Гірничі роботи, інструменти й машини

Класифікація гірничих робіт. Проходження гірничих виробок здійснюють під час гірничих робіт, які проводяться для відокремлення частини корисних копалин або пустої породи від загального масиву. Гірничі роботи поділяються на ручні, що проводяться ручними та механізованими інструментами; машинні, що проводяться різними механізмами (екскаваторами, бульдозерами, скреперами, шурфопрохідницькими агрегатами тощо); гідромеханічні, які використовують енергію води, що подається до місця роботи гад великим напором; спеціальні, які використовують тепло та холод; підривні, що проводяться за рахунок енергії заряду ВР.

Гірничі роботи із застосуванням ручного інструменту мають малий обсяг, за якого використання механізованого інструменту економічно невигідне. До ручних інструментів належать: лопата, заступ, кайло, клин, молот, лом (рис. 3).

Лопата й заступ використовуються для проведення допоміжних робіт. Заступ — це лопата, лопать і держак якої розміщені в одній площині.

Кайло застосовують при розробці м'яких і розпушених порід, а також для влаштування врубів при подальшому навантаженні. Однобічне кайло (масою 1,5 кг) використовують у підземних, а двобічне (масою 2,5—3 кг) — у поверхневих виробках. Довжина держака становить 650—750 мм. Кайла поділяються на прості та складені. Кайло зі вставним лезом зветься обушком.

Клин, молот, лом застосовують при проходці ламких, тріщи­нуватих і шаруватих порід, а також для вирівнювання кутів і стінок виробки після вибуху. Плоский клин, що закінчується лезом, застосовується при проходці з правильними площинами нашарування, у решті випадків — пірамідальний. Молот має масу 4—6 кг, довжину держака — 500—600 мм. Маса лома становить 7—10 кг, його довжина — 1,4—1,75 м.

Гірничі роботи із застосуванням механізованого інструменту. До механізованих інструментів належать пневматичні лопати, відбійний молоток, пневмолом тощо.

Пневматичні лопати застосовуються для розпушення важких суглинків, гравію, м'яких вапняків, ламких, глин, синіх льодовикових глин та інших порід аналогічної міцності. Продуктивність пневма­тичної лопати в 2,5—3 рази більша ніж ручних інструментів. Рушійною силою пневматичної лопати є стиснене повітря, яке виробляється пересувним або стаціонарним компресором та приводить у дію поршень із бойком у її циліндрі. У втулку нижньої частини циліндра входить шийка лопати. Під дією ударів бойка об шийку в породу входить лопать, після чого, діючи корпусом лопати як важелем, відокремлюють частину породи від масиву.

Пневматична лопата, яку виготовляє завод «Пневматик» (Санкт-Петербург), має довжину 670 мм, масу 8,6 кг, витрачає повітря в межах 0,8—1,0 м3/хв при тискові 53,9 • 102—58,8 • 102 гПа, кількість ударів бойка за хвилину — 1100.

Пневматичний відбійний молоток (рис. 4) застосовують для механізованої проходки у м'яких, твердих, тріщинуватих вапняках, твердих і ламких глинах, мерзлих грунтах тощо. Відбійними молотками проводять відбивання породи, розбивання великих улам­ків, а також забирання бороздових проб. Такий інструмент простий у користуванні, надійний у роботі, підвищує продуктивність праці в 2—2,5 раза порівняно з аналогічними ручними роботами. Принцип дії відбійного молотка подібний до пневматичної лопати. Робочим породоруйнівним інструментом слугує піка. Для твердих і нетрі-щинуватих порід застосовують піки завдовжки 150—250 мм із лезом пірамідальної форми та кутом загострення 60°, для м'яких порід — із добре вираженим кліважем — завдовжки 250—400 мм із лезом ланцетоподібної форми та кутом загострення 25—30°. Кут загострен­ня — це кут між площинами леза піки.

Пневмолом застосовується при проходці гірничорозвідувальних виробок для руйнування та розпушення порід VI—IX категорій, його можна використовувати як пневматичну лопату для розробки м'яких, тріщинуватих і пластичних порід.

Екскаваторні роботи. Екскаватор — машина, за допомогою якої виймають, вантажать гірничу масу та виконують інші земляні роботи. На геологорозвідувальних роботах екскаватори застосовують для проходки канав і траншей у породах І—VI категорій за добувальністю. За характером робочого процесу розрізняють екскаватори перерив­частої дії (одноковшеві) та непереривчастої (багатоковшеві).

Робочий цикл екскаватора складається з головних операцій: черпання грунту (заповнення ковша); переміщення ковша з грунтом до місця розвантаження; розвантаження ковша; повернення ковша у вихідне положення. Одноковшеві екскаватори такі операції роблять послідовно. Це створює повний виробничий цикл. Багатоковшеві екскаватори одночасно виконують усі робочі операції, а також робоче пересування.

Одноковшеві екскаватори (рис. 5) мають: пряму та зворотну механічні лопати, драглайн, грейфер.

Пряма механічна лопата (рис. 5, а) призначається для видобу­вання породи вище рівня установки екскаватора, також застосовується в найрізноманітніших умовах виробництва гірничих робіт у породах різної міцності. При розробці скельних порід механічна лопата править за вантажно-розвантажувальний механізм після попереднього розпушення породи вибухом. Робоче обладнання прямої механічної лопати складається з ковша, рукоятки, напірного механізму, блоків і канатів. Місткість ковша від 0,15 до 3 м3 (і більше).

Зворотна механічна лопата (рис. 5, б) призначається для розробки порід, які містяться нижче рівня установки екскаватора. Ківш, який вибирає породу, переміщується в напрямі екскаватора. Зворотна механічна лопата, що має місткість ковша 0,15—1,0 м, застосовується для проходки канав і траншей невеликого перерізу та глибини.

Драглайн (канатно-скребковий екскаватор) - (рис. 5, г) з місткістю ковша 0,25—1,5 м3 призначений для роботи в породах різної міцності. Він застосовується для розробки вибою згори (нижнім черпанням) із горизонту розташування екскаватора; на неосушених, обводнених або слабких породах, коли встановлення екскаватора на підошві вибою утруднене або неможливе; для проходки канав і траншей у відвал або з вантаженням на транспорт; для виймання грунту з котлованів.

Тягловий трос тягне ківш, який збирає породу; підйомним тросом регулюють гли­бину виїмки, а також піднімають напов­нений ківш. Повертанням стріли оберта­ють ківш до місця його розвантаження. Грейфер (самозахватний ківш) (рис. 5, в) відрізняється від драглайна конструкцією й характером виймання породи. Ківш забирає породу, врізаючись у неї при падінні. Наповнений породою й закритий ківш підіймається й переноситься до місця розвантаження, розчиняється грейфер, і порода скидається по вертикалі. Грейферний екскаватор з місткістю ковша 0,25—1,0 м3 застосовується для виймання грунту з котлованів, для підводних робіт, навантажування та розвантажу­вання сипких матеріалів.

У геологорозвідувальних організаціях найбільшого поширення набули гідравлічні навісні екскаватори на пневмоколісному чи гусеничному ходу, які застосовуються як з прямою, так і зі зворотною (механічною) лопатою, з підвищеною маневреністю, прохідністю, продуктивністю, з використанням навісного робочого обладнання. Існує велика кількість типів і марок сучасних екскаваторів (екскаватори-крани, крокуючі, лазячі тощо). На геологорозвідувальних роботах із багатоковшевих екскаваторів найчастіше застосовуються ланцюгові з нижнім черпанням (рис. 6). Ковші-черпаки ланцюгових екскаваторів закріплені на нескінченному ланцюгу, разом із яким вони переміщуються, одночасно зрізуючи та забираючи породу, яка транспортується до місця її розвантаження (бічного або центрального), місткість черпака від 8 до 2500 л. Найбільшого застосування на розвідувальних роботах знайшли багатоковшеві екскаватори — канавокопачі марок ЕТН-251 та ЕТУ-353.

Екскаватор ЕТН-251 (на базі трактора ТН-54) успішно використо­вується при проходці канав у породах І—II категорій. При глибині канав 2—2,5 м і ширині 0,9 м його продуктивність досягає 180—200 м3 за зміну. Канави прямолінійні, широкі та не потребують у більшості випадків додаткового зачищення. Екскаватор ЕТН-251 чутливий до бічного похилу, що є загальним недоліком усіх екскаваторів. Бічний похил більше ніж 8° призводить до швидкого обвалення стінок канави. При великих бічних похилах належить застосовувати грейфер для розчиски та утворення зрізки — дороги, по якій екскаватором проходиіься канава. Продуктивність грейфера при бічному похилі 15—30° становить від 80 до 125 м/год.

Траншейні екскаватори марки ЕТЦ-205С застосовують для проходки канав у мерзлих грунтах як сезонного промерзання, так і вічномерзлих, а також в особливо щільних талих грунтах і слабких породах (мергель, туф, сланець) при температурі повітря до -40°С.

Базою екскаватора слугує бульдозер Д-687С. Екскаватор споряд­жений робочим обладнанням двох модифікацій: а) основним, яке дає змогу проходити канави завглибшки до 2 м і завширшки до 0,85 м; б) змінним — для проходки канав завглибшки до 1,3 м при ширині до 0,9 м. Робоче обладнання легко демонтується. Машина викори­стовується також як бульдозер. Екскаватор замінює 90—95 робітників. Його продуктивність становить 65—100 м за зміну.

Вибір типу екскаватора залежить від факторів, які необхідно оцінювати й враховувати стосовно конкретних умов його використання. Головні фактори: фізико-механічні властивості порід, водонасиченість, наявність валунних відкладів; рельєф місцевості — розмір поздовжніх і бічних похилів; масштаб і характер робіт.

За допомогою механічних лопат (прямої та зворотної) розробляють породи — від м'яких до важких грунтів, включаючи валунні відклади, але при помірній водонасиченості, витриманих грунтах із достатньою міцністю (несуча здатність — не менша ніж 1,5—2,5 кг/см). При слабкому грунті застосовують щити (настил). Механічна лопата витримує поздовжні похили до 14—15° і бічні до 8—10°. Механічні лопати нормально діють на мерзлих, попередньо розпушених грунтах. Вони також легші у застосуванні за багатоковшеві екскаватори в липких глинистих грунтах. Механічні лопати найчастіше використо­вують для вантаження породи у транспортні засоби.

Канатно-скребковий (драглайн) і грейферний екскаватори реко­мендується застосовувати при слабкому грунті, який не має великих валунів і підвищеної водонасиченості порід. Найкращі результати отримують при проходці траншеї із відвантаженням породи в бортовий відвал.

Багатоковшеві екскаватори успішно застосовуються й у м'яких породах, без великих шматків міцних порід і валунів; у добре витриманих за формою залягання родовищ; у породах помірної водонасиченості, при похилах місцевості — поздовжньому до 10° і бічному до 7—8°. При проходці канав і траншей в основному застосовуються багатоковшеві екскаватори — канавокопачі, які забезпечують проходку виробок завширшки від 0,9 до 1,1 м (і більше) при глибині до 3,5 м (і більше). Використання багатоковшевих екскаваторів особливо економічне при проходці магістральних канав завдовжки понад 100 м. При проходці канав у пухких відкладах із валунами економічно застосовувати одноковшеві екскаватори, тому що при цьому значно знижується продуктивність і частіше стаються поломи багатоковшевих екскаваторів.

На вибір місткості ковша та робочих розмірів екскаватора впливає масштаб роботи (необхідна продуктивність екскаватора); характер робіт (проходка канав, траншей, котлованів або виконання інших земляних робіт) і запланована механізація інших процесів.

У малоосвоєних районах, які не мають місцевих джерел електроенергії, застосовуються дизельні екскаватори, в добре освоєних районах — електричні.

Робота будь-якого екскаватора може проходити зі складанням вибраної породи в бортовий відвал або навантажуванням її в транспортні засоби. Залежно від цього розрізняють роботу екскаватора за безтранспортною та транспортною схемами.

Безтранспортна схема застосовується в разі можливості розмі­щення всього об'єму породи безпосередньо на бортах траншеї. Транспортна схема (в разі неможливості здійснити безтранспортну) з автомобільним або іншим транспортом застосовується при невеликих обсягах робіт і середніх відстанях переміщення — до 100 м (і більше). Безтранспортна схема забезпечує найпростіше й ефективніше про­ходження канав і траншей та найповніше й економічніше використання екскаваторів.

Проходження розвідкових канав і траншей здійснюється одноковшевим екскаватором — зворотною лопатою та ланцюговим багатоковшевим — канавокопачем.

Для захисту розвідкової траншеї від стоку поверхневої води відвали грунту розміщують із нагорного боку траншеї. Якщо робочі розміри багатоковшевого екскаватора не дають змоги пройти траншею до проектної глибини, застосовують комбіновану роботу екскаватора та бульдозера.

Бульдозерні роботи. Тракторний струг-бульдозер складається з трактора та відвального щита (лемеша), що опускається й підні­мається. Опущений леміш заглиблюється в грунт при рухові трактора, зрізає його та пересуває перед собою до місця розвантаження (відвалу). На відвалі леміш піднімається та грунт лишається на місці.

Тракторні струги-бульдозери застосовуються для переміщення грунту на відстань до 100 м (і більше). Бульдозери застосовуються на планувальних роботах, корчуванні пеньків, рубанні дерев, розчистці кущів тощо. На геологічних роботах бульдозери викори­стовуються для засипання шурфів, канав і траншей, на будівництві доріг до бурових вишок і гірничих виробок, для вирівнювання майданчиків для бурових вишок і проходки розвідувальних канав, траншей, розчисток. Особливо ефективне їх застосування при потужності наносів до 1,5 м.

Продуктивність тракторного струга залежить від категорії порід і відстані переміщення. Наприклад, продуктивність бульдозера Д-157 в породах IV категорії з довжиною переміщення 20 м становить 370 м3 за зміну, а зі 100 м — 90.

Для проведення канав і траншей застосовують бульдозери з найвужчим ножем не більше ніж 2,8 м. При проходці розвідкових траншей грунт транспортується у відвали, які розміщені на відстані до 100 м від бортів траншеї.

Існує певна технологічна схема роботи бульдозера: пошарова розробка грунту та переміщення його на порівняно невеликі відстані.

Для проходження розвідувальних траншей найчастіше застосову­ють звичайну поздовжньо-поперечну схему руху бульдозерів. У роботі за такою схемою беруть участь два бульдозери. В цьому випадку трасу розбивають на захватки завдовжки 40—50 м. Один бульдозер розробляє грунт по всій ширині траншеї й переміщує його поздовжніми ходами до межі захватки. Інший бульдозер, що рухається перпендикулярно до осі траншеї, пересуває цей грунт у відвал. Це дає змогу рівномірно розташовувати породу по всій довжині траншеї, що спрощує зворотну засипку траншеї. В разі невеликих обсягів робіт слід застосовувати один бульдозер для позмінного переміщення грунту.

Комплексна робота бульдозера та одноковшевого екскаватора застосовується при розробці грунту в глибоких траншеях, коли висота розроблюваного уступу перевищує максимальну висоту різання грунту екскаватором. У таких випадках бульдозери використовуються для зниження висоти уступу.

Комплексна робота бульдозера та багатоковшевих екскаваторів застосовується в разі, коли необхідно пройти траншею завглибшки більш як 3 м, тобто якщо проектна глибина траншеї перевищує максимальну глибину різання грунту багатоковшевим екскаватором. Роботу виконують у два етапи: по трасі траншеї бульдозером проходять широку виїмку, а потім заглиблюють її багатоковшевим екскаватором до проектної відмітки.

Комбінування роботи бульдозера та буропідривних робіт скла­дається з розпушення зарядами ВР на певну глибину та подальшого транспортування бульдозером у відвал.

Застосування бульдозерів знижує вартість канавотраншейних робіт на 30 % порівняно з проходкою вручну.

Техніка безпеки при екскаватор­них та бульдозерних роботах. Перед початком робіт представник технічного нагляду ділянки зобов'язаний оглянуги лобові та бічні стінки вибою, робочі майданчики й переконатись у безпечному стані вибою, а після цього — дозволити машиністові екскаватора (бульдозера) приступити до роботи. Якщо машиніст екскаватора (бульдозера) побачить у вибої небезпеку обвалу або оповзу породи, він має зупинити роботу, відвести людей та екскаватор (бульдозер) у безпечне місце та повідомити про це представників технічного нагляду. В неробочі години екскаватор (бульдозер) слід відводити від вибою на відстань, безпечну у випадку обвалу уступу.

Багатоковшеві екскаватори з нижнім черпанням забороняється застосовувати, якщо в товщі порід, що підлягають розробці, є породи, які загрожують оповзанням.

При роботі одноковшевого екскаватора забороняється перебувати в радіусі дії ковша.

Категорично забороняється робота екскаваторів (бульдозерів) під козирками та навісами уступів, а також з боку схилів, що загрожують оповзанням. Ліквідацію козирків і навісів дозволяється проводити підривними роботами, а в окремих випадках — вручну. Кути укосів робочих уступів мають не перевищувати кутів природного укосу.

Скреперні роботи. Скрепери застосовуються як прохідницькі машини для розпушення та переміщення порід І—VI категорій і як транспортувальні машини для порід будь-якої категорії (породи вищі за VIII категорію спочатку розпушуються зарядами ВР).

Скрепери поділяються на самохідні, причіпні та канатно-скреперні установки.

Самохідні та причіпні скрепери застосовуються при плануванні траси, проходженні канав і траншей, підрізанні косогорів та укосів, обладнанні доріг, відсипці дамб, плануванні майданчиків під бурові та інші споруди тощо. Продуктивність скреперів залежить від категорій порід і відстані переміщення. Самохідні та причіпні скрепери порівняно з іншими землерийними машинами мають ряд переваг: проста конструкція, легкість керування та висока продук­тивність.

Причіпні скрепери з гусеничними тракторами-тягачами доцільно застосовувати для транспортування грунту на порівняно невелику відстань (до 1000 м) шляхами, які мають значні схили та слабкі грунти. Колісні тягачі тракторного типу мають великі швидкості, малу вагу, але вони потребують сприятливих шляхових умов. Самохідні скрепери застосовуються при великих обсягах ґрунтових робіт і транспортуванні грунту на значні відстані (до 1500 м і більше). Застосування причіпних і самохідних скреперів знижує вартість виробництва земляних робіт порівняно з іншими способами механізації розробки грунтів.

Канатно-скреперні установки застосовують для проходки канав і траншей та для прибирання породи з підземних виробок.

У відносно недовгих горизонтальних виробках (штольнях, розсічках, які проходять із розвідкових шахт, шурфів) скреперними установками безпосередньо доставляють відбиту породу від вибою без застосування вагонеток і рейкових колій. Найбільша кількість канавних робіт

здійснюється на схилах гір, які мають значні подовжені та бічні схили, де застосування екскаваторів та інших землерийних машин утруднене або зовсім неможливе. В таких випадках застосовують канатно-скреперні установки, які проходять канави завглибшки до 5 м і завдовжки до 100 м і більше.

Канатно-скреперна установка (рис. 7) складається з двобарабанної лебідки, яка приводиться в рух електромотором або двигуном внутрішнього згоряння; головного та хвостового канатів; хвостового блока; ковша. Принцип роботи канатно-скреперної установки такий. При намотуванні головного каната на робочий барабан лебідки ківш переміщується в бік розвантаження й завантажується породою, яка зрізається робочим пругом (кромкою, росій) ковша. У зворотному напрямі ківш переміщується хвостовим канатом. Лебідку скрепера слід монтувати на шасі вантажного автомобіля або трактора (привод — їхній двигун), що збільшує транспортабельність канатно-скреперної установки. Застосовуються уніфіковані скреперні лебідки з потужністю двигуна 7, 14, 28, 55 та 75 кВт.

При проходці розвідувальних канав і траншей найбільш поширеними є зонтичні ковші (рис. 8). Для надання канаві трапецієподібної форми застосовують два ковші з різною шириною робочого пруга (кромки, росій).

Випускаються малогабаритні скреперні установки, призначені для проходки розвідувальних канав у гірських умовах. Установка складається з привода-двигуна внутрішнього згоряння, двобарабанної лебідки, зонтичного ковша, відхиляючої кінцевої опори, паливного бака та тента. Установка транспортабельна, розкладається на вузли масою не більше ніж 65 кг, що полегшує її транспортування у важкодоступних районах.

Канави, що проходять за допомогою цих скреперних установок, прямолінійні, їхні борти досить стійкі. Забезпечується ширина канав по дну не менша ніж 0,8 м, а глибина досягає 5,5 м. Найефективніше установка діє на схилах гір із нахилом більше ніж 15° при проходці канав секціями завдовжки 20—25 м і завглибшки до 3 м. При такому нахилі значно спрощується утворення відвалів.

Технічну характеристику канатної установки СУ-0,2 наведено нижче.

Продуктивність, м /рік 11

Глибина канави, м З

Ширина дна канави, м 0,8

Довжина канави без пересування установки, м до 25

Місткість скрепера, м 18

Маса скрепера, кг 300

Тип дизеля Д-37 Е-СЗ-1

Середня експлуатаційна продуктивність 40 м /зміну

У виробничих геологічних підприємствах, які ведуть проходку розвідувальних канав, розроблені й успішно застосовуються скреперні установки різних типів конструкцій, у тому числі й самохідні.

Технологічний процес при проходці канав і траншей стаціонарними скреперними лебідками складається з таких операцій: підготовка робочого майданчика; перевезення й монтаж установки; скреперування — проходження канави ковшем скрепера; демонтаж установки. Процес проходження складається з переміщення ковша вперед (робочий хід) — підрізання породи та транспортування її у відвал. При зворотному переміщенні (зворотний хід) тільки зонтичний скрепер робить пушіння породи відкидними зубцями. Залежно від категорії порід і коефіцієнта наповнення скрепера робочий хід виконується по всій довжині канави або по її частині.

Найвища продуктивність досягається при довжині скреперування 20—25 м, тому канави більшої довжини розбиваються на секції. Спочатку проходиться та документується перша секція, потім друга й т. д. Порода при проходці другої секції переміщується до першої й засипає її.

Породи вище за VIII категорію необхідно попередньо розпушувати зарядами ВР.

Техніка безпеки при скреперних роботах. В обводнених місцях, мерзлих грунтах і на ділянках, не очищених від кущів, пнів, каменів, не дозволяється застосовувати причіпні та самохідні скрепери. При наявності мерзлої кірки завтовшки 10—15 см необхідно застосовувати розпушник.

Допустиме значення похилу при роботі причіпних і самохідних скреперів становить у вантажному напрямі до 15°, у порожняковому — до 25°. При роботі на крутих косогорах заборонено робити різкі повороти, аби уникнути перекидання та сповзання трактора. При скиданні грунту з укосу, щоб уникнути сповзання трактора чи автомобіля, заборонено висовувати леміш за край укосу. При одночасній роботі кількох скреперних агрегатів між ними має бути інтервал не менше ніж 20 м.

При виконанні робіт забороняється: рух скрепера при розвантаженні назад, під укіс; рух скрепера ближче ніж 0,5 м від бровки укосу, а на щойно відсипаних відвалах— ближче за 2 м; навантаження скреперів на косогорах; перебування людей на скрепері або між скрепером і трактором; робота без захисного кожуха на барабанах лебідки та без захисної труби для троса. При роботі канатно-скреперної установки необхідно додержуватися певних вимог. В'язкий грунт має бути попередньо розпушений спеціальними розпушниками або плугом. Канат, що рухається, забороняється оглядати, змащувати та переміщати руками. Особливо небезпечно братися руками за канат, що рухається, поблизу напрямних роликів. Перебування людей під канатом діючого скрепера, а також перехід через нього не дозволяється. Забороняється сідати на ківш для його додаткового заглиблення в породу, для цього слід використовувати додаткові важелі. Кут укосу уступу має не перевищувати 35°.

Розпушники. При проходці канав і траншей скреперами на ділянках із важкими грунтами проводять попереднє розпушування порід за допомогою розпушників. Розпушники застосовують також для розчистки смуг під канави, траншеї від коренів, пнів, чагарників тощо. За один прохід обробляються ділянки завдовжки до 200 м. Наприклад, продуктивність розпушника Д-162А при частковому розпушенні для скреперних робіт при довжині смуги 200 м, ширині 2,4 м й глибині розпушування 0,55 м — 400 м3/рік; при розчистці аналогічної смуги від пнів, чагарника — 100 м3/рік.

Застосовуються також навісні розпушники, що дає змогу вико­нувати не тільки бульдозерні роботи, а й розпушувати щільні або промерзлі грунти на невелику глибину. Розпушник навішується на бульдозер із протилежного боку відвального щита.

Механізовані шурфопрохідницькі роботи. Буріння є найдоско­налішим способом проходження шурфів у нескельних породах і має певні переваги: комплексна механізація прохідницьких робіт (руйнування породи в забої шурфу й видача її на поверхню); зниження трудомісткості кріплення шурфу (сталість виробки круглого перерізу, застосування стандартного кріплення); мож­ливість мобільно доставляти й монтувати бурове обладнання (агрегат збирається на автомашині або на причепі). До недоліків треба віднести: необхідність обладнання робочого майданчика, трудомісткість відвальних робіт. Вибір раціональних схем робо­чих майданчиків і типу відвалу багато в чому передбачає ефективність такого способу робіт. Розміри робочого майданчика вибирають з урахуванням розташування на ньому бурової усгановки та гарантування зручності й безпеки роботи, можливості віддалення від устя шурфу вибуреної поро­ди, складання й демон­тажу крана, переміщен­ня бурової установки. Технологічне обладнан­ня й матеріали розмі­щують на майданчику або близько від нього. Якщо кут нахилу місцевості більш як 5°, улаштовують горизонтальні майданчики за схемою уступної або траншейної виїмки. При спорудженні уступних виїмок руйнування або прибирання породи у відвал здійснюється вручну або буровибуховими роботами. На відміну від уступних виїмок траншейні зручніше проходити бульдозером.

При механізованій проходці шурфів бурінням у породах І—X категорій застосовується група причіпного обладнання, до якої входять копачі шахтних колодязів КШК-25, КШК-30 та КШК-30А,шурфопрохідний агрегат ШПА-24 тощо, група самохідного обладнання — установки ЛБУ-50, ШКМ-1, БЕМ-600, БЕМ-1000, БУС-900, УШБ-16, БКГМ-63-62, БКГМ-63-3, МРК-1А тощо. Бурові машини КШК-25, КШК-30, КШК-ЗОА належать до установок із періодичним витяганням породи та широко застосовуються для проходки шурфів (дудок).

Копач с шахтних колодязів КШК-30 (рис. 9) призначається для механізованої проходки шурфів діаметром 1300 мм на глибину до 25 м. Розрахункова продуктивність установки в породах І—V категорій — 1—1,5 м/год. Обслуговуючий персонал — моторист і два робітника. Основні вузли машини: металева вишка висотою 5,5 м, бур та пристрій для спускання обсадних кілець у шурф.

Розглянемо принцип роботи бура КШК-30 (рис. 10). При обертанні бура лемеші, розташовані в його конусному дні, розпушують грунт, який під напором проштовхується крізь вікна всередину бура. Одночасно розширник зрізає грунт по верхньому кільцю стінок шурфу й скидає його в бур. Ножі розширника, що складаються (ховаються всередину), дають змогу бурові проходити всередині обсадного кільця, а при розкритті й досягненні забою забезпечують розбурення шурфу до необхідного діаметра.

Перко, або ніж, що міститься на нижній ланці бурильної труби, розпушує грунт, який потрапляє під лемеші. Наповнення бура здійснюється одно­часно згори та знизу, при цьому об'єм грунту, який подається знизу, дорівнює приблизно 1/3 місткості бура, а 2/3 місткості заповнюється згори. За один цикл бур заглиб­люється на 160—170 мм. Лебідка піднімає бур, а трос власним натягом примушує складатися тросотримач та розширники. Зі складеними розшир­никами бур вільно проходить всере­дину обсадних кілець.

При виході з шурфу бур відчиняє кришки оголовка, які після проходу бура зачиняються під дією власної ваги. Бур, підвішений на тросах, повертають дверцями в бік виванта­ження породи й розвантажують його. Грунт переповзає лотками бура по нахилених кришках оголовка.

Після звільнення від опори бур зачиняють, знов опускають у шурф, цикл повторюється. При кожному заглибленні на 2 м проводиться нарощування штанги та спускання залізобетонних обсадних кілець за допомогою ручних лебідок. Кріплення шурфу здійснюється тільки в малостійких породах.

Застосування машини КШК-30 для буріння шурфів замість ручної проходки підвищує продуктивність праці в шість разів і знижує собівартість у три рази. Істотний недолік установки — відсутність можливості механічно обчищати пришурфову зону від вийнятої породи. Такий процес надто трудомісткий і потребує багато часу.

Копач КШК-25 має аналогічну конструкцію, бурить шурфи діаметром 1230 мм на глибину до 25 м. Швидкість проходки шурфів машиною КШК-25 порівняно з ручною збільшується в три рази, а вартість шурфування знижується вдвоє.

Пересувна бурова установка ЛБУ-50 призначається для буріння шурфів, спорудження гідрогеологічних і артезіанських свердловин. Установка змонтована на автомобілі ЗИЛ-157 К. Діаметр буріння шурфів — 1050 м. Діаметри буріння свердловин шнеками — 240 мм, шнеками в поєднанні з ударно-канатним бурінням — 200 мм. Глибина буріння шурфів — до 15 м, свердловин — до 50 м.

У деяких геологічних організаціях для проходки шурфів успішно використовуються самохідні бурові установки зі спеціальним навісним обладнанням — шурфобурами для буріння шурфів діаметром 500—900 мм та завглибшки до 15 м.

Існують бурові установки, які бурять шурфи в пухких породах із наявністю валунів розміром до 500 мм у поперечному перерізі. Для збільшення прохідності установки монтуються на базі трелю­вальних тракторів або автомобілів. Для інженерно-геологічних досліджень до спеціалізованих і неспеціалізованих шурфо- та ямопрохідницьких установок додаються спеціальні породоруйнівні інструменти обертальної або ударної дії. Розроблено також бурові агрегати для буріння шурфів — свердловин у міцних породах.

Техніка безпеки при роботі на ус­тановках КШК-25 та КШК-30. Перед розвантаженням бура слід закривати шурф кришками оголовка. Нарощування та розбір штанг треба здійснювати тільки при зачинених дверцях оголовка. При спусканні робітника в шурф на бурі необхідно обв'язувати робітника конопляним канатом, один кінець якого має бути закріплений на гальмівному барабані; при спусканні робітника канат потроху відпускається.

Спускання робітника в шурф при проходженні нестійких порід дозволяється лише на глибину до 2 м у випадку, коли стінки шурфу не мають кріплення. Опускання бура в шурф проводиться лише за сигналом бурильника. Підтягування обсадних кілець слід проводити при зачинених дверцях оголовка. Після закінчення зміни необхідно зачепити дверці й спустити на них бур.

Під час проведення робіт мають бути поставлені захисні пристрої на ланцюгову передачу й карданний вал. При спусканні вишки заборонено перебувати під нею.

Гідромеханічні роботи. Гідромеханізація — такий спосіб ме­ханізації гірничих робіт, за якого всі або окремі операції цілком або частково виконуються за рахунок енергії водяного струменя. За допомогою води грунт розробляється, транспортується й відкладається у відвал. Для виконання операцій з водою безперервний напір її має дорівнювати від 19,6 • 102 до 176,4 • 102 гПа, а відповідні швидкості руху — залежно від щільності грунту (20—50 м/с). Якщо грунт розробляється інакше (за механічним, підривним чи іншим способом), тоді для його транспортування необхідна швидкість води від 1,5 до 5—6 м/с.

Розрізняють два способи гідромеханізації: штучних селевих потоків

і гідромоніторний.

Спосіб штучних селевих потоків. У деяких геологічних організаціях широко застосовується проходжен­ня розвідувальних канав за методом селевих потоків. Суть способу полягає в тому, що вода підводиться до водозабірника, розташованого

на найбільшій висотній відмітці, накопичується в ньому, а потім періодично випускається з водозабірника й спрямовується попередньо розпушеною трасою канави, утворюючи кам'яний селевий потік, який розмиває делювіально-алювіальні відклади на шляху власного руху (рис. 11). Спосіб штучних селевих потоків складається з: трасування канав приблизно під прямим кутом до горизонталей; спорудження на початку кожної канави водозабірника місткістю 10—15 м; проведення водопровідної канави (або водопроводу) від водойми до водозабірника; регулювання та контроль водного потоку; розчистка дна канави для геологічної документації. Порядок прове­дення робіт такий: по осі канави бурять шпури на відстані 1,2—1,5 м, завглибшки 0,6—0,8 м, заряджають і підривають їх: по розпушеній трасі канави направляють водяний потік із водозабірника, який незабаром перетворюється на кам'яний сель, що руйнує на шляху власного руху делювіально-алювіальні відклади на глибину 60—70 см і пересуває їх по трасі канави вниз за течією; періодично поновлюють водозабірник за 15—40 хв, після чого воду випускають у канаву, утворюючи новий селевий потік — вал. Операцію продовжують доти, доки канава не набуває проектної глибини.

У нижній частині канав утворюються відвали. Такий метод застосовується при нахилі місцевості більше ніж 5° й за наявності поблизу вододжерела, яке забезпечує водозбирання не менше ніж 40 л/с. Продуктивність одного канавника становить 10—11 м3/год. Перед пуском штучного селевого потоку мають бути вжиті заходи, які виключають доступ людей і тварин до району траси потоку

Гідромоніторний спосіб проходження ка­нав і траншей полягає в тому, що вода підводиться до місця розмиву під тиском, який утворюється насосами, проходить крізь гідромонітор, з великою швидкістю вилітає з його насадки, розмиваючи породи.

При проходці канав і траншей застосовуються певні схеми гідромоніторних робіт (рис. 12). Порода розмивається гідромонітором безпосередньо в масиві вибою при швидкості струменя води 25—40 м/с й напорі 39,2 • 104—9,8 • 105 Па. Розмита порода у вигляді пульпи (суміш породи з водою) стікає підошвою канави (траншеї) або лотками у гідровідвал (кінцеве місце скидання пульпи), або до приямка (зумпфа) землесоса. Землесос забирає пульпу із зумпфа й напірними трубами транспортує її у гідровідвал. Розрізняють самопливне та напірне транспортування пульпи. Самопливне еко­номічніше й застосовується за достатнього нахилу місцевості. Напірне транспортування найпоширеніше внаслідок відсутності природних • умов для самопливного транспортування. Воду від водозабору до гідромонітора найзручніше подавати сталевими або поліхлорвініловими трубами з швидкороз'ємними сполученнями на з'єднаннях.

Гідромонітор — механізм для розмиву породи, що призначається для перетворення потенціальної енергії води в кінетичну. Гідромонітор має нижнє нерухоме коліно з фланцем, верхнє рухоме коліно, стовбур і насадку. За допомогою горизонтального шарніра, який сполучає нижнє та верхнє коліна, стовбур гідромонітора повертається кругом вертикальної осі на 360°, а за допомогою вертикального шарового шарніра — у вертикальні площини вгору на кут до 40°, вниз — до 20°. Гідромонітор розташований на полозках, керується важелем або штурвалом, прикріпленим до стовбура. На вільному кінці важеля-водила закріплюється противага, яка врівноважує гідромонітор при робочому тиску води.

На гідромоніторних роботах застосовуються землесосні пристрої першого (забійного) та наступних ступенів. Забійні землесоси встановлюються над зумпфом і перекачують із нього пульпу, яка надходить безпосередньо від вибою. Землесосні пристрої другого ступеня й решти послідовно перекачують пульпу після вибійного та інших попередніх землесосних пристроїв. Пульпа містить від 10 до 15 % твердих частинок.

Землесоси — відцентрові високонапірні одноколісні насоси з однобічним усмоктуванням. Середньомісячна продуктивність одного землесоса — 11 —15 тис. м3 породи. Найбільшого поширення дістали землесоси типу НД, НЗ, ЗПМ тощо. Продуктивність землесосів 8НЗ — від 400 до 900 м3/рік, за незначних змін напору — від 29,4 • 104 до 22,5 • 104 гПа.

На гірничих роботах застосовуються пересувні землесосні уста­новки, рідко стаціонарні. Пересування їх здійснюється за допомогою бульдозера.

Крім того, випускаються підвісні землесоси типу 12 ГрВу-12 продуктивністю 200 л/с при напорі 29,4 • 104 гПа.

Гідромоніторний спосіб має переваги: просте й недороге облад­нання, відносно невисока вартість робіт, невелика потреба в робітниках. Метод застосовують за здатності грунтів до легкого розмивання, наявності надійного джерела водопостачання й дешевої елекроенергії. Якщо не існує поверхневих джерел (річки, озера тощо), використовують артезіанську свердловину.

Техніка безпеки при гідромонітор­них роботах. Гранична відстань гідромонітора та вибою має бути не меншою, ніж висота уступу. Для щільних глинистих порід, здатних до обвалів брилами, така відстань збільшується до 1,2 висоти уступу, а взимку — на 10—20 %. Для вибоїв, що оснащуються гідромоніторами з дистанційним керуванням, мінімальні відстані встановлюються за проектом.

При розмиванні напірний струмінь води спрямовується в основу уступу. Забороняється піднімати струмінь для обвалення верхньої частини вибою або опускати його в підошву вибою.

Забороняється розташовувати гідровідвали поблизу населених пунктів, не захищених від затоплення в разі проривання відвалу. Для відвалів слід використовувати яри, балки тощо. Вкладаючи пульпу у відвал, слід ураховувати, що глинистий матеріал протягом довгого часу після вкладання перебуває в рідкому стані й не підлягає навантаженню. На відвалах має бути створений аварійний запас інструментів і матеріалів (мішки з піском, дошки, клоччя тощо).

Буріння шпурів

Загальні відомості. Гірничі роботи в породах середньої та високої міцності проводяться за допомогою підривання. Для раціонального розміщення ВР в породі (вибої) гірничої виробки бурять шпури за визначеною схемою. Шпуром називають пробурений у гірській породі канал циліндричної (або слабоконічної) форми завглибшки від 1 до 3 м, діаметром від 32 до 50 мм. Буріння шпурів взагалі здійснюється двома способами: ударним та обертальним. У першому випадку порода у вибої шпуру руйнується під ударами бурових інструментів — бурів. Після кожного удару по породі бур повертають на певний кут. Такий вид буріння часто називають ударно-обертальним, його здійснюють вручну або бурильними машинами — перфораторами. При оберталь­ному бурінні порода у вибої шпуру руйнується за допомогою інструментів, що ріжуть, стирають (різцями різального типу), дроблять (одно- та двошарошковими долотами). Тут придатні електросвердла та мотобури.

Ударне буріння шпурів застосовують у породах будь-якої міцності, найкраще — в породах IX—XX категорій, обертальне — в породах IV—IX категорій різцями різального типу, а в породах XVIII—XX категорій — шарошковими долотами. Перфоратори мають низький коефіцієнт корисної дії (0,1—0,15) та Деякі інші недоліки, але в них відносно проста конструкція та невелика вага,' що дає змогу широко використовувати їх на відкритих і підземних роботах.

При обертальному бурінні електросвердлами (ККД=0,6—0,7) відсутня віддача, значно зменшується пилоутворення. Обертальне буріння мотобурами не залежить від джерела споживання, широко застосовується у важкодоступних районах.

Ручне буріння шпурів має обмежене застосування: при невеликих обсягах робіт, у важкодоступних районах, за розкиданості робіт і відсутності електроенергії.

Ручне буріння. При ручному бурінні молотом ударяють по буру, який після кожного удару повертають на кут ЗО—45°. Залежно від кількості учасників процесу розрізняють одноручне та дворучне буріння (рис. 13). Шпури мають глибину до 1,5 м, а діаметр — до 35 мм.

Для ручного буріння за­стосовуються бури, молотки, ложечки-чистилки та кліщі (рис. 14).

Для буріння в щільних, порівняно м'яких породах за­стосовують долотчасту форму головки бура з закругленим лезом, у міцних породах — із прямим або ламаним.

Для буріння шпурів ко­ристуються комплектом бурів — набором бурів різної до­вжини та різних діаметрів.

Продуктивність буріння залежить від кута загострен­ня робочих лез головки бура. Лезом головки бура називають загострену її частину, а кут, що утворюється боковими площинами леза, які сходяться, називають кутом загострення головки бура. Чим міцніша порода, тим такий кут має бути більшим. Звичайно він приймається для порід середньої міцності рівним 70°, для міцних порід — 90°, дуже міцних — 100—110°, рідко — 120°.

Буріння пневматичними бурильними машинами (перфоратора­ми). За способом роботи й установки у вибої бурильні машини поділяються на три види:

1) ручні (рис. 15), що застосовуються в породах будь-якої міцності для буріння горизонтальних і похилих шпурів завглибшки 3—4 м. За масою вони поділяються на три групи: легкі — до 20 кг, середні — від 20 до 30 кг, важкі — більш як 30 кг. Ручні легкі та середньої маси перфоратори доцільно застосовувати при проходці горизонтальних і похилих (падаючих) виробок; перші — в м'яких породах, другі — в породах середньої міцності. Ручні важкі перфоратори в основному застосовуються при бурінні направлених шпурів при проходці стовбурів шахт у міцних породах;

2) телескопічні (рис. 16) застосовуються для буріння направлених догори шпурів, монтуються на розсувній пневматичній колонці, мають масу 25—50 кг;

3) колонкові (рис.17) — потужні, важкі перфоратори масою від 35 до 100 кг та більше, монтуються на спеціальній колонці, що встановлюється між грунтом і покрівлею або між стінками виробки.

Ручні бурильні перфоратори. Існують ручні бурильні перфоратори марок ОМ-506 Л, ПМ-507, ПР-30 К, ПР-30 ЛУ тощо. Принципово — це перфоратори ударної дії з автоматичним поворотом бура.

Для полегшення праці бурильників, особливо при бурінні шпурів, направлених угору, застосовують пневмопідтримники, автоподавачі тощо.

Пневмопідтримники. Пневматична підтриму-вальна розпірна колонка КПР-3 складається з циліндричної труби діаметром 60 мм. Всередині циліндра вміщується шток, на нижньому кінці якого є п'ята, що впирається в грунт виробки. Верхньою частиною шток з'єднаний із поршнем. Стиснене повітря крізь гумовий шланг і трійник подається одночасно до бурильного молотка та колонки. На колонці встановлено триходовий кран для регулювання подачі до неї стисненого повітря. Якщо рукоятка крана перебуває в першому положенні, до циліндра проходить повітря й колонка розсувається. При другому положенні рукоятки крана доступ повітря до колонки припиняється. Стиснене повітря, яке міститься в колонці, підтримує колонку з молотком у робочому стані. При третьому положенні повітря з циліндра вільно виходить назовні, а колонка опускається.

На бурових роботах застосовуються різні пневматичні підтримувальні колонки, які виготовляються з невеликими конструктивними відмін­ностями (УПП тощо), а також інші підтримувальні пристрої.

Автоподавачі. Пневматичні автоподавачі полегшують працю бурильника, збільшують зусилля та рівномірність подачі, дають змогу бурильникові працювати кількома молотками одночасно, що значно підвищує продуктивність. Найдосконалішими вважаються автоподавачі ВПК-1 (поршневого типу) та ПП-3 (роторного типу).

Будову поршневого автоподавача ВПК-1 показано на рис. 18. По рамі 8 переміщуються повзуни 7 із закріпленою на них бурильною

машиною 6. До рами через хомути 5 кріпиться зовнішній циліндр 3, в якому розміщено внутрішній циліндр 2. В циліндрі 2 пересувається поршень зі штоком /. За допомогою тяги 9 повзуни з'єднуються зі штоком. У нижній частині рами приварений штир 10, який виступає як опора повзунів 7. При впусканні стисненого повітря крізь кран 4 поршень зі штоком / пересувається зліва направо. Коли поршень стає в крайнє положення, починає висуватися внутрішній циліндр 2.

Довжина подачі — 800 мм, максимальне зусилля подачі — 75—95 кг, маса автоподавача — 27 кг.

Телескопічні бурильні перфоратор и призначені для буріння шпурів угору в породах середньої міцності та міцних (ПТ-45К, ПТ-45ВС, ТП-5С, ПТ-36, ПТ-29, ПТ-3, ПТ- 5 тощо). Вони становлять молотки ударної дії з автоматичним обертанням бура, з обладнанням для промивання шпуру (ПТ-45, ПТ-36, ПТ-29) або з пиловідсмоктувачем (ТП-5С, ПТ-45ВС). Молотки монтуються на спеціальній розсувній телескопічній колонці, до якої підводиться стиснене повітря. Маса телескопічних бурильних молотків"— від ЗО до 50 кг.

Колонкові бурильні перфоратори. Перфоратори ПК-51, ПК-3, ПК-60 і КТ-70 мають автоподавачі різноманітних конструкцій, за принципом дії та конструкцією подібні до ручних перфораторів. Застосовуються в міцних і надміцних породах. При проходці горизонтальних виробок великого діаметра (4 м2 і більше) колонкові перфоратори встановлюють на пересувні бурові каретки (рис. 19), що виготовляються з двома (БК-2), чотирма (БК-4) та

п'ятьма (БК-5) буровими перфораторами. Застосування бурових кареток сприяє розвиткові багатомашинного буріння шпурів, різкому скороченню допоміжного часу, чим забезпечує високу ефективність роботи.

Вилучення подрібненої породи (шламу) із шпурів здійснюється промиванням їх водою (мокре буріння) або пиловідсмоктуванням (буріння з пиловідсмоктувачем).

При мокрому бурінні вода з бачка потрапляє в перфоратор, а потім крізь осьовий канал бура — в шпур, де перемішується з буровим пилом, утворює шлам і витікає зі шпуру. Вода підводиться до верхньої або нижньої (бічної) частини перфоратора, тому розрізняють бурильні машини з центральним і бічним промиванням.

Бачки для подачі води виготовляють із котельної листової сталі. Місткість бачка для обслуговування однієї бурової машини становить 0,15—0,2 м3, а кількох машин, що працюють в одному вибої, — 0,5 м3. Бачки місткістю 0,5 м3 звичайно встановлюються на пересувних каретках.

Схема подачі чистої води з бачка до перфоратора: в бачок від повітряної магістралі шлангом підводиться стиснене повітря, під тиском якого вода з бачка надходить до молотка і в шпур. Якщо для промивання шпурів використовується шахтна вода, її слід попередньо очистити за допомогою гравійно-піщаних фільтрів.

В разі буріння з пиловідсмоктувачем застосовуються спеціальні засоби, які відсмоктують пил.

Види та конструкція бурів. Для буріння шпурів застосовують кілька типів бурів: загартовані; армовані твердими плавами; зі знімними головками з високоякісної (легованої) сталі; зі знімними головками, що армуються твердими сплавами. Бур будь-якої конструкції складається з головки, стержня, буртика й хвостовика. Хвостовик бура входить у поворотну муфту перфоратора, яка міститься в нижній частині. Він приймай удари поршня перфоратора, головка бура діє на породу та руйнує її в шпурі. Буртик слугує для обмеження довжини ходу хвостовика бура, стержень забезпечує необхідну довжину бура та передачу сили удару поршня перфоратора від хвостовика до головки бура. Здебільшого використовуються однодолотні та хрестоподібні головки бура. Бури з головкою однодолотної форми забезпечують високу швидкість буріння та застосовуються в усіх породах, крім тріщинуватих, у яких вони часто заклинюються. Бури з головкою хрестоподібної форми застосовуються в тріщинуватих породах. Гартовані бури рекомендують для порід X—XIV категорій, армовані твердими сплавами — для XI—XX

Тверді сплави складаються із зерен карбіду вольфраму, сцемен-тованих кобальтом. Карбід вольфраму надає твердості сплавові, кобальт — в'язкості.

Для буріння шпурів найчастіше беруть пластинки з твердого сплаву ВК-11 та ВК-15 (11- і 15-процентний вміст кобальту в сплаві). Чим міцніша порода й чим більше ударне навантаження на твердий сплав, тим більшим має бути вміст кобальту в сплаві. Якщо при бурінні пластинка твердого сплаву викришується, це означає, що в'язкість його недостатня.

Сплавом марки ВК-15 в основному бурять шпури в міцних породах (XVI—XX категорій) завдяки його високій в'язкості за рахунок підвищеного вмісту кобальту. Сплав марки ВК-11 забезпечує буріння порід середньої міцності (XI—XV категорій).

Кут заточки леза армованих бурів — 110—120°. Діаметр головок — від 35 до 46 мм. Застосування бурів із знімними головками з легованої сталі знижує вартість буріння й підвищує його ефективність (серійне та якісне виготовлення головок, скорочення витрат бурової сталі тощо). Крім згаданих головок застосовуються головки з випереджаючим лезом, перевагами яких є: підвищення на 40 % швидкості буріння, полегшення забурювання шпурів, зростання стійкості леза.

Для виготовлення та заправки бурів застосовують нафтові або електричні печі (для нагріву сталі), бурозаправні верстати марок БС2-Л, Б-50, БСТ-1, Б36-1 і заточні верстати марок ЕС-1 і АЗК-2 (заточування леза головок), інструмент, армований штучними алмазами, та лазерні установки для різання сталі. Бурозаправні верстати призначаються для рубки бурової сталі на стержні необхідної довжини, виготовлення нових головок (коронок) безпосередньо на стержні суцільного бура, заправки затуплених головок та виготов­лення хвостовиків бурів.

Для зростання темпу проведення підземних виробок і зниження вартості прохідницьких робіт слід ураховувати: 1) в міцних породах бурити шпури високопродуктивними перфораторами ПР-30 ЛУ і ПР-24 ЛУ при одночасному зниженні діаметра головок до 32—36 мм і збільшенні тиску стисненого повітря до 58,8 • 102—68,8 • 102 гПа; 2) застосовувати пересувні компресорні установки, що розміщуються поблизу вибою; при роботі компресорів у високогірних районах застосовувати примусовий наддув із настройкою всмоктувального трубопроводу на резонансну довжину. Продуктивність поршневих компресорів за високогірних умов знижується на 10 % кожні 1000 м збільшення висоти. В дизельних компресорах продуктивність змен­шується ще на 15—20 % через зниження потужності двигуна. Тому для нормалізації роботи поршневих компресорів, які працюють у високогірних умовах, слід застосовувати примусовий наддув компре­сорів за допомогою нагнітачів марок ЇА21, 1А22, 1А24 тощо. Нагнітач, який встановлено у впускній системі компресора, здійснює попереднє стискання повітря, що всмоктується, яке при тиску, рівному або трохи більшому за нормальний атмосферний, заповнює об'єм циліндра компресора в період всмоктуючого ходу. Кінцевою метою всіх заходів при бурінні шпурів є зниження тривалості буріння в кожному циклі (до однієї години).

Буріння електросвердлами. Електросвердла поділяються на ручні та колонкові. Існує багато марок ручних електросвердл — ЕР-4,

ЕР-5, ЕР-15Д, ЕР-18Д, ВИС-2, ЕРП-5, ЕРП-18Д, СРП-1, ЕРП-20 тощо, а також колонкових — ЕБК-2М, ЕБК-3, ЕВГ-1, ЕБГП-1, ЕБК-5 і СЕК-1.

Наприклад, ручне електросвердло ЕР-5 складається з корпусу з двома рукоятками, проміжної кришки та кожуха редуктора. Всередині корпусу міститься асинхронний електродвигун трифазного струму з короткозамкненим ротором, який охолоджується повітрям. Пуск свердла здійснюється за допомогою клавіша, вмонтованого в рукоятку електросвердла та пускача. Струм підводиться гнучким кабелем ГРШ із перерізом 4 • 2,5 мм2. Електросвердло вибухобезпечне. Ручні електросвердла виготовляються з механічною та ручною передачами.

Наприклад, колонкове електросвердло ЕБК-2М складається зі стійкої розсувної колонки та корпусу. В корпусі міститься електродви­гун, перемикач на робочий і холостий хід, ходовий гвинтовий шпиндель із прямокутною нарізкою. Електросвердло вибухобезпечне. Стійка розсувна колонка електросвердла ЕБК-2М складається з нижньої трубчастої рами та висувної верхньої вилки. Вилка закріплюється в необхідному положенні чеками. Колонка спирається на покрівлю гвинтом. На колонці на будь-якій висоті за допомогою чек закріплюють дві серги зі спеціальними затискачами, в яких розміщують опори корпусу електросвердла. Інші колонкові електрос­вердла монтуються на маніпуляторах різних марок, які можна навішувати на вантажні машини. Маніпулятори випускаються також і для перфораторів.

Маніпулятор — це пристрій, на якому закріплюється електро­свердло або перфоратор (найчастіше), який переміщує їх у горизонтальній і вертикальній площинах, завдяки чому надають певного напряму бурові або свердлу. Прикладом є колонкове електросвердло на маніпуляторі МБІ-5у (рис. 20).

Останнім часом упроваджують нові бурові колонки, елект­рогідравлічні бури тощо.

Бурові колонки використовують для навішування колонкових електросвердел і забезпечення маневрених операцій буріння шпурів у виробках із перерізом 1,8—2,7 м2. Колонки забезпечують роботу більш ефективних різців і долот в оптимальному режимі, підвищують швидкість буріння та розширюють область застосування електро-обертальаого способу буріння шпурів у породах середньої міцності та міцних.

Наприклад, електрогідравлічний бур ЕБГП-1 застосовують для буріння з промивкою похилих і горизонтальних шпурів діаметром до 50 мм та завглибшки до 2,2 м.

Різці та шарошкові долота. Для буріння м'яких порід застосовують комплекс сталевих різців (забурник тощо), а для середніх і міцних порід — різці, що армуються пластинками твердих сплавів ВК-8. Різці мають плоскі або круглі хвостовики, які вставляють у відповідні гнізда штанг. Закріплюють різці за допомогою дроту, який просувають у спеціальні отвори. До комплекту входять кручені (виті) штанги з ромбічної сталі з кроком спіралі 60—80 мм, які дають змогу бурити шпури завглибшки від 0,6 до 2,7 м. Спеціальні різці та малогабаритні шарошкові долота виготовляють серійно.

Наприклад, породний різець РЕСу-1 значно розширює область застосування високопродуктивного та економічного електрообертального буріння, що забезпечує найсприятливіші умови праці для прохідників.

Штирове двошарошкове долото ДДА-42 призначається для оберталь­ного буріння шпурів діаметром 42 мм у міцних абразивних породах, замінює перфораторний спосіб буріння шпурів електрообертальним і без зниження продуктивності буріння значно знижує вартість.

Для максимального підвищення продуктивності праці прохідників слід ураховувати: 1) при бурінні шпурів у породах VI—XII категорій застосовувати ручні електросвердла, а в породах XII—XV категорій — колонкові; 2) в породах середньої міцності та вище застосовувати різці, які діють на основі принципу торцевого різання; 3) в крихких і міцних абразивних породах застосовувати різці з підвищеною міцністю; 4) при бурінні в породах, що мають міцність вище середньої (особливо тріщинуватих) на рівні з породними різцями застосовувати одношарошкові долота ДШК; 5) в породах міцних та абразивних застосовувати двошарошкові долота ДДА, які. мають найвищі пока'зники працездатності.

Важливою перевагою шарошкових доліт перед різцями є постійна середня механічна швидкість буріння протягом усього періоду їх стійкості й відсутність потреби в заточуванні.

На практиці можливо замінювати перфоратори колонковими електросвердлами при бурінні шпурів навіть у міцних і дуже міцних породах. Електрообертальне буріння дає змогу більше механізувати проходку гірничорозвідувальних виробок у важких умовах без­доріжжя, у високогірних, тайгових і пустельних районах.

Буріння мотобурами (мотоперфораторами). Мотобури застосову­ються при бурінні шпурів і свердловин при проходці відкритих гірничорозвідувальних виробок у породах І—V категорій, а з використанням спеціального інструменту — навіть до VIII категорій, у мерзлих грунтах.

Мотобур М-1 обслуговується одним робітником і переноситься в легкому металевому рюкзаці, який одночасно слугує підставкою при запусканні мотобура. Мотобур забезпечує проведення комплексних геологічних досліджень (гамма-каротаж, відбір проб порід і води), а за наявності спеціального обладнання — також і повітря; цілком замінює пробовідбірник (мотоперфоратор) МП-1, мотобур Д-10 і мотосвердло МС-1.

Технічна характеристика М-1

Тип мотобура Переносний

Привод Двигун «Дружба-4»

Потужність двигуна (при п - 5000 + 5400 об/хв) 3 ± 0,4 Вт

Частота обертання шпинделя двигуна

(при п - 5200 об/хв), об/хв

I швидкість 255

II швидкість 615 Діаметр, мм

шнеків 65; 92

відібраних зразків керна 24; 32

штанг із породними різцями 43

Глибина свердловини (шпуру) при бурінні, м

65-мм шнеками 7—10

92-мм шнеками з промиванням 15

штангами з породними різцями

діаметром 43 мм 2

Габаритні розміри, мм 540 х 440 х 540

Маса мотобура (без інструменту й рюкзака), кг 15

Маса рюкзака-підставки, кг 1,5

До комплекту мотобура М-1 входять: мотобур у зборі з двигуном, запасний двигун «Дружба-4», буровий інструмент і прилади, запасні частини й слюсарно-монтажні інструменти. Номенклатуру бурового інструменту, що постачається, визначає споживач при оформленні замовлення.

Для заміни мотобурів Д-10 розроблено модифікацію установки УКБ-12/25 — мотобур КМ-10, змонтований на колонці; призна­чається для буріння свердловин (шпурів) у породах І—V категорій буримості та при інженерно-геологічних дослідженнях. Застосовується для буріння вибухових свердловин та під різні опори.

Обертальна установка (обертач) розміщується в каретці, яка переміщується вздовж напрямної стійки з тонкостінного профілю квадратного перерізу. Стійка, пов'язана з підкосом спеціальним затискачем, який встановлює її під різним кутом для буріння похилих свердловин (шпурів). Нижній кінець стійки кріпиться до грунту штопором.

Згадані мотобури застосовуються при поверхневих роботах у випадках, коли відсутні інші джерела енергії.

Буріння термобурами. З точки зору охорони праці й енер-гомісткості таким способом буріння користуються значно менше, але в деяких галузях будівництва та гірничої промисловості є необхідність його використання. Згідно з термічним (вогневим) способом буріння порода руйнується внаслідок інтенсивної дії на неї високотемпера­турного газового струменя з надзвуковою швидкістю. Низька теплопровідність деяких гірських порід веде до виникнення термічного напруження, яке руйнує породи на глибину до З—5 мм і відшаровує окремі породні частинки у вигляді лусочок. Лусочки породи виносяться газовим потоком на поверхню. В результаті під газовим струменем виникає шпур (свердловина).

З урахуванням небезпеки ручні термобури та пересувні термічні установки застосовують дуже обмежено — для буріння в талих і мерзлих однорідних наносних відкладах із незначним вмістом уламкових включень, а також у скельних породах із кварцем.

Буріння пневмопробивачами використовують для вибухових свердловин. Вперше вони були застосовані при розвідці розсипів. Основний обсяг пошуково-розвідувальних свердловин у пухких і м'яких породах виконується за обертальним, шнековим, ударно-за­бивним, повільно-обертальним і вібраційним способами. Найпродук­тивнішим способом при розвідці розсипів і родовищ будівельних матеріалів є вібраційне буріння, яке раціонально застосовується до глибини 15—25 м із використанням різних типів пневмопробивачів і амортизаційних приставок до них. Пневмопробивачі є різновидом пневмоударників, мають проміжне положення між ударно-забивним та вібраційним способами та відповідну аналогію до них. Вирізняються простотою будови й безвідмовністю в роботі, великою енергією поодинокого удару, який досягає 264,6 Н • м при невеликій частоті ударів (200—400 за хвилину).

Для буріння вертикальних свердловин використовують аморти­заційну приставку, що призначається для згладжування ударного імпульсу при рухові бойка вгору та зменшення реактивної дії енергоносія на корпус, наприклад, амортизаційну приставку ІП-4603 для буріння геологорозвідувальних свердловин за обертальним способом.

Стиснене повітря надходить до пневмопробивача крізь бурильні труби. Витягання керна з колонкової труби здійснюється за допомогою стисненого повітря, що надходить до верхньої частини перехідника колонкової труби, а також за допомогою вібрації, яка виникає при роботі пневмопробивача.

Техніка безпеки при бурінні шпур і в. При ручному бурінні шпурів слід дотримуватися безпеки ведення робіт певними заходами: а) при дворучному бурінні бурильник, що завдає ударів, перебуває на помості, забезпечуючи центровку й точність ударів; б) хвостовик бура має бути не розплюснутим, а завжди в заправленому стані; в) бурильникам слід мати рукавиці й працювати обов'язково в запобіжних окулярах.

При бурінні перфораторами необхідно дотримуватися відповідних заходів безпеки: а) колонки, підтримники, автоподавачі тощо міцно встановлюють і закріплюють; б) перед початком буріння перевіряють щільність і міцність приєднання шланга до перфоратора; в) забурку шпуру починають слабкими та нечастими ударами доти, доки головка бура в шпурі не набере стійкого положення; г) при бурінні на висоті застосовують запобіжні пояси; д) перфоратор не залишають вклю­ченим, при зупинці бур слід вийняти зі шпуру; є) працювати належить у запобіжних окулярах.

При бурінні електросвердлами вживають такі заходи безпеки: а) перед початком робіт перевіряють стан електросвердла, гнучкого кабеля та апаратури, а також заземлення електросвердла та вимикача; б) при забурці забороняється підтримувати робоче свердло рукою; в) якщо корпус електросвердла або гнучкий кабель «б'ють», відразу припиняють роботу й викликають електрика; г) ручки та задню частину електросвердла покривають діелектричним матеріалом; д) забороняється торкатися проводів, кабелів тощо, у випадку враження електричним струмом слід негайно надати потерпілому медичну допомогу.

Підривні роботи

Основні теорії вибуху та вибухових речовин (ВР). Підривні роботи широко застосовують у геологорозвідувальній справі, при видобуванні корисних копалин, гідротехнічному й транспортному будівництві, будівництві газонафтопроводів. Котловани, канали, дамби, дороги та інші споруди створюють за методами вибухів на скид або на викид. Особливе місце належить підривним роботам у гірничорозвідувальних роботах.

Підривні роботи корисні при геофізичних дослідженнях — для сейсморозвідки з метою збуджування пружних хвиль, швидкість поширення яких визначає властивості гірських порід. Широко застосовується вибух при дослідженнях розвідувальних експлуа­таційних свердловин. Такі роботи мають назву пострільно-підривних, складаються з операцій: 1) перфорація стінок свердловин стріляючими апаратами — кульковими та снарядними, а також кумулятивними перфораторами; 2) перфорація (прострілювання) колон бурильних або насосно-компресійних труб; 3) відбір зразків порід бічними стріляючими ґрунтоносами; 4) простріли каналів у стінках свердловин для відбору проб рідини або газів каротажними опробувачами пластів; 5) ліквідація аварій у свердловинах шляхом руйнування металу, який потрапив на забій свердловини, або обриву колон труб (бурильних, експлуатаційних, обсадних), тобто торпедування;

6) поділ пластів у свердловині за допомогою вибухових паркерів;

7) розрив пластів у свердловинах пороховими генераторами тиску;

8) утворення мережі тріщин, які сполучаються в породі, в стінках або забої свердловини, торпедами (для збільшення віддачі або прийнятності пластів);

Поиск по сайту: