Процессы ОГР. Процессы открытых горных работ (Практикум). Практикум Издание второе, исправленное и дополненное Допущено Учебнометодическим объединением вузов Российской
 Скачать 4.36 Mb.
|
|
2. Подготовка горных пород к выемке 2.1. Выбор бурового инструмента. Эксплуатационные параметры скважин. 2.1.1. Цель занятия. Получить навыки выбора типов долота (коронки) и расчета эксплуатационных параметров скважин. 2.1.2. Краткое теоретическое введение Примерно 30% скважин на карьерах обуривают станками с использованием режущих долот. Режущий инструмент принято классифицировать по ряду признаков: по назначению (для бурения мягких пород Пб < 3 ÷ 4, для бурения пород повышенной крепости 4 < Пб £ 6), по числу режущих лучей (двухлучевые, трехлучевые, четырехлучевые, с круговым расположением резцов) и др. Двухлучевые долота имеют армирование режущей кромки. В трещиноватых породах целесообразно применение трехлучевых (трехперых) долот. Для бурения в мягких породах при шнековой очистке используют режущие долота НПИ 2(СВБ-2-2303М2) и типа РК (табл. 2.2). Для бурения в породах повышенной крепости при шнековой очистке используют долота типа РД (табл. 2.2) с индексом Ш., а для бурения с продувкой - 3РД 215.9 (в породах повышенной влажности), 1РД 244.5 (в многолетнемерзлых породах и в породах с обычным температурным режимом), а также более совершенное долото 3РД-244.5 (табл. 2.2). Известны также долота ДР-214 и ДРВ. Для станков шарошечного бурения наиболее широко применяют трехшарошечные долота. Для армирования шарошечных долот используют твердосплавные зубки с полусферической и клинообразной рабочими поверхностями и плоским торцом. Область применения различных типов долот устанавливают по величине Пб (табл. 2.4). Чаще используют долота на подшипниках качения, реже - на подшипниках с опорами скольжения. Стандартные диаметры долот третьего поколения – 146, 161, 215.9, 244.5, 269.9 и 320 мм. При вращательно-ударном бурении используют лезвийные и штыревые (со сплошной забойной поверхностью) долота. Широко применяют долота с опережающим лезвием - БК-105, БК-125, БК-155. Для бурения в трещиноватых породах 1 и 2 категории трещиноватости применяют крестовые долота К105К, К125К, К160К (табл. 2.3). К эксплуатационным параметрам скважин относят: диаметр, угол наклона скважины к горизонту, длину. Диаметр скважины зависит от диаметра долота и категории пород по трещиноватости. Использование наклонных скважин, пробуренных параллельно откосу уступа, позволяет существенно повысить качество разрушения пород. Длина скважины зависит от высоты уступа и угла ее наклона. Для качественной проработки подошвы уступа создают перебур скважины. При залегании у подошвы уступа пород с пониженной прочностью перебур не производят, а иногда бурят с недобуром. Длина перебура или недобура зависит от диаметра скважины и среднего размера структурного блока в массиве. Увеличение перебура ведет к увеличению объема буровых работ и к повышенному выходу негабарита, так как часть породного массива не подвергается непосредственному дробящему действию взрыва. К тому же возрастает толщина разрушенного слоя. Размещение ВВ в верхнем разрушенном слое при взрывании нижележащего уступа ведет к усилению метательного эффекта взрыва и к уменьшению компактности развала. 2.1.3. Последовательность выполнения работы Для выбранной ранее (занятие 2) модели бурового станка принимают рекомендуемый (табл. 1.11) диаметр долота и выбирают его тип. При использовании станков вращательного бурения руководствуются табл. 2.2. Для станков вращательно-ударного (пневмоударного) бурения в породах 3-5 категорий по трещиноватости следует выбирать долота с опережающим лезвием типа БК, а в трещиноватых породах 1 и 2 категории - крестовые долота типа К (табл. 2.3). Обычно ориентируются на долота с повышенной стойкостью. Выбор типа шарошечного долота ведут на основе рекомендации ВНИИБТ (табл. 2.4). Согласно ГОСТ 20692-75 шифр шарошечного долота определяется четырьмя составляющими: - первая - устанавливает число шарошек; - вторая - диаметр долота; - третья - область применения (тип долота); - четвертая - продувку и подшипники; Например, долото диаметром 215,9 мм для бурения мягких абразивных пород с боковой продувкой на подшипниках с телами качения имеет шифр III 215.9 МЗ ПГВ, а долото диаметром 320 мм для бурения твердых абразивных пород с боковой продувкой на подшипниках с телами качения III 320 ТЗ ПГВ. Вычисляют диаметр скважины, мм  , (2.1)где dc – диаметр скважины, мм; K рс – коэффициент расширения скважин при бурении (изменяется от 1,05 в практически монолитных породах до 1,20 в чрезвычайно трещиноватых); d д – диаметр долота, мм. В соответствии с рекомендациями «Гипроруды» принимают углы откоса рабочего уступа и уступов при погашении бортов (табл. 2.5). При этом следует иметь в виду, что по правилам безопасности угол откоса рабочего уступа не может превышать 80 град. Угол откоса уступа 90 град возможен только на карьерах по добыче блоков облицовочного камня [4]. Обосновывают угол наклона скважины к горизонту, используя рекомендации В.В. Ржевского, заключающиеся в следующем. В настоящее время в основном применяют вертикальные скважины. Горизонтально расположенные взрывные скважины ( = 0 град.) не нашли пока распространения на карьерах и используются в частных случаях. Наклонные скважины бурят под углом 60 град. 85 град. При = 60 град. весьма затрудняется ручное заряжание скважин россыпными ВВ. При взрывании наклонных скважинных зарядов, когда = (где – угол откоса уступа), сопротивление породы взрыванию постоянно по высоте уступа, отрыв пород происходит, как правило, по линии скважин, улучшается степень дробления, хорошо прорабатывается подошва уступа, расход ВВ может быть снижен на 5 – 7 %. В случае выбора наклонных скважин желательно бурить их параллельно откосу уступа. Однако следует иметь в виду, что большинство отечественных буровых станков имеет три фиксированных положения мачты (табл. 2.6); вертикальное (0 град к вертикали), наклонное под углом 75 град к горизонту (15 град к вертикали) и наклонное под углом 60 град к горизонту (30 град к вертикали). С учетом этого обстоятельства можно скорректировать угол рабочего уступа. Исключение составляют станки СБУ-100ГА-50 и ЗСБУ-100-32, позволяющее бурить скважины с углом наклона к вертикали от «–»15 град до «+» 30 град [2]. Рассчитывают глубину перебура, используя рекомендации А.С. Ташкинова, м [3].  , (2.2)где l стр – размер структурного блока в массиве (табл. 1.1.), м. В малотрещиноватых и практически монолитных породах можно воспользоваться выражением  , (2.3)где h – высота уступа, (табл. 2.1), м. Вычисляют длину скважины, м  , (2.4)где b – угол наклона скважины к горизонту, град. Определяют средний оптимальный размер куска взорванной горной массы (м) по формуле  , (2.5)где Е – вместимость ковша экскаватора принятой модели, м3. Оформляют отчет о занятии и сдают его преподавателю на проверку. Знакомятся с контрольными вопросами, готовятся к защите и защищают отчет. 2.1.4. Контрольные вопросы и задания Укажите конструктивные особенности долот для станков вращательного бурения. Каким образом можно узнать годится ли выбранное долото при шнековой очистки скважин? Перечислите основные типы долот для вращательно-ударного (пневмоударного) бурения скважин. Укажите стандартные диаметры шарошечных долот третьего поколения для наиболее распространенных моделей станков шарошечного бурения. По какому признаку выбирают тип шарошечного долота? Для обуривания скважин в конкретных условиях можно применить несколько типов долот. Какому из них следует отдать предпочтение? Расшифруйте марку шарошечного долота III 244.5 К ПГВ. Из каких соображений выбирают диаметр долота? С какой целью создают перебур скважин? Как определяют длину перебура? Укажите факторы, влияющие на длину перебура. Когда бурят скважины без перебура? В каких случаях бурят скважины с недобуром? Перечислите недостатки, присущие вертикальным скважинам? Какие преимущества имеют вертикальные скважины по сравнению с наклонными? Укажите преимущества наклонных скважин по сравнению с вертикальными. Перечислите недостатки, присущие наклонным скважинам Зависит ли длина скважин от угла ее наклона? От чего зависит величина коэффициента расширения скважин при бурении? Каким образом устанавливают диаметр скважины? Поясните, почему не следует стремиться к увеличению диаметра скважин при взрывании сложно-структурных блоков. С какой целью наклонные скважины предпочитают бурить параллельно откосу уступа? Укажите значения углов наклона скважин, обеспечиваемых серийно выпускаемыми отечественными буровыми станками. Из каких соображений выбирают угол откоса рабочего уступа? Поясните, почему рабочие уступы имеют больший угол откоса, нежели погашенные рабочие уступы? Из каких соображений устанавливают средний оптимальный размер куска взорванной горной массы? 2.1.5. Исходные данные Таблица 2.1. Индивидуальные задания
Продолжение табл. 2.1.
2.1.6. Справочные данные Таблица 2.2. Техническая характеристика и область применения долот режущего типа для станков вращательного бурения
Таблица 2.3 Техническая характеристика и область применения долот для пневмоударников
Таблица 2.4. Типы шарошечных долот третьего поколения и область их применения
Таблица 2.5. Угол откосов уступов (по «Гипроруде»)
Примечание. Таблица составлена с учетом применения специальной технологии постановки уступов в предельное положение. 2.2. Режим бурения и производительность буровых станков | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||