Буровзрывные работы: оборудование, технология, используемые
Взрывные вещества
На предприятиях, осуществляющих добычу полезных ископаемых открытым способом, сосредоточено большое количество разнообразной техники, с помощью которой ведутся добыча и перемещение значительных объемов горной массы. На горных предприятиях постоянно вводится новое, высокопроизводительное горно-транспортное и обогатительное оборудование. Внедряются новые средства автоматизации и механизации технологических процессов, в том числе вспомогательных.
Подразделение оборудования для открытых горных работ по месту в технологическом процессе позволяет выделить следующие его классы:
машины для подготовки горных пород к выемке; выемочно-погрузочные машины; выемочно-транспортирующие машины; транспортные машины; отвалообразующие машины; сортировочно-обогатительное оборудование; машины для вспомогательных работ;
оборудование для механизации спускоподъемных операций и очистки скважин и др.
Машины каждого класса делятся на группы, в каждой группе различают типы машин, отличающиеся не характером выполняемой работы, а только конструкцией узлов. Каждый тип машин может иметь несколько типоразмеров, отличающихся параметрами, но имеющих одинаковую конструкцию. Так, класс выемоочно-погрузочных машин делится на две группы: одноковшовые экскаваторы и многоковшовые экскаваторы. Группа одноковшовых экскаваторов подразделяется на типы: с прямой лопатой, с обратной лопатой, стругом, драглайном, грейфером. Типы машин классифицируются по следующим признакам: назначению и роду работы, вместимости ковша, виду рабочего оборудования и др.
|
|
|
Буровые станки открытых разработок.Для разведки, вскрытия или добычи твердых, жидких и газообразных полезных ископаемых, а также для различных вспомогательных целей в горных породах бурят вертикальные, горизонтальные или наклонные шпуры и скважины. Бурение проводится с помощью буровой установки комплекс оборудования, включающего в себя буровую вышку (мачту), силовой привод, механизм передвижения. Бурение горной порода можно проводить механическим и немеханическим способами. Механический способ реализуется в машинах ударного, вращательного, ударно-вращательного бурения, когда разрушение горной породы выполняется инструментом под действием прикладываемых к нему силовых нагрузок.
Удары по породе для ее разрушения можно наносить буровым инструментом, периодически падающим с некоторой высоты на забой под действием собственного веса. Так осуществляется бурение ударно-канатными станками.
При вращательном способе бурения разрушение забоя скважины скалыванием, смятием, истиранием осуществляется вращающимся инструментом с приложением к нему значительных осевой нагрузки и момента. Этот способ реализуется в станках вращательного бурения шарошечными долотами и резцовыми коронками.
|
|
|
При ударно-вращательном способе бурения буровой инструмент непрерывно вращается вокруг своей оси и по нему наносятся удары. Осевое усилие прикладывается к инструменту для нейтрализации сил отдачи, действующих на него в момент удара. Этот способ применяется в станках ударно-вращательного бурения с погружными пневмоударниками и бурильными молотками.
Немеханическим (физическим) способом проводится термическое, взрывное, гидравлическое, электрогидравлическое, ультразвуковое и комбинированное бурение. При этом способе бурения силовые нагрузки на горную породу передаются через жидкую или газообразную среду. Несмотря на создание новых немеханических способов бурения, механический способ является преобладающим.
По типу привода буровые станки делятся на электрические и тепловые, работающие от двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
По назначению буровые станки делятся на машины для бурения шпуров и небольших скважин и машины для бурения скважин среднего и большого диаметра вертикального и наклонных направлений.
|
|
|
Основные параметры буровых станков определяются диаметром, глубиной и углом наклона пробуриваемой скважины. Станки для бурения взрывных скважин на открытых горных работах изготовляются следующих типов: СБШ- станки вращательного бурения шарошечными долота(шарошечного бурения), пяти типоразмеров (с номинальными диаметрами бурения 160, 200, 250, 320 и 400 мм), для пород средней крепости и крепких, т.е. с коэффициентом крепости 6 <f< 18 (2СБШ-200-32, 5СБШ-200-36, ЗСБШ-200-60, СБШ-250МНА-32, СБШ-250-55, СБШ-320-36);
СВБ-станки вращательного бурения с резцовыми коронками(чекового бурения), с номинальным диаметром скважины 160 мм различной глубиной бурения, для пород с коэффициентом крепости f≤6 (СБР-160А-24, СБР-160Б-32, 2СБР-160-24, СБР-200А-32(48) - проектируется);
CБУ-станки ударно-вращательного бурения (пневмоударного бурения) двух типоразмеров (с номинальными диаметрами бурения 105 и 125 мм), для трудновзрываемых пород с коэффициентом крепости 6 < f< 18 (СБУ-100Г-35, СБУ-100П-35, СБУ-100Н-35, СБУ-125-32, СБУ-125А-52). Возможно изготовление станков комбинированного бурения, сочетающих в себе механический и немеханический способы бурения.
|
|
|
Наибольшее распространение на открытых горных работах получили станки вращательного бурения шарошечными долотами, которыми выполняется около 80 % всех объемов бурения. Остальные 20 % выполняются станками вращательного бурения резцовыми коронками, а также станками ударно-вращательного и комбинированного бурения. Кроме того, на открытых горных работах используются станки ударного бурения.
Станки вращательного бурения шарошечными долотами.К станкам вращательного бурения относятся станки шарошечного бурения типа СБШ, предназначенные для бурения взрывных вертикальных и наклонных скважин на открытых горных разработках в сухих и обводненных, монолитных и трещиноватых породах средней крепости и крепких. Бурение осуществляется в Результате приложения к шарошечному долоту значительного крутящего момента и больших осевых усилий. Разрушение породы осуществляется шарошечным долотом, во время вращения которого при постоянном усилии подачи зубья (штыри) шарошек скалывают и раздавливают горную породу. Разрушенная горная порода удаляется сжатым воздухом, поступающим в скважину по пустотелым буровым штангам.
Рис. 2.18. Станок шарошечного бурения СБШ:
1 — мачта; 2— вращатель; 3 — буровой став; 4— машинное отделение; 5— передний цилиндр выравнивания станка; 6 — пылеподавляющая установка; 7 -гусеничные тележки
Станки вращательного бурения резцовыми коронками.Сущность бурения этими станками заключается в следующем. Буровой инструмент вращается от двигателя через редуктор и подается на забой механизмом подачи или под действием веса привода вращателя и бурового става, состоящего из последовательно соединенных шнековых штанг и резцовой головки. Станки используются для бурения взрывных скважин по углю и породам при f≤6. Эти станки часто называют ранками шнекового бурения.
Рис.2.19. Схема станка вращательного бурения резцовыми коронками:
1-вращатель; 2 — направляющие; 3 — полиспаст; 4 -шнековая штанга;
5 — резцовая коронка
Станки вращательного бурения резцовыми коронками имеют вращатель 1 (рис. 2.19), скользящий по вертикальным направляющим 2. Подъем вращателя производится лебедкой с помощью подъемного каната, образующего полиспаст 3. В патроне вращателя укрепляется шнековая штанга 4 с прикрепленной к ней резцовой коронкой 5. Разрушенная порода удаляется из скважины на поверхность шнеком.
Существуют станки вращательного бурения горизонтальных скважин и для шнекобуровой выемки угля из тонких пластов мощностью 0,6 — 2 м. Основная их особенность состоит в наличии механизма подачи. В нашей стране такие станки распространения пока не получили и имеются лишь в единичных экземплярах.
Станки ударно-вращательного бурения.Бурение станками ударно-вращательного бурения основано на комбинированном способе разрушения породы, объединяющем основные достоинства ударного и вращательного воздействия на породу.
Отличительной особенностью этих станков является наличие погружного пневмо-ударника. Пневмоударнику 7 (рис. 2.20) через штангу 2 передается вращение от вращателя 3, установленного на плите 4. Подачу бурового става на забой и создание осевого усилия осуществляют с помощью подающего механизма 5. Вращатель перемещается по мачте 6, изменение угла наклона которой осуществляется гидроцилиндром 7. Станками можно бурить вертикальные и наклонные скважины в породах с f< 18 диаметром до 200 мм. Американская фирма «Интер-солл Рэнд» выпускает станки для бурения погружными пневмо-ударниками скважин диаметром до 850 мм.
Рис.2.20. Схема станка ударно-вращательного бурения: 1- пневмоударник; 2 — штанга; 3 — вращатель; 4 — плита; 5 — подающий механизм; 6— мачта; 7— гидроцилиндр подъема; 8 — двигатель.
Станки комбинированного бурения.Станки комбинированного бурения являются универсальным машинами, позволяющими вести бурение скважин в сложных горно-геологических условиях с перемежающимися породами различной крепости и структуры. Эффективность разрушения твердых горных пород достигается комбинированным воздействием на породу различных механических и немеханических способов бурения.
Из немеханических способов бурения широкое применение получил термический, который в сочетании с механическим способом позволяет эффективно бурить плотные породы большой крепости. При термическом бурении разрушение горной породы происходит вследствие интенсивного одностороннего нагревания забоя скважины раскаленными струями газов. Наиболее эффективно разрушаются кварцсодержащие породы, имеющие низкую теплопроводность при большом коэффициенте линейного расширения.
Сущность термомеханического способа бурения заключается в том, что нагрев породы вызывает значительное снижение ее прочности, а окончательное разрушение достигается механическим способом. При термомеханическом бурении станок оснащен термошарошечным рабочим инструментом. Высокотемпературные газовые струи, вытекающие из сопел 3 (рис. 2.21) термобура, разрушают и ослабляют горную породу на забое скважины. С помощью шарошечного бурового инструмента 4 производится разрушение породы.
Термошарошечный рабочий инструмент, закрепленный на штанге 5, вращается с помощью вращателя 1. Рабочие компоненты- керосин, кислород и вода подаются к входному коллектору 2 на вращателе и далее по каналам в штанге поступают к горелке термобура. Разрушенная порода выносится парогазовой смесью.
Рис. 2.21. Схема станка комбинированного(термомеханического) бурения:
1 - вращатель; 2 - коллектор; 3 — сопла; 4 — буровой инструмент; 5 — штанга
Зарядные и забоечные машины для открытых горных работ.Для заряжания скважин на карьерах применяются машины МЗ-3; МЗ-4: МЗ-8: МЗ-12.
Универсальная пневмозарядная машина МЗ-3предназначена для заряжания сухих и отводненных скважин россыпными ВВ и смесями ВВ по гибкому рукаву длиной до 10 м.
Машина представляет собой автомобиль-контейнер с устройством для получения ВВ и пневматического транспортирования полученных ВВ в скважину по гибкому рукаву.
Машина смонтирована на базе шасси автомобиля КрАЗ-2565.
На шасси машины установлена рама, на верхнем основании которой помещается бункер, который разделен на два отсека для одновременной транспортировки двух компонентов.
Шнеками компоненты транспортируются к шлюзовому питателю, где смешиваются с сжатым воздухом и по гибкому материалопроводу подаются в скважину. Приводом шнеков и питателя служат индивидуальные гидродвигатели. Маслонасосом через форсунку впрыскивается дизельное топливо в шнек со смесью ВВ, смешивается дизельное топливо и аммиачная селитра.
Для забойки взрывных скважин применяются забоечные машины ЗС-1Б и ЗС-2М. Они установлены на шасси автомобиля и предназначены для транспортировки забоечного материала на уступы карьера и механической подачи его в скважины. Устройство: бункер, короб, конусная воронка, скребковый конвейер, гидрокран для загрузки забоечного материала. Привод забоечной машины осуществляется от двигателя базового автомобиля. На Лениногорском полиметаллическом комбинате открытым способом добывают руды на Андреевском и Тишинском карьерах, отличающихся горнотехническими условиями и объемами производства.
С 1968 г. на открытых горных работах применяют гранулированные (гранулиты АС-4 и АС-8) и водонаполненные (акватол 65/35) взрывчатые вещества, удельный вес которых составляет 50-55%. Для механизированного заряжания скважин новыми ВВ серийно выпускаются транспортно-зарядные машины МЗС-1, СУЗН-5М (НИПИгормаш), и «Акватол» (Гипроникель). Машина МЗС-1предназначена для гранулированных ВВ. Для условий Андреевского и Тишинского карьеров разработаны транспортно-зарядные машины МЗ-1 и «Универсал». Они предназначены для приготовления и пневматического заряжания скважин гранулированными и водонаполненными ВВ (игданиты, гранулиты, зерногранулиты, граммоналы и акватолы) .
Транспортно-зарядная машина МЗ-1смонтирована на базе автомобиля МАЗ-500. Она состоит из бункера, вмещающего 4 т ВВ, в нижней части которого установлен унифицированный пневматический дозатор МПД-2 с гидронасосом; бака для воды (или дизельного топлива и др.) емкостью 0,8 м3 с подогревом выхлопными газами от двигателя автомобиля; гидрокрана грузоподъемностью 1 т и контейнера для загрузки ВВ в бункер. Машина имеет пульт с ручным, автоматическим, дистанционным и программным управлением и компрессор КТ-6 производительностью 8,5 м3/мин и давлением 4,5 кГ/см2.
Транспортно-зарядная машина «Универсал» монтируется на базе автосамосвала (например, КрАЗ-223) и в отличие от машины МЗ-1 выполнена с двумя съемными бункерами емкостью 5 м3 каждый. В случае применения самосвалов МАЗ-525 или БелАЗ-540 емкость бункеров может быть увеличена пропорционально грузоподъемности машин.
Зарядно-доставочная машина МДЗ-1 предназначена для доставки сухих акватольных смесей 65/35 С или М-15 от загрузочных пунктов взрывчатых веществ к местам производства взрывных работ на карьерах и для перегрузки смесей ВВ в установки типа Акватол-2(2М) и другие машины, а также для доставки и непосредственного заряжания скважин сухими гранулированными ВВ (гранулотол, зерногранулиты, гранулиты, игданит).
Смесительно-зарядная машина «Акватол- 1У»предназначена для приготовления, доставки и заряжания водонаполненных взрывчатых веществ типа акватолов и на основе горячего раствора окислителя на открытых горных работах .
Приготовление горячего раствора окислителя предусматривается как на стационарном пункте, так и в самой машине с помощью «острого пара». Загрузка машины сухими компонентами предусмотрена либо на загрузочном пункте, либо с помощью доставочно-зарядных машин.
Смесительно-зарядная машина «Акватол-3»предназначена для приготовления и заряжания водосодержащих взрывчатых веществ (ВВВ).
Применяется на открытых горных разработках при взрывных работах по добыче руд черных и цветных металлов и других полезных ископаемых, а также в гидротехническом и промышленном строительстве. Приготовление горячего раствора, являющегося основным компонентом ВВВ, производится как на стационарном пункте, так и в самой машине с помощью «острого пара».
Загрузка машины сухими компонентами ВВ предусмотрена либо на загрузочном пункте, либо с помощью передвижных растаривающих машин.
Рис. 2.22. Смесительно-зарядная машина «Акватол-3»
Машина зарядная самоходная СУЗН-5Апредназначается для заряжания сухих и обводненных скважин любыми сортами рассыпных ВВ и смесей ВВ по гибкому шлангу длиной до 10 м, приготовления в процессе заряжания различных взрывчатых смесей игданитов, зерногранулитов, в любой пропорции аммиачной селитры и тротила, регулирования энергии заряда по высоте скважины.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 2405; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!