Файл: Кутузов, Б. Н. Взрывные работы учебник.pdf

из взрывного бура, расположенного над забоем, производится подача жидких компонентов ВВ (горючего и окислителя) на забой и формирование плоского заряда,взрыв которого вызывается впрыски­ ванием инициатора (сплава калия и натрия). Опытные работы послед­ них лет показали, что при взрывном бурении на забое может быть достигнута чрезвычайно высокая мощность и получены скорости проходки 30—60 м/ч, недоступные для механических способов буре­ ния, особенно в крепких породах.

При электроимпульсном бурении разрушение породы происходит за счет электрического пробоя участка забоя скважины высоко­ вольтным (до 200 кВ) разрядом. Мгновенно выделяемая энергия в канале пробоя разрушает породу, которую с забоя удаляют с по­ мощью солярового масла или воды.

ИГД им. А. А. Скочинского, НИИКМА им. А. Д. Шевякова проведены работы по созданию и исследованию комбинированного ударно-шарошечного инструмента для бурения скважин диаметром 160—200 мм. Перспективные работы проводятся институтом Гипромашобогащение, МГИ, НИПИГормаш по созданию комбинирован­ ных станков для термо-шарошечного способа бурения скважин. Рядом организаций создаются станки для расширения заряжаемой части скважин комбинированными способами, а также станки для взрывного бурения.

§ 5. Вращательное бурение шпуров

Вращательный способ применяется только при бурении шпуров в некрепких породах (в угольных пластах, глинистых и песчанистых сланцах) с коэффициентом крепости по шкале проф. М. М. Протодьяконова до 6. В более крепких породах бурение производят удар­ ными способами.

Машины вращательного бурения в мягких породах работают с высокой производительностью, издают значительно меньший шум, чем ударные. По роду потребляемой энергии они делятся на пневма­ тические, электрические и гидравлические, а по мощности и спо­ собу установки — на ручные и колонковые.

Ручные машины массой до 20 кг предназначены для бурения шпуров диаметром до 46 мм и глубиной до 2 м в мягких породах при осевом давлении до 30 кгс и имеют мощность двигателя до 1,5 кВт. Сверление ими производится с руки или со вспомогательной легкой распорной колонки.

Колонковые сверла являются более мощными буровыми маши­ нами массой 100—120 кг с двигателем мощностью от 2,5 до 5 кВт. Они применяются при сверлении шпуров и скважин диаметром до 50 мм, глубиной до 5 м и более в породах с коэффициентом крепости до 8.

Ручные электросверла ЭР-15, ЭР-16, СЭР-19М (рис. 3) принци­ пиально выполнены одинаково и отличаются только некоторыми

29

30

параметрами (табл. 5). Эти электросверла состоят из электродви­ гателя, редуктора, шпинделя, пускового устройства, вентилятора, закрепленного на свободном конце вала электродвигателя, кожуха и вводной муфты. Электродвигатель имеет литой алюминиевый

Рис. 3. Ручное электросверло

корпус с ребрами для лучшего охлаждения. Для удобства работы на ручном электросверле на передней крышке предусмотрены две

Рис. 4. Колонковое электросверло

рукоятки. На правой рукоятке имеется рычаг, при нажатии на который срабатывает пусковое устройство.

31

Ручные сверла с принудительной подачей ЭРП18Д-М, СРП-1, СВП-1 могут работать как с рук, так и с легких раздвижных колонок. Для обеспечения принудительной подачи служит специальный

механизм, который находится на корпусе редуктора и состоит из червячной пары и барабана с тросиком, закрепляемым на забое специальным крючком. При работе сверла происходит натяжение

Осевое усилие шпинделя на забой может регулироваться спе­ циальным механизмом в широких пределах (200—1500 кгс), что

32

дает возможность легко подбирать необходимый режим работы сверла в зависимости от крепости породы-

Буровой инструмент. При вращательном бурении шпуров при­ меняются резцы со стальными лезвиями (рис. 5, а, б) или с армиро­ ванными пластинками твердого сплава (рис. 5, в, г, д). Для армиро­ вания лезвий применяют пластинки из твердых сплавов ВК6В, ВК8, ВК8В.

Витые штанги для вращательного бурения шпуров изготовляют из полосовых сталей У7, У10 ромбического (рис. 6, а), прямоуголь­ ного (рис. 6, б) и круглого (рис. 6, в) сечений. При вращательном бурении с промывкой водой применяют шестигранные или круглые штанги с центральным отверстием диаметром 6—8 мм. Соединение резцов со штангами аналогично соединениям бурового инструмента, предназначенного для ударного бурения.

tte

Рис. 7. Механизм разрушения породы при вра­ щательном бурении

Механизм и закономерности разрушения породы. Процесс разру­ шения породы лезвиями резца при вращательном бурении состоит в последовательном периодическом сколе (/, II) определенных объемов породы в виде элементов стружки (рис. 7, а). При этом скол происходит за счет давления определенного объема разруша­ ющей породы (главного объема давления) перед передней гранью лезвия резца. Подтверждением такой последовательности разруше­ ния служит график потребляемой мощности N двигателем сверла с резкими колебаниями во времени t от минимума до максимума (рис. 7, б). В процессе образования объема давления перед передней гранью сопротивление продвижению лезвия и потребляемая мощность резко увеличиваются, а в момент скола потребляемая мощность снижается до минимальных величин.

С увеличением осевого давления для определенной породы ско­ рость бурения увеличивается до некоторого предела, при котором дальнейший рост скорости замедляется из-за недостаточного удале­ ния продуктов разрушения с забоя (рис. 8, а). Наилучшие условия для бурения на участке II, где скорость увеличивается пропорцио­ нально осевому давлению Р0с. При малых значениях Рос (участок I)

разрушение носит характер истирания и неэффективно для бурения. При чрезмерно больших Рос (участок I I I ) абразивный износ и число

и возникают вибрации, при кото­ рых бурение невозможно (рис. 8, б). С увеличением крепости породы рациональные значения осевых давлений возрастают, а скорости вращения уменьшаются (рис. 8, в).

Во всех случаях целесообразно применять максимально возмож­ ные по техническим характеристи­ кам сверл осевые давления, а ско­ рости вращения выбирать из до­ пустимого уровня вибраций при бурении. С увеличением крепости пород снижается скорость буре­ ния, а удельный износ инструмен­ та растет. Технико-экономическим анализом определяется рациональ­ ная область применения враща­ тельного бурения шпуров.

Практическое отсутствие пыления при бурении, небольшой шум и незначительные вибрации, ис­ пользование дешевой электроэнер-

Рис. 8. Закономерности разрушения по­ роды при вращательном бурении:

1 — осевые давления; г — скорости враще­ ния; з — удельный износ инструмента

гии позволяют считать вращательное бурение одним из перспектив­ ных способов проходки шпуров в породах невысокой крепости.

§ 6. Ударное бурение шпуров

Перфораторы и каретки. Для ударно-поворотного бурения шпуров применяются пневматические перфораторы. Они имеют меньшую массу на единицу развиваемой мощности, невелики по габаритам и просты в обслуживании. Ими можно бурить шпуры в породах любой крепости при подземной разработке месторождений, а также при отбойке пород на карьерах небольшой производительности и для вторичного дробления негабарита.

34