Ведерников Н.И. Горные машины и комплексы для добычи и обогащения полезных ископаемых
Подождите немного. Документ загружается.
101
зависимости от конструкции бурового инструмента вращательное
бурение применяется для бурения мягких и средней крепости пород
с f ≤ 10.
К машинам вращательного бурения относятся ручные (СЭР -19
М, СР - 3) и колонковые (ЭБГП - 1) сверла.
Ручные сверла предназначены для бурения шпуров по углю и
мягким породам ( f ≤ 4). Сверла бывают с ручной (Р) и механической
(М) подачей. Для удобства при работе ручного сверла могут
устанавливаться и специальные поддержки или легкие колонки.
Ручные сверла могут быть с электрическим (Э), пневматическим (П) и
гидравлическим (Г) приводами. По типу управления ручные сверла
подразделяются на сверла с ручным и дистанционным (Д)
управлением.
В угольной промышленности наибольшее распространение
получили ручные сверла электрическим приводом. В качестве привода
электросверл применяются трехфазные асинхронные двигатели
переменного тока с синхронной частотой вращения ротора 50 с
-1
и
получасовой мощностью 1 - 1,4 кВТ. По условиям безопасности
рабочее напряжение принято 127 В. Частота вращения буровой штанги
выбираются в пределах 5 - 15 с
-1
.
Осевое усилие в ручных сверлах при бурении по некрепким
углям не превышает 200 - 250 Н, а по крепким углям и породам ниже
средней крепости - 2000 - 2500 Н.
Одним из представителей электрических ручных сверл является
сверло СЭР 19 М.
Вращательно-ударное бурение слагается из крутящего момента,
ударного импульса и значительного осевого усилия. Этот способ
102
нашел применение в тяжелых бурильных машинах и хорошо
зарекомендовал себя при бурении шпуров и скважин диаметром до 100
мм в крепких породах ( f = 5 - 14).
Машины вращательно - ударного бурения получили широкое
распространение при проведении подготовительных выработок
большого сечения буровзрывным способом. В большинстве случаев
они монтируются на ходовых тележках или рамах породонавалочных
машин. В первом случае такие машины называются бурильными
установками и служат только для обуривания забоя. Во втором случае
они называются буропогрузочними машинами.
Основные параметры машин вращательно - ударного действия
обычно имеют следующие значения: давление сжатого воздуха 0,4 -
0,6 мПа, расход воздуха 10 - 20 м
3
/мин, диаметр коронки 42 - 52 мм.
Способ очистки и расход промывочной жидкости практически
одинаковы во всех конструкциях. Представителями машин данного
типа являются бурильные установки БУ 1, БУР2, СБУ - 2М и др. для
работы по породам с f > 10.
Ударно - вращательное бурение характеризуется наличием
большого ударного импульса, направленного по оси шпура и
наносимого непосредственно непрерывно вращающемуся инструменту
(долоту), постоянно прижатому к забою осевым усилием и небольшого
крутящего момента, достаточно для того, чтобы резать породу
небольшими стружками и производить зачистку шпура от продуктов
разрушения. Ударный механизм (пневмоударник) устанавливается на
штанге у груди забоя. Благодаря этому с увеличением глубины
бурения, а, следовательно, и веса наращиваемой штанги К.П.Д. удара
103
сохраняется, т.к. практически не участвует передаче удара, а служит
лишь для передачи удара вращения.
Промышленностью выпускаются четыре типоразмера
погружных пневмоударников для бурения скважин диаметром 105,
125, 160, 200 мм с ударной мощностью соответственно 2,2; 3,1; 4,3 и
5,8 кВт. Частота ударов в минуту составляет 1700 - 2500.
Ударно-поворотное бурение характеризуется наличием
значительного ударного импульса, направленного по оси
клиновидного инструмента, небольшого осевого усилия для прижатия
инструмента к забою в момент удара и малого крутящего момента.
После каждого удара вследствие упругих свойств инструмента и
породы коронка со штангой отскакивает от забоя и поворачивается
механизмом поворота на угол 10 - 20°. Разрушение забоя
осуществляется за счет ударной нагрузки с перерывами для холостого
хода ударника. Этот способ разрушения используется в бурильных
молотках (перфораторах), предназначенных для бурения шпуров и
скважин диаметром от 20 до 150 мм и глубиной 5 - 12 м и более в
крепких породах (f = 8 - 20).
По принципу действия бурильные молотки на поршневые и
молотковые. В поршневых молотках поршень и бур имеют жесткую
связь и движутся совместно. В таких молотках масса движущихся
частей значительна и поэтому реализовать большую мощность, а
следовательно, и большое число ударов трудно.
В перфораторах жесткая связь поршня (бойка) и бура
отсутствует, поэтому масса движущихся частей меньше и появляется
возможность получать до 2000 - 3500 ударов в минуту, а также
реализовать большую мощность.
104
По способу установки перфораторы делятся на переносные,
телескопные и колонковые.
Переносные перфораторы имеют массу от 10 до 40 кг. В
последние годы для облегчения работы они комплектуются
пневмоподдержками, с которых производится бурение.
Телескопные перфораторы имеют поршневой (телескопный)
податчик, обеспечивающий возможность производить бурение
восходящих шпуров.
Колонковые перфораторы, на распорных колонках или на
буровых каретках, применяются для бурения шпуров в любом
направлении.
4.2. Бурильные установки
Шахтные бурильные установки предназначены для
бурения шпуров в породах различной крепости при
проведении горных выработок, строительстве тоннелей, а также
при ведении очистных работ в рудниках. Шпуры бурят вдоль
оси выработки, в кровлю, бока и почву выработки. Бурильные
установки полностью механизируют процесс бурения,
улучшают санитарно-гигиенические условия работы и частично
механизируют процессы заряжания шпуров и крепления выработки.
105
Рисунок 4.1 - Шахтная бурильная установка
Бурильные установки разделяют на фронтальные и
радиально-фрон-тальные. Фронтальными установками
шпуры бурятся только вдоль оси выработки, радиально-
фроптальными - вдоль оси выработки и перпендикулярно
к ней. По типу бурильных головок бурильные установки
подразделяют на обрудованные бурильными головками
вращательного (f < 8), вращательно-ударного (f = 8÷14) и
ударно-вращательного (f = 12÷20 и более) действия.
Кроме того все бурильные установки подразделяют по
роду потребляемой энергии - на пневматические,
электрические и комбинированные; по типу ходовой
106
части - пневмошинные колесно-рельсо-вые и гусеничные,
а также по числу бурильных головок.
Шахтная бурильная установка (рис. 4.1) состоит из
следующих основных сборочных единиц: бурильной
головки 3 с податчиком 1, манипулятора 2, рамы с
ходовой частью 4, привода 6, пульта и системы
управления 5.
а - винтовой податчик постоянной длины;
б – винтовой телескопный податчик
Рисунок 4.2 – Податчики для перемещения
бурильных головок
Податчики предназначены для перемещения
бурильных головок совместно с буровым инструментом с
рациональным осевым усилием подачи на забой во время
107
бурения шпуров и возврата их в исходное положение
после окончания бурения.
Различают податчики постоянной длины,
применяемые на бурильных установках фронтального и
радиально-фронтального типов, когда линейные
размеры выработки превышают длину податчика, и
телескопические податчики, которыми обуривают забой
выработки с полной раздвижностью податчика, а кровлю
и боковые стенки - укороченными шпурами с помощью
сложенного податчика.
В конструктивном плане податчики могут быть
винтовыми, цепными, канатными и канатно-поршневыми.
По типу привода различают податчики с приводом от
двигателя и от цилиндра, по применяемой энергии -
пневматические и гидравлические.
Податчики характеризуются следующими
основными параметрами: длиной подачи 2-4,5 м; усилием
подачи 1,5-20 кН; массой 30-850 кг (обычно 350 кг);
скоростью подачи бурильной головки при бурении до 0,3
м/с, а при обратном ходе — от 0,2 до 0,4 м/с.
В качестве примера рассмотрим некоторые
наиболее характерные конструкции податчиков и принцип
их работы. На рис. 14.2,а представлена схема винтового
108
податчика постоянной длины. Податчик состоит из рамы 6,
верхняя часть которой служит направляющей для салазок
5 бурильной головки 4. Внутри рамы в подшипниковых
опорах 2 размещен винт 3, имеющий привод 1. При
вращении винта гайка 10, находящаяся в постоянном
зацеплении с винтом и соединенная с салазками,
обеспечивает поступательное движение бурильной головки
на забой и обратный ход после окончания бурения
шпура. Винт податчика выполняется с трапециевидной
многозаходной несамотормозящейся резьбой. Рамы
податчиков выполняются сварными из стального
проката. Фирмы "Атлас Копко" (Швеция) и "Гарднер
Денвер" (США) начали применять рамы податчиков из
прессованных алюминиевых сплавов.
Для сохранения прямолинейности буровой штанги в
процессе бурения устанавливается неподвижный люнет 8,
а при длине штанги более 3 м — подвижный люнет 7. В
передней части рамы имеется упор 9, обеспечивающий
фиксацию податчика на забое выработки.
Одна из конструкций телескопического податчика
показана на рис. 4.2, б. Податчик состоит из нижней рамы
5 с винтом 3 и верхней рамы 8 с винтом 7. Винт 3,
вращаясь с помощью привода 6, передает через шестерни
109
4 и 2 вращение винту 7. При вращении винта 3
"возможньт-два варианта работы шестерни 4: или она не
вращается (как указано на рисунке) и перемещается вдоль
этого винта, вызывая перемещение верхней рамы 8 с
бурильной головкой 1 относительно нижней рамы 5, или
при сложенном податчике шестерни 4 вращается и через
шестерню 2, винт 7 и гайку 9 вызывает движение
бурильной головки по направляющей верхней рамы 8.
Важный элемент бурильной установки —
манипулятор, который предназначен для перемещения
бурильной головки с податчиком в пространстве и ее
фиксации в нужных точках для бурения шпуров.
К манипуляторам предъявляются следующие
требования: высокие скорости перемещения; надежное
закрепление бурильной головки в положении для бурения;
обеспечение автоматическою сохранения параллельности
податчика в процессе манипуляций; возможность бурения
наклонных шпуров под различными углами,
определяемыми технологическими требованиями, и
оконтуривающих шпуров с минимальными углами наклона
(до 5°) к оси выработки.
Рассмотрим конструкцию телескопического
манипулятора УТМ-5 (рис. 4.3), применяемого на
110
бурильных установках типоразмера УБШ-5. Он состоит из
опорного кронштейна /, раздвижной рукояти 4, имеющей
ход выдвижения 2 м, позиционера 5, направляющей рамы
6, цилиндров подъема стрелы 3 и поворота 7, устройства 2,
обеспечивающего параллельность движения.На рис. 14.З
показаны углы перемещения стрелы, позволяющие
обуривать забой высотой 7,2 м и шириной до 7,3 м.