Бурение шпуров

При проведении горизонтальных выработок бурение шпуров занимает 40—45%, а в особо твердых породах — до 75% времени проходческого цикла и наряду с уборкой породы является трудоемким процессом, механизация которого имеет решающее значение для повышения скоростей проходки.

Для бурения применяют бурильные машины ударно-поворотного, вращательного или вращательно-ударного действия.

При ударно-поворотном бурении поршень-боек, совершающий в цилиндре пневматического перфоратора возвратно-поступательное движение, наносит частые удары (до 3000 в минуту) по хвостовику рабочего инструмента — бура, прижимаемого к забою шпура осевым усилием до 200 кгс. При прямом ходе поршня коронка бура внедряется в породу, а при обратном ходе поворачивается на небольшой угол, скалывая породу на части сечения шпура.

Пневматические перфораторы просты, безопасны в обращении, создают на буровую коронку значительное удельное усилие, но при обратном ходе не внедряют инструмент в породу, обладают низким к.п.д. и требуют наличия компрессорной установки.

При вращательном бурении разрушение породы производится непрерывно резцом, прижатым к дну шпура. Электросверла имеют высокий к.п.д., обеспечивают значительную производительность бурения и не требуют создания компрессорного хозяйства, но применимы в малоабразивных породах, мягких передней крепости, так как в менее благоприятных условиях вызывают сильный износ резцов.

При вращательно-ударном бурении разрушение породы производится прижатой к дну шпура коронкой, внедряющейся в породу под действием большого статического осевого усилия (до 1,2 тс) и большого числа ударов (до 4000 в минуту), наносимых пневматическим ударным узлом машины. Машины этого типа весьма производительны в породах средней крепости, но сложны и имеют большую массу.

При ударно-поворотном бурении происходит наименьший износ буровых коронок, непосредственно разрушающих породу, при вращательном бурении — наибольший. Этим определяются границы наиболее рационального применения бурильных машин различных типов в зависимости от величины коэффициента крепости породы: вращательные — в малоабразивных породах при f ≤ 8, вращательно-ударные при f = 8÷16, ударно-поворотные при f = 6÷20.

Пневматические перфораторы. В зависимости от условий применения (способ установки и подачи, т.е. прижатия бура к дну шпура) пневматические перфораторы делят на ручные, телескопные и колонковые.

Ручные перфораторы, применяемые в средней крепости и крепких породах, поддерживаются в рабочем положении специальными приспособлениями-поддержками и подаются вперед усилием рабочего или давлением сжатого воздуха. Эти перфораторы делят на легкие (масса до 20 кг), средние (до 25 кг) и тяжелые (до 30 кг); они потребляют до 3,5 м³/мин сжатого воздуха.

Телескопные перфораторы составляют одно целое с цилиндрической стойкой, раздвигаемой давлением сжатого воздуха и обеспечивающей, таким образом, подачу вперед. Их применяют для бурения шпуров снизу вверх, при этом стойка перфоратора упирается в пол выработки.

Колонковые перфораторы являются наиболее тяжелыми и применяются в очень крепких породах. Их подача осуществляется перемещением на специальных салазках механическими и пневматическими устройствами (автоподатчиками). Масса колонкового перфоратора (вместе с салазками) достигает 75—100 кг, а расход сжатого воздуха составляет 3—5 м³/мин.

Производительность бурения находится в зависимости от массы перфоратора и давления сжатого воздуха и возрастает с их увеличением. Поэтому в трудно буримых породах, а также для бурения глубоких шпуров, имеющих увеличенный диаметр, целесообразно применять тяжелые перфораторы, имеющие большую производительность.

Давление воздуха должно быть не менее 6 кгс/см². Чрезмерное повышение давления сжатого воздуха (до 8 ат) нецелесообразно, так как ведет к усиленному износу бурового оборудования.

Перфоратор выбирают в зависимости от твердости породы, глубины и диаметра шпуров, размеров выработки и способа ее проходки. Ручные перфораторы требуют меньших затрат времени на перестановку и позволяют производить частичное обуривание забоя до полной уборки породы, т.е. совмещение двух важных проходческих операций.

Колонковые перфораторы обладают большей производительностью, чем ручные, и обеспечивают более точное расположение шпуров, что особенно важно при обуривании прямых врубов. Их применение обязательно в очень твердых породах, при бурении глубоких (более 3 м) шпуров и шпуров большого диаметра (более 50 мм). Особенно целесообразны колонковые перфораторы при применении буровых рам и подмостей, облегчающих их перестановку в забое. Бурение колонковыми перфораторами, смонтированными на различных поддерживающих устройствах, требует, как правило, завершения работ по уборке породы, т.е. предварительной очистки забоя.

В последние годы широкое распространение получили ручные высокочастотные перфораторы (дающие до 3500 ударов в минуту), обладающие повышенной производительностью. Увеличение частоты ударов бойка достигается за счет уменьшения хода поршня при одновременном увеличении силы удара вследствие большего диаметра поршня. Применение высокочастотных перфораторов обеспечивает повышение скорости бурения в 2—3 раза при условии создания достаточного усилия подачи. Благодаря небольшой массе (до 25 кг) для их поддержки во время бурения не требуется сложное оборудование и создается возможность их удобного маневренного использования.

Легкие и средние ручные перфораторы обычно применяют в легкобуримых породах. В труднобуримых породах VIII и более высоких категорий следует применять ручные высокочастотные тяжелые и колонковые перфораторы.

При подборе бурового оборудования необходимо иметь в виду, что отдача и вибрация бурильных машин вредно влияют на организм человека и в неблагоприятных условиях могут вызвать так называемую вибрационную болезнь. Особенно интенсивно воздействие вибрации при применении высокочастотных перфораторов. Поэтому даже легкие перфораторы этого типа следует обязательно устанавливать на поддержках.

Пункт 12

Дата добавления: 2015-08-10