Файл: Миндели, Э. О. Разрушение горных пород учебное пособие.pdf

Крутящий момент на буре

М = yrljjtg (Y + б), кгс/см,

где dcр — средний диаметр геликоидального стержня, мм; у и б — соответственно угол подъема нарезки поворотного стержня и угол трения гайки о стержень, градус.

Сила удара, которая передается поршнем-ударником через проме­ жуточный элемент (бурильную штангу, наковальню) к инструменту долотчатой формы, подсчитывается по формуле Е. В. Александрова и В. Б. Соколинского

F = 2РС(sf+Sz) v° ^ “ е~Фд<)’ КГС’

Эквивалентный диаметр цилиндра бурильного молотка

£ э = 1/Д 2- $ р ,

где D — диаметр цилиндра бурильного молотка, см; <2ср — средний диаметр геликоидального стержня, см.

Оптимальное усилие подачи (нажатия) на бурильный молоток

Qom = kpD%,

где р — давление сжатого воздуха, кгс/см2; к — коэффициент про­ порциональности; для короткоходовых бурильных молотков к =

=0,32, а для длинноходовых к = 0,345.

Норму выработки бурильщика в шпурометрах в смену подсчиты­

вают по формуле

ТТ__ Уем---(Гп. з~ЬГр. п)

где Ти з и Тр п — продолжительность соответственно подготовитель­ но-заключительных и регламентированных перерывов в работе, мин; котд — коэффициент, учитывающий отдых бурильщиков, котД = 1,1; tBCи г, — вспомогательное и чистое время на бурение 1 м шпура, мин.

§ 12. Режимы ударно-поворотного бурения

Режимы ударно-поворотного бурения определяются эксперимен­ тально или на основании инженерных расчетных зависимостей, обобщающих опыт работы бурильных машин.

При бурении осевое давление на ручные машины создается ра­ бочим (в специфических условиях проходки) или механическим

55

податчиком. Рекомендуется определять оптимальное усилие подачи по следующим эмпирическим формулам;

для бурения горизонтальных шпуров

P — 0,5pF— 2sMn2, кгс;

для бурения наклонных шпуров

Р = 0,5pF — 2sMn\± (?sina, кгс,

где р — давление сжатого воздуха в сети, кгс/см2; F — площадь поршня при рабочем ходе, см2; s — амплитуда отхода корпуса бу­ рильного молотка н бура от забоя шпура, s = 1 3 мм; М — масса бурильного молотка и движущихся с ним деталей, кг; Q — масса бурильного молотка и поршня пневмоподатчика (или приведенная масса пневмоподатчика), кг; ос — угол наклона оси шпура к гори­ зонту, градус.

Масса бурильного молотка и поршня прибавляется при бурении шпуров вверх и вычитается при бурении шпуров вниз.

Усилие подачи можно подсчитать также по формуле, которая учитывает форму и диаметр коронки,

где R — коэффициент, учитывающий диаметр и форму коронки и определяемый по данным, приведенным в табл. 9; Р г и Р% — сила, движущая поршень бурильной машины соответственно вперед и назад.

На рис. 13 показана зависимость скорости бурения от усилия

усилием подачи и низкой скоростью бурения. Амплитуда отскока штанги большая. Общее время контакта лезвия коронки с поверх­ ностью породы непродолжительно; поршень совершает много «холостых» ударов в период отсутствия контакта коронки с породой. Бурильщик испытывает значительную нагрузку из-за больших вибраций машины и быстрее устает, при этом часты поломки бура.

Т а б л и ц а 9

56

II у ч а с т о к к р и в о й характеризуется оптимальным усилием подачи, обеспечивающим максимальную скорость бурения, минимальный отскок машины и лучшую передачу энергии в системе

же глубина шпуров для бурильных машин не оказывают суще-

сжатого воздуха при работе бурильными машинами легкого и тя­ желого типа.

§ 13. Скорость бурения и физико-механические свойства пород

Физико-механические свойства буримых горных пород оказывают существенное влияние на скорость бурения и износостойкость коро­ нок. Скорость бурения в зависимости от классификационного пока­

57

зателя пробы на дробимость утах может быть определена по фор муле Л. И. Барона и Н. С. Родионова

характеризующий сопротивляемость пород динамическому разру­ шению по методу дробимости, см3; к — эмпирический коэффициент, равный 0,003.

Продолядательность бурения 1 м шпура в зависимости от динами­ ческой прочности породы подсчитывают по формуле М. М. Протодьяконова (младшего) и Н. А. Кудри

<*2(/Д + 8,6)

мин,

2900./V

где d — диаметр коронки, мм; /д — показатель динамической проч­ ности породы, определяемый по методике М. М. Протодьяконов а (младшего); N — мощность бурильной машины, кВт.

В указанных формулах используются показатели сопротивля­ емости породы дпнамическому разрушению, которые более точно отражают особенности ударно-поворотного бурения.

§ 14. Скорость бурения, диаметр и глубина шпура

Исследованию механической скорости бурения в зависимости от диаметра шпура посвящены многочисленные теоретические и экс­ периментальные работы.

Проф. Н. С. Успенский показал, что в равных условиях сопро­ тивление разрушаемой буром породы прямо пропорционально ква­ драту диаметра шпура.

В результате проверенных исследований установлено, что изме­ нение скорости бурения от диаметра шпура подчиняется зависимости вида

В этой формуле показатель степени гг = 1,8 был получен в усло­ виях опыта для быстроударного перфоратора, а показатель степени п = 2,5 — для перфоратора с обычным числом ударов.

Изменения значений показателя п в формуле (IV. 1), вычислен­ ные для конкретных условий экспериментов, указывают на много­ образие влияющих факторов; точное значение п может быть устано­ влено только в конкретных горнотехнических условиях экспери­ ментальным бурением при стандартном режиме работы бурильной установки.

58

В равных условиях интенсивность снижения скорости бурения при увеличении диаметра шпура зависит от соотношения техниче­ ских параметров бурильной машины, геометрии коронки, крепости породы и т. д.

Объемную скорость бурения в единицу времени определяют произведением линейной скорости на площадь поперечного сечения

шпура:

Е,пгсм/см г

w = -J устdCT4с”,

где w — объемная скорость буре­ ния, сма/с.

Определение Ударного рас­ хода энергии рекомендуется вы­ полнять по формуле канд. техн. наук Н. С. Родионова

Е = n4tV ,lc’ кгс‘м/см3’(Iv-2)

где Т6ур — время бурения 1 м шпура затупленной коронкой; Т — время бурения 1 м шпура острой коронкой.

Значение At было определено по экспериментальным данным для различных площадок затупления лезвия коронки. Тогда целесо­ образным будет считаться интервал бурения за время At^>T33H, а предельным — равенство At = Гэам.

Опытами установлено, что величина стойкости коронок колеб­ лется от 1 до 10 м и более и зависит от абразивных и прочностных

59