Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Технология строительства подземных сооружений. Строительство вертикальных выработок

.pdf
Скачиваний:
14
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
19.09 Mб
Скачать

Породы

/

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

Соседние файлы в папке книги