Підготовка гірських порід до виймання

Підготовка гірничих порід до виймання здійснюється у відповідності до техніки та технології, що застосовуються. Звідси випливають відповідні параметри технологічних процесів: буріння, схеми комутації та підривання гірських порід.

Буріння свердловин. На практиці застосовують такі основні способи буріння шпурів і свердловин:

1) вогневий,

2) обертовий;

3) ударний;

4) обертово-ударний.

При вогневому бурінні руйнування гірських порід здійснюється за рахунок напруг, які виникають у них під впливом високої температури газового струму. Руйнуючим інструментом є термобур, в якому змішується пальне та окислювач. Внаслідок цього утворюється високотемпературний газовий струмінь, який при переході через сопловий апарат досягає швидкості за межами звуку (на „ПівдГЗК”).

При обертовому бурінні бурова машина обертає інструмент навколо осі й одночасно з зусиллям подає його на вибій. Лезо інструменту сколює, зрізає тонкий шар породи, поступово утворюючи циліндричну порожнину.

При ударному бурінні масив у перерізі свердловини або шпуру руйнується енергією удару великої сили, який наноситься лезом бурового інструменту. Після кожного удару інструмент обертається на деякий кут і новий удар наноситься по новому місцю. Значна сила удару та їх висока частота забезпечують ефективне буріння порід та руд різної міцності до дуже міцних.

Суттєвість обертово-ударного способу буріння полягає у комбінації вказаних способів: буровий інструмент обертається навколо осі з додатком значного осьового навантаження (обертовий спосіб) і нанесенням періодичних (до 2 тис. разів за хвилину) ударів великої потужності (ударний спосіб), що забезпечує ефективне руйнування у масивах великої міцності.

Діаметр свердловин потрібно обирати з урахуванням фізико-технічних характеристик порід, потрібного ступеня їх подрібнення та об’єму гірничих робіт. На кар’єрах в основному застосовують свердловини діаметром 100-320 мм. Свердловини малого діаметру застосовують для міцних трудно вибухових порід, а свердловини великого діаметру – для порід легко та середньо вибухових із використанням потужного вантажного устаткування.

Бурові станки на відкритих гірничих роботах.

1. Шнекові станки обертової дій мають робочий орган у вигляді бурового поставу (органу) шнекових штанг з ребордами гвинтової форми і бурової коронки – різця, армованого лезами або штирями з твердого сплаву. При обертанні бурового поставу з частотою 120-220 обертів за хвилину і під дією зусилля подачі різець руйнує породу у вибої свердловини, а буровий дрібняк за допомогою шнека або шнеково-повітряним способом видається на поверхню. Залежності від бурильності порід користуються різцями різних типів. Стійкість різців досягає 1000 метрів, стійкість штанг 1000-4000 метрів.

Станки шнекового буріння використовуються для буріння вертикальних і похилих свердловин діаметром 160 мм і глибиною до 24-32 метрів на вугільних кар’єрах і при розробці неміцних будівельних порід (мергель (ракушечник), м’який вапняк та ін.). Станки характеризуються простотою конструкції та експлуатації.

Шнекові станки бувають: СБР-160Б-32 (станок буровий різальний діаметром свердловини 160 мм і глибиною 32 м), 2СБР-160-24.

2. Станки шарошкового буріння мають у якості робочого органу конусоподібні шарошки з зубами або штирями з твердого сплаву, що обертається на опорах долота. При обертанні долота шарошки перекочуються по вибою свердловини і під дією зусилля подачі руйнують породу, роздавлюючи, розколюючи і частково розтираючи її. Часточки породи, що відділилися, виносяться зі свердловини стисненим повітрям або водоповітряною сумішшю. Обертання та зусилля подачі на шарошкове долото передають пустотілі штанги, по яких поступає повітря для охолодження долота і для очищення вибою (див. рис. 3.1).

Швидкість буріння залежить від зусилля подачі на долото, частоти його обертання і витрати повітря, що подається у свердловину. На практиці частота обертання бурового інструменту складає 50-200 оборотів за хвилину, а зусилля подачі 120-600 кН (кілоньютонів). Технічна продуктивність шарошкових станків у міцних скельних породах складає 15-30 метрів за годину.

За масою і розвиваючому зусиллю подачі станки шарошкового буріння поділяються: на легкі (типорозміри СБШ-160, СБШ-200) з масою 55-60 тон;

Рис. 3.1. Схема бурового станка СБШ

1- ходова частина; 2 – робочий орган; 3 – гідросистема; 4 – пневмосистема;

5 – пиловловлювача установка; 6 – кабіна управління; 7 – машинне приміщення; 8 – мачта.

середні (типорозміри СБШ-250) з масою 60-80 тон; важкі (типорозміри СБШ-320, СБШ-400) з масою 110-150 тон. Легкими станками бурять свердловини діаметром 160-200 мм, середніми – 250 мм, важкими – 320-400 мм. Глибина свердловин від 20 до 60 метрів. Станки шарошкового буріння найбільш поширені і застосовуються для міцних скельних порід з коефіцієнтом міцності за шкалою проф. Протод’яконова 8-18 (максимальне значення 20).

3. Пневмоударні станки. Буріння такими станками засноване на руйнуванні породи за допомогою заглибленого пнемо ударного механізму, робота якого полягає у тому, що стиснене повітря, яке надходить по буровій штанзі, приводить до зворотно поступального руху поршенів з бійком, який наносить удари по хвостовику бурової коронки. Руйнування породи відбувається як в момент удару по хвостовику, так і в інтервалах між ударами в результаті сколювання породи лезами бурової коронки, що обертається. Частота ударів поршня за хвилину складає 1700-2500. Бурова дрібнота видаляється із свердловини стислим повітрям або водоповітряною сумішшю.

Пневмоударні станки призначені для буріння свердловин у трудно бурильних породах. Для буріння свердловин використовуються коронки 85-200 мм.

Пневмоударні станки поділяються: 2СБУ-100-32, 2СБУ-125-32, СБУ-160-18, СБУГ-200-36 (гідравлічний), 2СБУШ-160-36.

4. Станки вогневого буріння (СБО). Породоруйнівним інструментом служить термобур, який обертається і робота якого полягає у тому, що у камері згорання вогнеструменого пальника змішується пальне і окислювач та утворюється високотемпературний газовий струмінь, який проходить через сопловий апарат і набуває надзвукової швидкості. Охолодження пальника здійснюється водою і стисненим повітрям.

У ролі пального використовують гас і дизельне пальне, окислювачем є кисень або стиснене повітря.

Найбільш ефективно застосовується вогневе буріння в окислених і не окислених монолітних залізистих кварцитах, мілко зернистих кварцитах. Швидкість вогневого буріння складає 8-10 метрів за годину. Область використання станків вогневого буріння обмежена (3-4% порід від загального об’єму гірської маси, що розробляється гірничими підприємствами).

Станки вогневого буріння бувають наступних типорозмірів: СБО-2 (маса 40 тон), СБО-5 (маса 20 тон).

Перфоратори та буріння шпурів на підземних гірничих роботах.

Буріння шпурів обертовим способом виконується за допомогою бурових машин-свердел з електричним пневматичним та гідравлічним приводом. Буріння шпурів ударним способом виконують за допомогою пневматичних бурових машин, які мають назву – перфоратори.

1. Телескопні перфоратори (див. рис. 3.2.) призначені для буріння вертикальних і круто похилих шпурів при проведенні підняттєвих (восстающих) виробок та на очисних роботах.

Рис. 3.2. Телескопний перфоратор

1- перфоратор; 2 – телескопна колонка; 3- стиснене повітря; 4- вода

Особливість їх полягає у тому, що в одній машині поєднані конструктивно власне перфоратор та поршневий подавач-телескоп, за допомогою якого перфоратор під час буріння безперервно подається вгору, створюючи осьове навантаження.

Телескопічні перфоратори випускаються вагою від 30-48 кг та числом ударів 2600-2700 за хвилину.

2. Колонкові перфоратори (рис. 3.3.). Це потужна бурильна машина вагою до 50-150 кг. Особливість її конструкції у порівнянні з переносними – це відсутність поворотного механізму. Замість цього вбудований пневмонічний реверсивний обертувач, який забезпечує незалежне обертання бурового інструменту і робить можливим виконувати буріння ефективним обертово-ударним способом.

Рис. 3.3. Колонковий перфоратор:

1- бур; 2- полозки; 3 – колонка; 4 – перфоратор; 5 – автоподавач; 6 - лебідка

Для створення необхідного зусилля подачі на вибій ці перфоратори встановлюють на подаючий пристрій, який складається з полозків, авто подавача з пнемо приводом і подаючого механізму ланцюгового, гвинтового або поршневого типу. Перфоратор разом з подаючим пристроєм установлюють для роботи на розпірну колонку (гвинтову або пневматичну), яка устаткована ручною лебідкою для підйому і утримання перфоратору на необхідній висоті.

Такі бурові установки застосовують для буріння шпурів у міцних породах і свердловин діаметром до 80 мм на очисних роботах. Серійно випускається ряд бурових установок, наприклад КБУ-50, КБУ-80 (колонкова бурова установка, 50 діаметр шпура).

3. Самохідні бурові установки. Це самохідна платформа, на якій змонтовано 2-4 гідравлічних маніпулятора, оснащених автоподавачами і гідравлічними масляно напірними станціями. Вони дозволяють полегшити працю гірника і підвищити її продуктивність.

Самохідні бурові установки виготовляються на рейковому, гусеничному, пневматичному ході і оснащуються декількома потужними буровими машинами. Їх застосовують при великому обсязі бурових робіт при проведенні горизонтальних виробок та на очисних роботах. За допомогою таких бурових установок можна обурювати вибої шириною 3,5-7 м та висотою 3-7м.

Вибухові речовини (ВР) та засоби підривання.

Вибухові речовини, які використовуються у промисловості, розподіляють на промислові, призначені для формування зарядів ВР у масивах порід, та ініціюючі, для виготовлення засобів підривання.

Промислові ВР випускають у паперових, просочених парафіном патронах, у пресованому і порошкоподібному вигляді, а також розсипаними у вигляді гранул у паперових або поліетиленових мішках.

Відомо велику кількість різних за складом і властивостями ВР, але на практиці на гірничих роботах в основному застосовують аміачно-селітряні ВР, які є механічними сумішами аміачної селітри з різними добавками (рис. 3.4.). Як добавки використовують деревинну муку, сажу, алюмінієву пудру, дизельне пальне, деякі нітропохідні (тротил, гексоген тощо).

До ініціюючих ВР відносять:

1) капсуль-детонатор, який являє собою паперову або металеву гільзу з запресованим зарядом ініціюючої ВР, такої як азит свинцю; гримуча ртуть, тетрил;

2) вогнепровідний шнур (ВШ) необхідний для передачі іскри до капсуля-детонатора, це шнур діаметром 5-6 мм, серцевина якого складається із пороху з напрямними нитками, покрите декількома шарами оплетення із бавовняно-паперових ниток із смолою або асфальтом, швидкість горіння 1 см за секунду;

3) детонуючий шнур (ЗШ) служить для передачі детонації на відстань і одночасного підривання групи зарядів ВР від одного детонатора, побудований аналогічно до вогнепровідного шнура, але його серцевина складається із ініціюючих ВР, швидкість детонації 6000-8000 м за секунду;

4) електродетонатори бувають миттєвої, сповільненої та коротко сповільненої дії, які ініціюють заряд ВР миттєво або сповільнено до декількох секунд;

Рис. 3.4. Схема аміачно-селітрових ВР

5) електропідривання зарядів ВР виконують за допомогою електродетонаторів, які складаються із капсуля-детонатора і електрозапалювача.

Технологічні схеми комутації вибухової сітки свердловин при коротко-сповільненому вибуху

На відкритих гірничих роботах застосовують багаторядне підривання з відповідними схемами комутації (з’єднання) (див. рис. 3.5):

1) порядна;

2) врубова з поздовжнім врубом;

3) врубова з поперечним врубом.

При порядних схемах інтервал сповільнення між суміжними рядами складає 25-75 мілісекунди.

Свердловини буряться на всю висоту уступу (зазвичай 15 м) плюс перебур 3 м. Окрім цього, виконують набійку (6 м) свердловини, що підвищує якість подрібнення, зменшує викид породи і величину ударної повітряної хвилі. Для набійки використовують буровий дрібняк, хвости збагачувальних фабрик, мілку породу, пісок тощо.

Рис. 3.5. Схема комутації вибухової сітки при коротко-сповільненому вибуху: а) – порядна; б) - врубова з повздовжнім врубом; в) – врубова з поперечним врубом; 1- капсуль-детонатор; 2 – коротко сповільнювач

Поиск по сайту: