Материал: Миндели, Э. О. Разрушение горных пород учебное пособие

уменьшение количества породы, подлежащей разборке; сокращение времени обуривания забоя; уменьшение числа отказавших (невзорвавшихся) патронов ВВ>

так как с увеличением диаметра патронов ВВ увеличивается детона­ ционная способность ВВ;

повышение коэффициента использования шпуров; уменьшение удельного расхода ВВ; увеличение производительности труда;

уменьшение запыленности забоя как при бурении, так и при взрывании шпуровых зарядов.

К недостаткам применения патронов ВВ увеличенного диаметра следует отнести:

повышенную опасность для работающих в случае отказа заряда в шпуре, так как преждевременный взрыв патрона большого диа­

длины; ухудшение оконтуривания проектного сечения горной выработки,

так как приближение зарядов большого диаметра к периметру выра­ ботки вызывает излишнее разрушение за проектным контуром выра­ ботки;

невозможность эффективного использования их в выработках малого сечения ( 5 ^ 5 м2).

При определении экономически целесообразного диаметра патро­ нов ВВ для конкретных горно-геологических условий следует исхо­ дить не только из скорости бурения, но и из общих затрат времени на бурение, заряжание, уборку отбитой породы и другие операции горнопроходческого цикла, т. е. судить об эффективности следует по общетрудовым и стоимостным показателям, отнесенным к 1 м подвигаиия забоя за цикл.

При работе ручными электросверлами и пневматическими бу­ рильными машинами в горизонтальных выработках скорость буре­ ния снижается с увеличением диаметра шпуров, а при использова­ нии колонковых сверл при прочих равных условиях мало зависит от диаметра шпура.

Трудоемкость бурения шпуров в мягких породах, отнесенная к 1 м выработки при сечениях S до 20 м2, уменьшается с увеличением диаметра заряда до 40 мм и возрастет при диаметре заряда 45 мм. Это объясняется уменьшением числа шпуров, которые при зарядах диаметром до 40 мм компенсируют снижение чистой скорости буре­ ния.

На трудоемкость бурения также оказывает влияние продолжи­ тельность вспомогательных операций, которая не зависит от диа­ метра заряда, но с его увеличением уменьшается число шпуров в забое, в связи с чем будет уменьшаться и общая продолжительность вспомогательных операций при бурении в пределах цикла.

Общая трудоемкость бурения с увеличением диаметра заряда ВВ имеет тенденцию к снижению до определенных пределов, и тем боль­

359

360

Применение указанного диаметра патронов ВВ дри нроходке вертикальных стволов шахт позволяет:

сократить число шпуров, уменьшить удельный расход ВВ на 20—25%, не снижая при этом к. и. ш. и повышая в целом качествен­ ные показатели взрывных работ;

снизить объем породы, погружаемой с предварительной разбор­ кой, на 12—14%, а при применении механизированных комплексов на 20—24%;

сократить продолжительность горнопроходческого цикла, отне­ сенного к 1 м подвигания забоя ствола, на 25—28%;

обеспечить лучшую дробимость породы, а следовательно, и увеличение производительности механизированной погрузки на

1 1 - 1 2 % .

При проведении горизонтальных и наклонных горных выработок в шахтах, не опасных по газу и пыли, сечением более 5 м2 рекомен­ дуется: в выработках, проводимых по породам с / = 18-^-20 при заряжании шпуров с разрезанием, уплотнением патронов применять заряды, равные диаметру шпура (38—42 мм); при ведении взрыв­ ных работ в шахтах, опасных по газу или пыли, в выработках сечением более 4 м2, проводимых по породам с / до 18, применять ВВ

(/ = 20), рекомендуется применять патрон ВВ диаметром 32—36 мм. В выработках сечением менее 4 м2, проводимых по очень крепким породам и требующим точного оконтуривания проектного сечения,

применять патроны увеличенного диаметра нецелесообразно.

§96. Соотношение диаметров патронов

ВВи бурового инструмента

При использовании натренированных ВВ весьма актуальным является вопрос об оптимальном соотношении диаметров приме­ няемых патронов ВВ и шпуров.

Разница между диаметрами шпура и патрона ВВ должна быть минимальной, чтобы обеспечить максимальную плотность заряжания, сократить объем бурения и износ бурового инструмента. С другой стороны, между патроном ВВ и стенкой шпура должен быть зазор, обеспечивающий беспрепятственный проход патронов ВВ по всей длине шпура.

Диаметр шпура обычно соответствует диаметру бурового инстру­ мента, но в то же время эти величины далеко не тождественны. Практика бурения показывает, что при бурении поверхность шпу­ ров получается неровной. Как правило, происходит разрабатывание и образование выступов и каналов на стенке шпура вследствие вибра­ ции бурового инструмента, нежесткости соединения резца со штан­ гой, несоосности шпинделя сверла, штанги, резца и т. д. Величина разработки тем больше, чем меньше крепость пород и чем больше их трещиноватость.

361

При бурении шпуров ручными машинами прямолинейность шпу­ ров нарушается и осевая линия шпура получается винтообразной, что значительно затрудняет проходимость патронов ВВ. Помимо этого проходимость патронов ВВ зависит от способа бурения, обвод­ ненности пород, направления бурения по отношению к напласто­ ванию, типа и формы резцов или коронок, длины и диаметра штанг и резцов, режима бурения, качества очистки шпуров от буровой мелочи.

Многочисленными наблюдениями и исследованиями, проведен­ ными на шахтах угольных бассейнов страны, было установлено, что для повышения коэффициента заряжания должно быть выдержано оптимальное соотношение между диаметрами бурового инструмента и применяемого патрона ВВ путем установления минимально допу­ стимого зазора.

Таким образом, диаметр бурового инструмента должен слагаться из следующих величин: диаметра патрона ВВ; максимального зазора между конечным диаметром бурового инструмента и диаметром па­ трона ВВ, обеспечивающего свободную проходимость патрона ВВ по всей длине шпура, зазора, учитывающего износ режущего органа бурового инструмента, т. е. разницу между новым и изношенным диаметрами резца пли коронки.

Проходимость шпуров патронами ВВ прн ударно-поворотном бурении зависит в основном только от диаметра коронки. Конечный диаметр короикп, обеспечивающий проход патрона ВВ до дна шпура, определяется следующей зависимостью:

dK— (l,09dn + 1,85) мм,

где dKи dn — соответственно диаметры коронки и патрона ВВ, мм. При применении вращательно-ударных машин с длннноходовыми податчиками рекомендуется принимать следующее соотношение

диаметров коронки и патрона ВВ:

dK= 'l,09dn, мм.

При вращательном бурении наиболее существенное влияние на проходимость патронов в шпуре оказывает разность диаметров резца и штанги, которая может быть определена по формуле

где dp, dn, dmr — соответственно диаметры резца, патрона и штанги. Формула (ХХШ.1) справедлива при бурении шпуров вращатель­ ным способом без промывки. При бурении с промывкой диаметр штанги не оказывает влияния на проходимость патронов ВВ, в этом случае диаметр резца определяет диаметр шпура, а следовательно,

ипроходимость патронов ВВ.

Вмягких породах истирание твердого сплава коронки происхо­ дит только по главным режущим кромкам; в породах средней кре­ пости образуется некоторое округление уголков резца, которое

362

исчезает при заточке главных режущих кромок. Таким образом, износ конических резцов по диаметру в процессе бурения не превы­ шает пределов конусности тела резца. Поэтому зазор на амортиза­ цию для таких резцов принимают 2 мм, исходя из среднего угла ко­ нусности 4° и максимального износа пластинок по высоте 15 мм. При этом заточку резцов необходимо производить под переменным углом, что обеспечивает наибольший срок службы резца и лучшее использование твердого сплава.

Износ цилиндрических резцов по диаметру, как показывает практика, происходит также в пределах угла скоса пластинки твер­ дого сплава, что в конечном итоге не превышает 2 мм. Запас диа­ метра штанги на амортизацию принимают 3 мм.

Зазор па амортизацию буровой коронки определяется произве­ дением удельного износа по диаметру (на одну заточку) на число заточек. Последнее, в свою очередь, зависит от величины износа и способа заточки.

Оптимальное число заточек твердого сплава для ударно-поворот­ ного бурения с учетом 5—10% износа в среднем равно восьми.

Основным условием правильного выбора соотношения размеров и нормального износа является нормальный износ коронки по вы­ соте (4—5 мм) при уменьшении диаметра ее до величины, обеспечи­ вающей беспрепятственную проходимость патрона в шпуре.

Для определения начального диаметра новых резцов необходимо знать величину зазора, которая определяется как разница диаметров резца и штанги (dp—dmT). Для уменьшения зазора выгодно брать штангу такого же диаметра, как и резец, однако это будет приво­ дить к снижению скорости бурения вследствие трения штанги о стенки шпура. С увеличением разницы (dp—dmT) скорость бурения

стандартных патронов ВВ были рассчитаны требуемые диаметры бу­ рового инструмента при вращательном (табл. 76) и ударно-поворот­ ном (табл. 77) бурении.

Т а б л и ц а 76

П р и м е ч а н и е . Допуски в размерах штанг и резцов только положительные (+1 мы).

363