г. Владивосток, ул. Пушкинская 40, оф 1004
+7 [914] 070-76-62
Пн-Пт: с 10 до 19 часов

Буровые под взрывы

/images/cms/headers/123456789.jpg

БУРОВЫЕ УСТАНОВКИ 

Буровзрывные работы – это самое начальное звено в технологической цепочке разработки месторождения как открытым, так и подземным способами.

Но все же развитие горнодобывающей промышленности воплощается в действительность в основном на базе добычи полезных ископаемых открытым способом. Данный способ выгодно отличается от многих способов подземной разработки месторождений гораздо более значительной производительностью труда при куда более меньших капитальных вложениях, а также применением более габаритных, и соответственно более мощных горных машин. 



 Первоначальным процессом технологии подготовки к добыче скальных пород – это непосредственно их отделение от общего массива и дальнейшее измельчение на куски установленных (кондиционных) размеров. На сегодняшний день буровзрывные работы являются универсальным и практически единственным реальным способом высокоэффективной подготовки монолитных скалистых пород к извлечению посредством разрушения. Этот способ есть и пока остается доминирующим и на перспективу ближайшей четверти века, если за этот период времени не будут изобретены и внедрены в производство какие-либо абсолютно новые доселе неизвестные способы разрыхления скальных пород.

 При производстве буровзрывных работ в массиве горных пород непосредственно бурят группы шпуров или скважин (метод скважинных зарядов) или образуют камеры, в которых располагают, и впоследствии, взрывают заряды ВВ. Трудозатраты на буровзрывные работы составляют примерно от 15 до 30% от принятой полной трудоемкости всей добычи. По мере увеличения степени крепости пород сравнительная трудоемкость буровзрывных, в общем, и буровых работ, в первую очередь, также устойчиво возрастает.

 Качество выполнения взрыва, характеризуется в основном своем степенью кусковатости в массе взорванных горных пород. Размерность отдельных кусков разрыхленного посредством взрывом горного массива называется кусковатостью. Кусковатость существенно влияет на эффективность последующих технологических моментов добычи и переработки: погрузки, перевозки, механического измельчения на фабриках при обогащении. По велению времени на сегодняшний день горнодобывающие предприятия оснащаются современными мощными обладающими высокой степенью производительности буровыми станками, экскаваторами, дизельной колесной и железнодорожной техникой. При общепринятой цикличной системе отработки месторождений эффективность экскаваторов благодаря удовлетворительной кусковатости породы взрывом возрастает в 1,5-2 раза и более, а износостойкость и долговечность их работы повышается в 2-3 раза. Использование на крупных карьерах передовой циклично-поточной технологии и продуктивное ее функционирование в значительной степени зависят от обеспечения интенсивного равномерного разрыхления массива горных пород посредством взрыва.

 За последние годы на карьерах в значительной степени обновлен перечень широко используемых в промышленности ВВ: на смену порошкообразным ВВ повсеместно приходят гранулированные и водосодержащие ВВ — гранулиты, граммониты (современное название зерногранулитов), игданиты, ифзаниты, гранулотол, алюмотол, акватолы, карбатолы. Широкомасштабная механизация труда на карьерах все больше и больше касается заряжания и забойки скважин. Увеличивается количество использования и применения ВВ, приготовляемых непосредственно на взрывных блоках карьеров. Все это обеспечивает повышение качества и результативности взрывов, но одновременно требует повышения квалификации персонала, выполняющего взрывные работы, к проектной и исполнительной документации по проводимым взрывам, способствует быстрейшему развитию и внедрению новейших научно-технических достижений в области интенсификации измельчения горных пород при массовых взрывах.

 Строгое соответствие с «Едиными правилами безопасности при взрывных работах» и «Техническими правилами ведения взрывных работ на дневной поверхности» сопровождаются все взрывные работы на карьерах и прочих объектах. Эти два документа определяют практически все приемы и основные действия при работе с применением ВМ. Знание их содержания обязательно для лиц проектирующих будущий взрыв, руководящего состава и непосредственных исполнителей производящих буровзрывные работы. 

Классификация буровых машин

Буровые машины, применяемые на открытых разработках,

классифицируются по:

- способу разрушения горной породы;

- способу приложения силовой нагрузки к буровому инструменту;

- способу удаления продуктов разрушения от забоя скважины;

- роду потребляемой энергии;

- способу расположения скважины;

- назначению.

По способу разрушения горной породы буровые машины подразделяются на осуществляющие механические и физические способы разрушения, а также сочетающие их – комбинированные. К механическим относят: машины ударно-вращательного и вращательного бурения шарошечными и резцовыми долотами, производящие разрушение горной породы инструментом в соответствии с прикладываемыми к нему силовыми нагрузками; к физическим: машины термического, взрывного, гидравлического, электрогидравлического и ультразвукового бурения, воздействующие на горную породу через жидкую и газообразную среду. Механический способ бурения скважин осуществляется за счет непосредственного воздействия рабочего инструмента на породу, при котором в последней возникают высокие напряжения, превышающие предел прочности минеральных образований и приводящие к разрушению породы в области контакта с инструментом. По форме и характеру воздействия бурового инструмента на породу различают бурение: ударное, вращательное резанием, ударно-вращательное, шарошечное, вращательно-ударное и комбинированное. Физические или физико-химические способы бурения разрушают породу через жидкую или газообразную среду термическим, взрывным, гидравлическим, электрогидравлическим, ультразвуковым, плазменным, лазерным и другими способами воздействия. При термическом способе бурения разрушение (шелушение) пород происходит в результате нагрева забоя скважины сверхзвуковыми раскаленными струями и появления в породе термических напряжений,

превышающих предел прочности минерального образования. Взрывное бурение (взрывобурение) может осуществляться с помощью ампульных или твердых ВВ, а также струйным способом. Ампулы с жидкими компонентами ВВ (окислитель и горючее) периодически подаются к забою скважины по трубам с водой. Твердые заряды ВВ с детонатором напольного типа автоматически подаются через сопло взрывобура на забой. Удаление породы из скважины осуществляется сжатым воздухом. При струйном способе по специальным трубкам жидкий окислитель и горючее подаются из емкостей к дозирующим приспособлениям забойного взрывобура и непрерывно или прерывно инициируются взрывы. Разрушенная порода подхватывается восходящим воздушным потоком, образующимся при подаче сжатого воздуха в затрубное пространство. Гидравлический способ бурения осуществляется тонкой высоконапорной струей воды, подаваемой на забой со сверхзвуковой скоростью, однако с весьма высокими удельными затратами энергии. Несмотря на создание и внедрение новых физических и комбинированных способов бурения, механическое разрушение горных пород при бурении, в первую очередь станками шарошечного бурения, остается определяющим, но каждый из механических способов имеет свою область применения и поэтому не может быть полностью вытеснен другими.

По способу приложения силовой нагрузки к буровому инструменту буровые машины подразделяют следующим образом. Ударное бурение осуществляется за счёт последовательно наносимых по забою ударов долотом. При ударном бурении вращательный момент к долоту не прикладывается. Перед каждым следующим ударом (в момент отскока) инструмент поворачивается на некоторый угол, обеспечивая, таким образом, разрушение породы по всей площади забоя.

При ударно-поворотном бурении вращающий момент незначителен, но инструмент непрерывно вращается вокруг своей оси. Порода разрушается в основном при внедрении лезвия инструмента под действием удара, а благодаря вращению инструмента производится срезание породы, оставшейся в гребешках после удара. Если коронку не поворачивать, то после нескольких ударов поверхность соприкосновения лезвия с разрушенной породой настолько увеличится, что внедрение лезвия и разрушение горной породы прекратятся. Вращательное бурение резанием осуществляется резцом, непрерывно срезающим и скалывающим частицы породы с забоя по винтовой линии передней гранью под действием приложенных осевого усилия и момента вращения. Одновременно коронка подается на забой вдоль оси скважины со значительным усилием. Вращательное бурение применяют только по слабым углям и породам средней и ниже средней крепости. При крепких породах режущие кромки коронки не способны скалывать стружку значительной толщины и разрушают породу истиранием. При этих условиях работы резцы из металлокерамических, твердых сплавов быстро изнашиваются и скорость бурения падает. Производительно бурить скважины по крепким породам вращательным способом можно алмазными коронками (алмазное бурение), однако ввиду высокой стоимости и дефицитности алмазов (в том числе и искусственных) алмазные коронки используют только в специальных случаях. Существуют два вида вращательного бурения: сплошное и колонковое. В последнем случае коронка разрушает горную породу только в пределах кольцевой щели, а в середине остается керн, выдаваемый из скважины крупными кусками. При колонковом бурении поверхность контакта коронки с породой меньше и при той же силе подачи давление выше, чем при сплошном разбуривании. Вследствие этого бурение с керном успешно применяется и по породам большой крепости. Однако потери времени на подъем керна снижают среднюю скорость бурения, в связи с чем такой способ бурения на карьерах применяют только для проведения разведочных скважин. Ударно-вращательный способ сочетает признаки ударного и вращательного бурения резанием. При этом способе удары высокой энергии осуществляются погружным ударником (преимущественно пневматическим) при наложении постоянных, относительно небольших осевого усилия и момента вращения. Порода разрушается ударом долота, а оставшиеся гребешки срезаются при его повороте. Способ бурения применяется по крепким, очень крепким и абразивным породам. Вращательно-ударное бурение объединяет признаки ударного и вращательного способов. По буровому инструменту, прижимаемому к забою с осевым усилием и вращаемому независимым вращателем, непрерывно наносятся удары через хвостовик штанги. Разрушение породы происходит скалыванием и срезанием частиц с забоя. Способ применяется для бурения наклонных и горизонтальных скважин в крепких породах. Широко реализуется во многих конструкциях станков зарубежного производства, а также в ряде отечественных станков типа СБУ. Шарошечное бурение осуществляется перекатыванием шарошки по забою при вращении долота с высоким моментом и усилием прижатия к забою. Зубья шарошки, набегая на забой, разрушают его ударом и резанием.

Способ универсален и весьма распространен. Внешне бурение протекает как вращательное. Однако зубья шарошки имеют кратковременный (ударный) контакт с забоем, в силу чего отсутствует фаза резания, характерная для вращательного бурения с использованием инструмента режущего типа.