книги / Технология строительства подземных сооружений. Строительство вертикальных выработок
.pdfПороды |
/ |
а, м |
W, м |
|
Песчаник, сланцы |
4—6 |
0,65—0,6 |
0,7 |
0,95—0,80 |
Песчаник плотный |
8 -9 |
0,6—0,55 |
0,7 |
0,86—0,80 |
Граниты, известняки |
9—10 |
0,6—0,45 |
0,65 |
0,80—0,75 |
Число оконтуривающих шпуров
N = nD Ja,
где D0— диаметр окружности расположения оконтуривающих шпуров.
При контурном взрывании общее число шпуров, N, рассчиг тайное по приведенным выше формулам, увеличиваются на 7— 10 шт.
Глубина оконтуривающих шпуров |
|
|
|
|
||
Аэ.ш == ^в1!+ К |
, |
|
|
|
|
|
где /в — глубина |
врубовых |
шпуров, |
м; 5 0 — площадь |
за0оя |
на |
|
один оконтуривающий шпур, равная 0,6—0,8 |
м2; К — коэффи |
|||||
циент пропорциональности, |
равный |
0,22 при |
5 о=0,6 |
м2 и |
0,4 |
|
при 5 о=0,2 м2; |
il — коэффициент использования шпуров. |
|
4.8. БУРЕНИЕ ШПУРОВ
Бурение шпуров является одной из трудоемких операций и занимает 20—30% общего времени проходческого цикла.
При строительстве стволов бурение шпуров производится ручными бурильными машинами ударного действия (их назы вают бурильными молотками или перфораторами) и.бурильны
ми установками типа БУКС и СМБУ.
Бурение шпуров ручными перфораторами. Бурение шпуров в стволах производится сверху вниз, что позволяет применять тяжелые перфораторы ПП50В1, ПП54ВБ1, ПП63В, ПП63ВБ, ПП63С, ПП63СВП, ПРЗОК. Большая масса (30—35 кг) пер форатора и высокая энергия удара способствуют повышению механической скорости бурения.
Число перфораторов, одновременно работающих в забое,
п = Sn JSyR,
где 5'уд — площадь забоя |
на один перфоратор, равная 4—5 м2, |
на скоростных проходках 5 уд=1,5-!-2 м2. |
|
В забое должны находиться две — три исправных резервных |
|
перфоратора. Бурильные |
штанги — пустотелые, шестигранные |
БШ-22, длиной 0,7—4,3 |
м ic интервалами по длине 0,7—0,8 м. |
Тип коронок подбирается в зависимости от крепости и тре щиноватости пород. В породах различной крепости применяют
коронки КДП, |
в хрупких трещиноватых породах — д о л о т ч а |
||
т ы е |
коронки |
КДШ и т р е х п е р ы е КТШ, в вязких трещино |
|
ватых |
породах — крестообразные |
KKXI. Коронки армированы |
|
твердым сплавом ВК8В и ВК15. |
Диаметры коронок — 40, 43, |
46, 52 и 56 мм. Для уменьшения вибрации перфораторов при меняют антивибрационные устройства КВ-1 и КВС-1.
Последовательность работ при бурении шпуров следующая: зачистка забоя, разметка шпуров, спуск бурильных молотков, присоединение шлангов к ставу сжатого воздуха и непосредст венно бурение шпуров.
Зачистка забоя производится для того, чтобы предотвратить просыпание в шпур мелких кусков породы, которые могут за клинить буровую штангу.
При разметке шпуров опускается центральный отвес, опре деляется центр ствола, в центре бурят шпур глубиной 0,7— 0,5 м, в который вставляется шаблон (рис. 4.4, а). При помощи шаблона размечаются окружности и расположение врубовых, отбойных и оконтуривающих шпуров. Глубина и угол наклона шпуров контролируются приспособлением, изображенным на рис. 4.4, б.
Перфораторы, шланги и коронки спускаются в бадьях. Для сокращения времени спуска и подъема бурильного инструмен та применяют специальный контейнер (рис. 4.5):
Перед началом бурения шпуров шланги подсоединяются к воздухораспределителю.
Рис. 4.4. Приспособления для разметки и контроля шпуров: 1— фиксаторы; 2 — штанга; 3 — угломер
Рис. 4.5. Контейнер для спуска и подъема бурового инструмента:
1 —стойка; |
2 —крючья для |
шланг: |
3 — ячейки |
для бурильных |
молот |
ков; 4 —место установки штанг
За каждым бурильщиком закрепляются определенное чис ло шпуров и сектор забоя. При такой организации работ по вышается ответственность бурильщиков за качество бурения шпуров. Хорошие показатели по бурению шпуров достигаются при организации специального звена бурильщиков в составе б—8 чел., которые работают по вызову. В обязанность буриль щиков входят промывка перфораторов, спуск и подъем буро вого инструмента, разметка и бурение шпуров.
Шпуры бурят комплектом штанг последовательно длиной
0,7; 1,3; 1,8—2,5; 3—3,7; 4,3 м. По окончании бурения каждый шпур очищают от буровой мелочи, продувая его сжатым воз духом, и в устье шпура забивают деревянный колышек. Гор ный мастер (сменный инженер) обязан проверить расположе ние и глубину шпуров и их соответствие паспортной схеме. Шпуры, не соответствующие паспортной схеме, перебуриваются.
Скорость бурения шпуров Qe (м/ч) ручными перфоратора ми за общее время бурения с учетом подготовительно-заключи тельных операций:
Q6 = 50 српбКдКпКв/(^5 + 0 ,
где ф — коэффициент одновременности работы бурильных мо лотков, равный 0,8—0,9; Пб— число перфораторов в работе; Кв — коэффициент, учитывающий приток воды в ствол;
Приток |
воды, м3/ч |
6 |
6—13 |
13—20 |
Кв |
|
1 |
0,9 |
0,8 |
Кя — коэффициент, |
учитывающий |
диаметр |
шпура, равный |
|
36/dm; dm— диаметр |
шпура, мм; |
Кп— коэффициент, учитываю |
||
щий тип перфоратора и изменяющийся |
в пределах 1— 1,2. |
При частичном совмещении работ бурение начинают с оконтуривающих шпуров, а погрузку породы ведут в центральной части ствола. В случае последовательного выполнения работ бурение начинают от центра забоя. При втором варианте про ще размечать шпуры, размещать перфораторы и безопаснее вести бурение.
Скорость бурения уменьшается с увеличением крепости по род и диаметра шпуров.
К достоинствам бурения шпуров ручными перфораторами относятся: надежность процесса бурения — неисправные пер фораторы быстро заменяются, что практически не отражается на результатах бурения; маневренность способа — время и про изводительность бурения регулируются числом перфораторов, работающих в забое. На скоростных проходках стволов для сокращения времени бурения комплекта шпуров в забое одно
временно |
работают 15— 18 |
перфораторов; |
время |
подготови |
тельных |
и заключительных |
работ в 1,5—2 |
раза |
меньше, чем |
при бурении бурильными установками; малая стоимость обо рудования.
Недостатки способа — тяжелый ручной труд бурильщиков, низкая производительность труда, отрицательное влияние шу ма и вибрации на бурильщиков.
Бурение шпуров бурильными установками БУКС и СМБУ.
Бурильные установки БУКС разработаны ЦНИИПодземмашем и предназначены для бурения шпуров диаметром 43— 52 мм в породах различной крепости. Разработано несколько
типов установки БУКС, которые имеют аналогичную конст рукцию.
Бурильная |
установка . |
|
|
БУКС-1м |
БУКС-1мц |
БУКС-2М |
|||||
Диаметр ствола в свету, м |
|
5,5—9 |
5,5—9 |
4,5—8 |
|||||||
Число |
бурильных машин |
|
|
4 |
4 |
|
2 |
||||
Глубина бурения шпуров, не бо |
4,2 |
4,2 |
2,4 |
||||||||
лее, |
м |
|
хода бурильной |
голов |
|||||||
Величины |
4500 |
4500 |
|
2700 |
|||||||
ки |
(автоподатчика), |
м |
|
|
|
||||||
Усилие |
подачи, кН |
|
|
|
10,8 |
10,8 |
10,8 |
||||
Расход воды на очистку 100 м |
1 |
1 |
1 |
||||||||
шпуров, |
м3 |
|
|
м3/мин |
|||||||
Расход |
сжатого воздуха, |
£6 |
36 |
|
33 |
||||||
Возможный угол наклона |
буриль |
10 |
10 |
|
20 |
||||||
ных |
машин, |
градус |
|
|
мм |
|
|||||
Расстояние |
между шпурами, |
800 |
800 |
|
600—800 |
||||||
Основные |
размеры |
установки в |
|
|
|
|
|||||
транспортном |
положении, |
м: |
|
10,3 |
10,3 |
5,86 |
|||||
высота |
описанной |
окружности |
|||||||||
диаметр |
1,54 |
1,54 |
1,4 |
||||||||
Масса, |
т |
|
|
|
|
|
10,2 |
10,2 |
7,2 |
||
Бурильная |
установка |
|
|
|
БУКС-1у2 |
|
Продолжение |
||||
|
|
|
БУКС-1у5 |
СМБУ-4м |
|||||||
.Диаметр ствола в свету, м |
|
4—9 |
4—9 |
5—8 |
|||||||
Число бурильных машин |
|
|
2 |
2—5 |
3 |
||||||
Глубина бурения шпуров, не бо- |
4,4 |
4,4 |
4 |
||||||||
•лее, |
м |
|
хода бурильной |
голов |
|||||||
Величины |
4500 |
4500 |
|
4000 |
|||||||
ки |
(автоподатчика), |
м. |
|
|
|
||||||
Усилие |
подачи, кН |
|
|
|
8,8 |
8,8 |
10,8 |
||||
Расход воды на очистку 100 м |
1 |
1 |
2,25 |
||||||||
шпуров, |
м3 |
|
|
м3/мин |
|||||||
Расход |
сжатого воздуха, |
18 |
45 |
|
28 |
||||||
Возможный угол наклона буриль- |
20 |
20 |
|
24 |
|||||||
-ных |
машин, |
градус |
|
|
мм |
|
|||||
Расстояние |
между шпурами, |
600—800 |
600—800 |
Любое |
|||||||
•Основные |
размеры |
установки |
в |
|
|
|
|
||||
транспортном |
положении, |
м: |
|
9,115 |
9,115 |
6,76 |
|||||
высота |
описанной |
окружности |
|||||||||
диаметр |
1,25 |
1,25—2,05 |
1,37 |
||||||||
.Масса, |
т |
|
|
|
|
|
6,4 |
10,8 |
6 |
||
|
Установки БУКС-1м, БУКС-1мц и БУКС-2м оснащены бу |
||||||||||
рильными |
машинами |
Б ГА-1м, что позволяет |
бурить |
шпуры в |
|||||||
породах |
с |
коэффициентом |
крепости |
f= 144-16. В установках |
|||||||
Т>УКС-1у2 |
и БУКС-1у5 применены |
буровые |
машины типа |
ПК-75, что дает возможность бурить породы с f ^ 2 0. Установ ка БУКС-1м (рис. 4.6) состоит из раздвижной колонки 1, к ко торой прикреплены четыре стойки 2 с бурильными молотка ми 3. Все эти узлы составляют съемную часть установки. Две ■стойки закреплены к распорной колонке неподвижно, две — шар нирно на петлях, что позволяет устанавливать бурильные ма-
Рис. 4.6. Бурильная установ ка БУКС-1 м
шины в ряд при бурении шпуров и складывать при спуске и подъеме установки. Бурильное оборудование съемное и во вре мя бурения шпуров навешивается на тельфер погрузочной ма шины, которым установка перемещается в круговом и радиаль ном направлениях.
Бурильная установка БУКС-1мц создана на базе установки БУКС-1м и предназначена для бурения шпуров, а также це ментационных скважин в забоях вертикальных стволов тех же
диаметров. Перед бурением цементационных скважин монти руют дополнительные приспособления и устройства.
Стволовая универсальная бурильная установка БУКС-1у5 предназначена для механизации бурения шпуров глубиной до 4,5 м при проходке вертикальных стволов диаметром 4—9 м в свету, оснащенных погрузочными машинами КС-2у/40 и КСМ-2у. Установка БУКС-1у2 предназначена для комплектно го бурения шпуров при проходке и углубке вертикальных ство лов малого диаметра. Конструкция установки БУКС-1у5 позво ляет в шахтных условиях собирать ее из унифицированных узлов с 5, 4, 3 и 2 бурильными машинами в зависимости от диа метра ствола и возможностей пропуска установки через бадьевые проемы. Ее можно использовать для бурения цементацион ных, дегазационных и разведочных скважин глубиной до 59 м.
Бурильная установка БУКС-2м предназначена для механи зации бурения шпуров при проходке неглубоких вертикальных стволов диаметром 4,5—8 м в свету в комплексе с погрузочны ми машинами типа КСМ-2у и с грузчиками КС-3. Установка опирается на призабойную опалубку, к каркасу которой при креплены монорельс и опорное кольцо. По монорельсу пере двигается самоходная тележка кругового перемещения уста новки. Механизм радиального перемещения вместе с верти кальной станиной и бурильными машинами на период бурения шпуров опускают в ствол и навешивают на тележку кругового перемещения. На станине смонтированы две бурильные маши ны, устройства для горизонтального и вертикального переме щения бурильных машин и поворота станины на 180°, что поз воляет с одной позиции без перестановки бурить 16 шпуров.
Организация бурения установками БУКС (за исключением БУКС-2м и БУКС-1у2м) следующая: как и обычно, произво дится зачистка забоя и разметка шпуров. Затем в ствол спус кают установку и подвешивают на тельфере погрузочной ма шины КС-2у/40 или КС-IMA. Этим тельфером бурильная уста новка перемещается в радиальном направлении, а при помощи поворотной рамы перемещается по окружности. Установка рас крепляется между тельфером и забоем путем раздвижки цент ральной колонны. Механизмы установки работают на сжатом воздухе, поступающем по шлангам с проходческого полка. Стойки перемещаются так, чтобы штанги бурильных головок ■совпали с осью шпуров. После этого включаются бурильные го ловки и производится бурение шпуров с воздушно-водяной очи сткой шпуров от буровой мелочи. По окончании бурения шпура на заданную глубину бурильные головки возвращаются в ис ходное положение, а установка перемещается на другую по зицию для бурения следующих шпуров. В такой последователь ности производится обуривание всего забоя, после чего уста новка поднимается на поверхность земли.
Организация бурения шпуров в стволе диаметром 8,3 м вчерне показана на рис. 4,7.
Затраты времени (мин) на отдельные операции следующие.
Подготовительные работы к бурению (спуск установки и
приведение ее в рабочее состояние) . |
30—35 |
||
Заключительные |
работы |
(приведение установки в транс |
|
портное положение, отсоединение шлангов, навеска |
на |
||
прицепное устройство, |
подъем) . |
25—30 |
|
Перемещение установки с одной позиции на другую и за |
|||
буривание: |
|
|
8—Ю |
в сланцах (f=4-^-6) |
. . . . |
||
в песчанике (/=14) . |
20—23 |
||
Бурение комплекта шпуров с одной позиции: |
5—7 |
||
в сланцах (f= 4-т-6) . |
|
||
в песчаниках (/=9-М0) |
7—9 |
||
в песчаниках |
(/= 14) |
|
19—21 |
Установки БУКС обслуживают 3—4 чел., один из которых машинист погрузочной машины.
Применение установок БУКС позволяет механизировать процесс бурения и улучшает санитарно-гигиенические условия работ (отсутствие пылеобразования и вибрации), повышает в 3—4 раза производительность труда рабочих при бурении, со кращает численность рабочих, занятых на бурении шпуров.
Особенно эффективны установки типа БУКС при бурении
шпуров в породах с |
10-*-12. |
|
В |
породах с /> 1 2 |
эффективность работы БУКС резко па |
дает |
даже при применении бурильных головок БГА-1, имею- |
Рис. 4.7. По следователь ность бурения шпуров уста новкой БУКС:
1— шпуры вертикальные;
2 — шпуры |
на |
||
клонные; |
|
3 — |
|
положение |
ко |
||
лонны |
|
БУКС |
|
при |
бурении |
||
шпуров; |
|
4 — |
|
шпуры, |
|
бури |
|
мые |
одновре |
||
менно |
с |
одной |
|
позиции |
|
уста |
|
новки |
|
БУКС; |
5 — позиция бурения
щих энергию удара 85 Н-м. Если при /=4-*-6 скорость буре ния составляет 0,0017—0,025 м/с, то в породах с }= 16-т-18 она снижается до 0,00025 м/с, а трудовые затраты, приходящиеся на 1 м шпура, увеличиваются соответственно в 1,5—2 чел.-мин до 18—21 чел.-мин. В основном трудовые затраты увеличива ются за счет снижения механической скорости бурения и из-за частой замены коронок.
Установки БУКС-1м целесообразно применять при строи тельстве стволов диаметром 5,5—9 м, глубиной более 150—
180м, оснащенных погрузочными машинами КС-2у/40, КС-1МА
идр.
Встволах диаметром 7—9 м при погрузке породы машина ми 2КС-2у/40, 2КС-1м бурения шпуров применяют две установ ки БУКС.
Бурильная установка СМБУ-4м (рис. 4.8) состоит из колон ны с маслостанцией 9, к которой прикреплены три манипуляторные стрелы 3. Стрелы раздвигаются гидрокранами 4. На манипуляторных стрелах установлены бурильные машины 8 типа БУ-1 или БГА-1 с гидроподъемником 2 и пультом управле ния 1. В стволе установка раскрепляется тремя канатными расчалками 5, а в копре подвешивается на кронштейне 6. Для промывки шпуров на полке устанавливается бак с водой 7.
Установка СБУ-4м обеспечивает бурение шпуров глубиной до 4 м, имеет высоту 6,55 м и массу 5,43 т. Эта установка мо жет применяться при погрузке породы машинами КС-8,
КС-2у/40, КС-1мА и др.
В последние годы в зарубежной практике для бурения шпу ров стали применять электрогидравлические машины, развива
ющие большую производительность |
бурения (до 10 м/мин). |
|||||
|
Производительность бурильных |
установок |
типов БУКС и |
|||
СМБУ (м/ч) |
|
|
|
|
|
|
п _ |
бОфлКнРм |
|
|
|
|
|
4 |
1 + V„2tB ’ |
|
|
|
|
|
где |
ф — коэффициент |
одновременности |
работ |
бурильных ма |
||
шин, равный 0,7—0,8; |
Кн — коэффициент |
готовности установки, |
||||
равный 0,8—0,9; « — число бурильных |
машин |
в |
установке; |
|||
2 *в— время вспомогательных работ |
на |
бурение 1 |
м шпура — |
замена коронок, обратный ход штанги, перестановка установки
в забое и другие. |
|
2fB= l-b l,5 мин, при /= 1 0 |
|||
|
При длине шпура 3—4 м и f< 1 0 |
||||
2*в=1,5—2 мин; |
vM— механическая |
скорость бурения, равная: |
|||
f |
. |
6 |
7—9 |
1C—14 |
14 |
v„, м/мин. |
0,8—1,4 0,7—0,8 |
0,5—0,7 |
0,15—0,35 |
При бурении шпуров диаметрами 40—43 мм скорость буре ния увеличивается на 20—25%.
Рис. 4.8. Бурильная установка СМБУ-4м