Буровзрывной способ разработки грунта. Основные положения.

Наиболее эффективным способом разработки скальных и полускальных пород является их взрывание. Взрывной способ дешев, применим в породах различной крепости и обеспечивает высокие скорости проходки.

Цикл буровзрывных, работ представляет собой ряд последовательных операций, производимых для разрушения забоя на некоторую глубину, называемую глубиной заходки. В состав цикла входят основные работы:

· установка бурового инструмента,

· бурение, заряжание и взрывание шпуров,

· проветривание забоя после взрыва,

· оборка контура и забоя выработки,

· уборка взорванной породы

· в случае необходимости установка временной крепи и

Вспомогательные работы

· наращивание путей, кабелей и трубопроводов,

· водоотлив и операции по разбивке оси и сечений выработки

Вспомогательные работы ведут одновременно с основными, их производство не влияет на продолжительность цикла.

Шпур, т.е. скважину диаметром менее 100 мм, в которую помещают заряд ВВ, располагают перпендикулярно или под углом к плоскости забоя, являющейся поверхностью обнажения. Разрушение породы происходит наиболее эффективно при действии взрыва в направлении кратчайшего расстояния от центра заряда до поверхности обнажения, называемого линией наименьшего сопротивления (ЛНС). Ось перпендикулярного к поверхности обнажения шпура совпадает с ЛНС, и эффект взрыва, образующего узкую конусообразную воронку невелик. Поэтому обычно шпуры бурят под острым углом к поверхности обнажения, что уменьшает длину ЛНС и повышает эффект взрыва.

В результате взрыва заряда стенки шпура разрушаются не по всей его длине. Донная часть шпура (так называемый «стакан») подвергается лишь некоторому расширению, и часть шпура оказывается неиспользованной. Отношение длины W использованной части шпура к его полной длине l к называют коэффициентом использования шпура и определяют по формуле

η = W / l _к.

В горизонтальных выработках η обычно составляет 0,8—0,9. Взрываемая порода зажата окружающим горным массивом, поэтому целесообразно образовывать дополнительные поверхности обнажения, освобождающие породу от зажима и облегчающие условия ее взрывания. Для этого в первую очередь взрывают более глубокие врубовые шпуры (1), имеющие большие заряды, создавая в забое врубовую воронку (2). Остальные шпуры (отбойные) работают при взрыве с уменьшенной ЛНС и разрушают породу более эффективно. Отбойные шпуры делят на вспомогательные (3) и контурные (4). В результате взрывания комплекта шпуров, забуренных на его глубину l _к, забой продвигается на глубину заходки W.

 

 

I — отбойные шпуры; II — контурные шпуры; III — врубовые шпуры

 

Цикл буровзрывных работ. Машины и механизмы для буровых работ. Самоходные буровые установки.

Цикл буровзрывных, работ представляет собой ряд последовательных операций, производимых для разрушения забоя на некоторую глубину, называемую глубиной заходки. В состав цикла входят основные работы:

· установка бурового инструмента,

· бурение, заряжание и взрывание шпуров,

· проветривание забоя после взрыва,

· оборка контура и забоя выработки,

· уборка взорванной породы

· в случае необходимости установка временной крепи и

Вспомогательные работы

· наращивание путей, кабелей и трубопроводов,

· водоотлив и операции по разбивке оси и сечений выработки

Вспомогательные работы ведут одновременно с основными, их производство не влияет на продолжительность цикла.

Для бурения применяют бурильные машины:

· ударно-поворотного (f=6-20),

Поршень-боек, совершающий в цилиндре пневматического перфоратора возвратно-поступательное движение, наносит частые удары (до 3000 в минуту) по хвостовику рабочего инструмента — бура, прижимаемого к забою шпура осевым усилием до 200 кгс. При прямом ходе поршня коронка бура внедряется в породу, а при обратном ходе поворачивается на небольшой угол, скалывая породу на части сечения шпура.

· вращательного (f<8)

Разрушение породы производится непрерывно резцом, прижатым к дну шпура. Электросверла (f=3-4) имеют высокий к.п.д., обеспечивают значительную производительность бурения и не требуют создания компрессорного хозяйства, но применимы в малоабразивных породах, мягких передней крепости, так как в менее благоприятных условиях вызывают сильный износ резцов.

· вращательно-ударного действия (f=8-16)

Разрушение породы производится прижатой к дну шпура коронкой, внедряющейся в породу под действием большого статического осевого усилия (до 1,2 тс) и большого числа ударов (до 4000 в минуту), наносимых пневматическим ударным узлом машины. Машины этого типа весьма производительны в породах средней крепости, но сложны и имеют большую массу.

Устройства для установки бурильных машин. Для установки в забое перфораторов и электросверл и обеспечения их производительной работы применяют самоходные буровые рамы и подмости, пневматические поддержки и манипуляторы.

Буровая рама представляет собой закрепляемую у забоя распорками (4) металлическую конструкцию на колесном ходу, в передней части которой размещен ряд вертикальных колонок с передвижными кронштейнами, служащими для крепления тяжелых перфораторов на салазках с автоподатчиками или электросверл. Расположение колонок и длину кронштейнов назначают таким образом, чтобы было возможно удобное обуривание всего комплекта шпуров. При этом для каждой бурильной машины выделяют обслуживаемую ею часть забоя.

 

В сводчатой части выработки целесообразно размещать криволинейную трубу для поддержки перфораторов при бурении верхних контурных шпуров. Для централизованного распределения сжатого воздуха и воды на буровой раме устанавливают ресивер (2) и водяной бак (3) (при электробурении ресивер отсутствует). Под буровой рамой, находящейся в нерабочем состоянии, должно быть свободное пространство, достаточное для пропуска погрузочных машин и вагонеток. Во время бурения возможно использование съемных вертикальных колонок (5) для бурения средней группы шпуров.

При безрельсовом транспорте буровые подмости, используемые для установки временной крепи, бурения шпуров и их заряжания, размещают на автомашине. Забой широкой выработки обуривают последовательно при двух положениях подмостей.

Буровые подмости на автомашине:

1 — прожектор;

2 — рабочая платформа;

3 — пневматическая колонка

 

В выработках малого сечения, где применение буровых рам и подмостей затруднительно, целесообразно использование манипуляторов — двухшарнирных стержневых устройств, закрепляемых на погрузочной машине и поддерживающих тяжелые перфораторы или электросверла.

Манипулятор состоит из колонки (1), жестко прикрепленной к корпусу машины при помощи кронштейнов(2), и съемных частей, к которым относятся стрела (5), подъемный механизм (4) и вертлюг (3), служащий для крепления перфоратора с автоподатчиком (6).

Бурильные машины вращательно-ударного действия состоят из бурильной головки, механизма подачи и штанги с буровой коронкой. Бурильная головка перемещается по направляющей балке с помощью механизма подачи и обеспечивает вращение штанги, которое сопровождается частыми ударами по ее хвостовику.

Буровой агрегат БА-1

Самоходный буровой агрегат БА-1 представляет собой металлическую раму (2) на колесном ходу с приводом (6), оснащенную шестью пневматическими бурильными машинами БУ-1 (3) на гидравлических манипуляторах (4), с помощью которых обуривается большая часть забоя однопутного железнодорожного тоннеля. Устойчивость каждой машины обеспечивается двумя пневматическими домкратами (5), упирающимися в забой. В задней части агрегата размещена кран-балка (1) для подъема арок и других элементов временной крепи.

В выработках большого сечения особенно удобны самоходные буровые установки на гусеничном ходу, используемые в комплексе с экскаваторами и автотранспортом. К таким установкам относятся СБУ-2М и СБУ-4 соответственно с двумя и четырьмя машинами БГА-1. С одной позиции машина СБУ-2М обуривает забой высотой до 5,5 м и шириной 6,5 м; СБУ-4 — забой высотой до 12 м и шириной до 8,7 м.

Установка СБУ-4 имеет четыре машины (1), поддерживаемые гидравлическими манипуляторами (2) на рабочих площадках (3), верхняя из которых изменяет положение при помощи стрелы (4), тяги (5) и двух гидравлических домкратов (6). Устойчивость установки во время бурения обеспечивается четырьмя гидравлическими упорами (7). Каждая из четырех бурильных машин упирается в забой двумя, пневматическими домкратами (8) для облегчения забуривания. Дополнительная подъемно-поворотная площадка (9) предназначена для облегчения обслуживания верхних машин, а также вспомогательных операций (заряжание шпуров, установка анкерной крепи и оборка кровли).