения)
Зона I I средних осевых давлений: для пород средней крепости 100—750 кгс, а для крепких пород 250—1250 кгс. В этой зоне разру
шение породы происходит как в результате |
ударного внедрения, |
так и вращательного движения. |
|
После динамического внедрения в породу |
при вращении лезвие |
отделяет от забоя дополнительный объем породы. При вращении инструмента происходит постепенное уменьшение величины скола, так как усилие подачи недостаточно для удержания инструмента на постоянной глубине внедрения. Это повторяется после каждого удара. Сопротивление вращению бура периодически меняется, а на забое образуется реечная асимметричная поверхность.
Увеличение усилия подачи в этой зоне приводит к увеличению эффективности воздействия инструмента на породу в результате вра щения, а объемная работа разрушения уменьшается.
Зона I I I больших осевых давлений: для пород средней крепости более 750 кгс и для крепких более 1250 кгс. В этой зоне основное разрушение породы происходит в результате вращательного движе ния инструмента. Вследствие меньшего влияния на процесс ударного воздействия объемная работа разрушения увеличивается с увеличе нием усилия подачи.
Во всех трех зонах увеличение усилия подачи приводит к увели чению углубления бура за одно вращение. Предельно возможные усилия подачи при вращательно-ударном бурении определяются прочностью и износостойкостью бурового инструмента.
Сравнивая вращательно-ударное бурение с вращательным и удар ным, можно отметить следующие его преимущества применительно к породам средней крепости:
по сравнению с вращательным бурением — большая прочность и износостойкость буровых долот, большая скорость бурения при меньшем расходе инструмента;
по сравнению с ударным — большая износостойкость буровых долот, более высокая скорость бурения, возможность регулиро вания осевого усилия и скорости вращения штанги в соответствии
скрепостью породы.
Кнедостаткам машин вращательно-ударного бурения следует отнести: большой расход энергии, недостаточную эффективность бу рения весьма крепких пород; большие габариты и вес машин.
Рационально применение вращательно-ударного бурения в поро дах с / = 5 —14.
Величину энергии единичного удара и число ударов на одно вра
щение при бурении долотами |
диаметром |
42 мм рекомендуется ре |
||||
гулировать с изменением крепости породы |
(табл. 35). |
|||||
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 33 |
Рекомендуемые |
значени я энергии единичного |
удара |
||||
|
и их числа |
н а |
одно вращени е |
|
||
Коэффициент |
Энергия |
единичного |
Число ударов на |
Расстояние по |
||
периферии шпура |
||||||
крепости пород / |
удара, |
кгс-м |
|
одно вращение |
между смежными |
|
|
|
|
|
штанги |
ударами, мм |
|
6 - 1 2 |
3 - 4 |
|
10 - 1 2 |
10 - 13 |
||
12—16 |
4 - 7 |
|
15 - 2 0 |
6 - 8 |
||
16 - 2 0 |
7 - 9 |
|
25—30 |
4 - 5 |
||
Перспективность вращательно-ударного бурения пород в зна чительной степени зависит от стойкости бурового инструмента, кото рый необходимо совершенствовать с целью установления лучших схем передачи энергии при рациональной форме трансформируемого в штанге импульса, резкого повышения его стойкости применением высококачественных сталей и твердых сплавов и улучшения техно
логии изготовления. |
|
Перспективны работы по созданию гидравлических машин |
вра |
щательно-ударного действия, для работы которых не требуется |
сжа |
тый воздух. Рекомендуемые значения энергии единичного |
удара |
и числа ударов на одно вращение для коронок вращательно-ударного бурения диаметром 42 мм, для работы которых не требуется наличие сжатого воздуха, приведены в табл. 35.
Г л а в а Х Н І БУРЕНИЕ СКВАЖИН ШАРОШЕЧНЫМИ ДОЛОТАМИ
§ 73. Шарошечные буровые станки для подземных горных работ
Станки для подземных работ должны быть маневренны, транс портабельны по выработкам, иметь минимальные габариты и созда вать высокие осевые давления.
Впервые бурение скважин шарошечными долотами в подземных условиях в 1952 г. было произведено станком СБ-2, созданным на базе станка КАМ-500. В дальнейшем на основе опыта эксплуатации станка СБ-2 в 1954—1955 гг. ВНИИЦветметом разработаны опытные образцы станков СБ-4, СБ-5, БАШ-5А. С учетом опыта работы этих станков институтом Гипромашобогащение был разработан станок БІЇЇ-145 с приданной маслостанцией, а затем более совершенная модель БШ-145м (рис. 156) для скважин диаметром 76—190 мм (табл. 36). Станок разбирают на узлы, удобные для транспортиро
вания, |
а в выработке |
его монтируют |
двое |
рабочих. Производитель- |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 36 |
||
|
Техническая |
характеристика станков шарошечного бурения |
|||||||||
|
|
|
|
для |
подземных горных |
работ |
|
|
|
||
|
Показатели |
|
|
|
СБ-5 |
БШ-145 м |
ЛШС-76 |
|
АБШ-З |
||
Диаметр |
бурения, мм |
|
|
50 |
|
100 |
35 |
|
100 |
||
|
|
145 |
97-190 |
59 - 7 6 |
|
97—145 |
|||||
Максимальное |
осевое |
|
|
1,3 |
|
1,2 |
0,5 |
|
4,5 |
||
давление |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
6 |
|
12 |
3 |
|
tlO |
Скорость вращения инструмента, |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
100 |
|
175 |
200 |
75, |
170—300 |
|
|
|
|
|
|
89 |
|
89 |
— |
|
89 |
|
|
|
|
|
|
1000 |
|
820 |
— |
|
— |
Мощность двигателя |
|
|
|
500 |
|
900 |
840 |
|
450 |
||
|
вращателя, |
|
20 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
14 |
|
13 |
|
20 |
|
Направление |
бурения, |
град . |
. . 0 - 180 |
0 - 36 0 |
0 - 360 |
|
0 - 36 0 |
||||
Сечение |
выработки |
дл я |
разме- |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
2,8 X 2,8 |
3X2, 8 |
2,6 X 2,6 |
2,3 X 2,3 |
||
Т а б л и ц а 37
Техническая характеристика станков шарошечного бурения для открытых горных работ
Показатели 2СБШ-200 СБШ-250 СБШ-250МН СБШ-320 БАШ-320 59BH 5 OR 60R 61В
Диаметр |
бурения, |
мм . . . . |
216 |
243 |
243, 269 |
320 |
320 |
159-229 |
229—270 |
229 - 31 311-381 |
|||
Глубина |
бурения, |
м |
|
|
32 |
32 |
32 |
40 |
30 |
60 |
39 |
45 |
45 |
Направление бурения, град. |
|
90 |
90 - 6 0 |
90 - 6 0 |
90 - 60 |
90 |
90 |
90 |
90 - 6 0 |
90 - 6 0 |
|||
|
|
|
|
|
22 |
30 |
30 |
60 |
70 |
22,7 |
29,4 |
40 |
40,5 |
Скорость |
вращения |
долота, |
15 - 77 . |
81, 157 |
30-150 |
30, 50, |
0—200 |
25-116 |
0 - 10 0 |
0 - 10 0 |
0—100 |
||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
30-152, |
|
|
80, 130 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
64-316 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Производительность |
компрес- |
20 |
18 |
25 |
48 |
40 |
13,9-25,2 |
2X3 0 |
36 |
2X36 |
|||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
1,1 |
8 |
8 |
20 |
1 |
1,5 |
10 |
15,3 |
15,3 |
|
Мощность привода |
вращателя, |
28, |
40 |
75 |
60 |
130 |
100 |
37 |
55,1 |
79 |
2X79 |
||
|
|
|
|
||||||||||
Крепость |
буримых |
пород, /. |
6—12 |
10 - 16 |
10 - 16 |
14 - 20 |
14 - 20 |
— |
— |
— |
— |
||
Сменная |
производительность, |
80—30 |
60 - 4 0 |
65 - 45 |
100—60 |
50—30 |
— |
— |
—. |
— |
|||
|
|
|
|
||||||||||
Установленная мощность, кВ т |
168 |
322 |
|
610 |
458 |
|
220,6 |
— |
480 |
||||
Основные |
размеры, мм: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
12170 |
14 450 |
|
22 000 |
17190—2470 |
14000 |
16 500 |
23 200 |
23 200 |
|
|
|
|
|
5650 |
7820 |
|
10 200 |
11 255 |
4200 |
10300 |
11400 |
11400 |
|
|
|
|
|
4250 |
4750 |
|
5450 |
5600 |
9200 |
4700 |
5800 |
5800 |
|
|
|
|
|
|
30 |
55 |
65 |
120 |
98 |
31 |
58,8 |
70 |
85 |
