Классификация бурильных машин и способов бурения

ЭКСПЛУАТАЦИЯ   БУРИЛЬНЫХ   МАШИН

Высокопроизводительная безаварийная работа бурильных машин может быть достигнута лишь при наиболее полном соответствии горным условиям конструктивного типа, вспомогательного оборудования, технической исправности оборудования, соблюдении правил эксплуатации и техники безопасности.

Буровая машина обслуживается двумя рабочими. После  того как она установлена в выработке под заданным углом наклона и надежно укреплена распорными домкратами, приступают к ее опробованию вхолостую. Перед этим проверяют правильность установки пылеуловителя и оросительного устройства. Перед бурением необходимо убедиться, что все вращающиеся части машины надежно  закрыты  ограждениями.

При забуривании  следует избегать слишком больших  подач и частоты вращения бурового инструмента во избежание искривления скважины. Особое внимание следует уделять правильности направления бурового инструмента. По мере углубления шпура или скважины можно увеличивать скорость подачи и осевое усилие, выбирая при этом оптимальный режим бурения.

Для соблюдения прямолинейности скважины необходимо: производить бурение исправным инструментом; следить за качественной заточкой резцов; правильно устанавливать и надежно закреплять машину; ставить вслед за коронкой опорный фонарь. Разность диаметров коронки и опорного фонаря не должна превышать 3—4 мм.

В случае обрыва буровой  штанги или ее зависания в скважине работа должна производиться с соблюдением особых мер предосторожности. Во избежание несчастных случаев при внезапном обрыве штанги не следует находиться против устья скважины.

Чтобы исключить  зажим бурового става в скважине, не следует прерывать бурение. При бурении скважин в пластах, опасных по внезапным выбросам угля или газа, применяют специальные меры предосторожности.

При работе с  перфораторами следует особое внимание уделять борьбе с пылью, образующейся при бурении. Подавление пыли наиболее успешно осуществляется промывкой шпура водой или смачивающими растворами, а также отсасыванием пыли. Питание промывочной жидкостью наиболее удобно производить от шахтной водопроводной сети.

Работа перфораторов сопровождается значительными шумом и вибрацией. Для борьбы с шумом нужно использовать индивидуальные средства защиты типа наушников, а для уменьшения воздействия вибрации — оборудовать перфораторы виброгася-щими рукоятками.

Высокопроизводительная  безаварийная работа бурильных машин, уменьшение износа и повышение работоспособности деталей в значительной мере зависят от ухода за ними, строгого соблюдения правил эксплуатации и своевременного осмотра, промывки, ремонта и смазки.

ОТБОЙНЫЕ   МОЛОТКИ

§ 1.  НАЗНАЧЕНИЕ,   ОБЛАСТЬ   ПРИМЕНЕНИЯ,    УСТРОЙСТВО

Пневматический  отбойный молоток представляет собой ручной инструмент ударного действия, который используется при работе как клин и рычаг. Его исполнительный орган (пика) внедряется в уголь (или породу), отделяя его от массива.

Отбойные молотки используют главным  образом при разработке крутых пластов  в сложных горно-геологических  условиях, когда невозможно применить  другие, более эффективные средства                механизации – комбайны и струги. Кроме того, они находят применение при разработке некрепких сланцев, руд, при строительных и вспомогательных работах.

Пневматические  отбойные молотки изготовляются  Томским электромеханическим заводом им. В. В. Вахрушева. Их техническая характеристика дана в табл. IV.9. Рабочее давление воздуха в молотках принято 0,5 МПа.

Проведены большие работы по типизации  и унификации основных узлов и деталей пневматических отбойных молотков. Исключение составляют только стволы и ударники, имеющие разные размеры, однако их диаметры тоже унифицированы. Дальнейшее совершенствование отбойных молотков ведется в направлении повышения их производительности, экономичности, надежности в  работе,   а также  улучшения  условии  труда  рабочего  при их применении:  уменьшения отдачи,  вибрации,  шума,   пылеобразования.

Электрические отбойные молотки в подземных условиях не получили применения из-за меньшей производительности, надежности и большей массы, чем у пневматических отбойных молотков. Некоторое применение они имеют на поверхности шахт при строительных и других работах.

Пневматический  отбойный молоток МО39 (рис. IV.43) состоит из исполнительного органа – пики, удерживающей ее пружины 16, ствола 11с промежуточным звеном 4, внутри которых расположен воздухораспределительный и ударный механизмы, рукояти / с   виброгасящнм   устройством.

Сжатый воздух подводится к молотку но гибкому  рукаву, который присоединяется с помощью ниппеля 22, штуцера 20 и гайки 21. Для предотвращения самоотвертывания штуцера устанавливается пружинная шайба 19. Рукав имеет диаметр 16 мм и длину не более  12 м.

Ударный механизм состоит из ствола с запрессованными в него буксой 15 и перемычкой ствола 14 и ударника 12. Ударный механизм предназначен для преобразования энергии сжатого воздуха в механическую работу движущегося ударника, который наносит удары  по хвостовику  пики.

Воздухораспределительный  механизм состоит из клапанной коробки 6 с кольцом 5 и двумя клапанами 7, выполненными в виде плоских сегментов. Воздухораспределительный механизм предназначен для подачи сжатого воздуха в цилиндр ствола, т. е. в камеру Г прямого хода ударника и в камеру Д обратного хода, а также для выпуска отработанного воздуха в атмосферу.

Для подвода сжатого  воздуха к ударнику в стволе молотка просверлены продольные каналы, а для отвода отработанного воздуха используются каналы, которые образованы поверхностью ствола 11 и поверхностью стальной рубашки 13. На последней укреплено стопорное кольцо 10, которое удерживает от выпадания стопор 9 и используется для отвода воздуха из выхлопного канала. Стопор 0 предотвращает самоотвертывание резьбового ствола 11 и промежуточного звена 4. Два штифта 8 предотвращают самопроизвольное смещение клапанной коробки 6 относительно ствола 11.

Пусковое  устройство выполнено в виде скользящего по промежуточному звену 4 вкладыша 17 из фторопласта. Этот вкладыш прижимается к промежуточному звену усилием пружины и сжатым воздухом. При нажатии на рукоятку 1 отверстие во вкладыше совпадает с отверстием в промежуточном звене и сжатый воздух поступает в воздухораспределительное устройство молотка, при этом пружины 2 сжаты.

При снятии усилия с рукоятки 1 пружины 2 разжимаются и отверстие в промежуточном звене 4 перекрывается вкладышем 17 – молоток включен. Для предотвращения утечек воздуха в пусковом устройстве установлена манжета 18 из маслостойкой   резины.

Для снижения вибрации молотка и уменьшения вредного влияния отдачи на организм рабочего применена дополнительная камера В, которая расположена в конце обратного (холостого) хода ударника и позволяет значительно улучшить рабочий цикл и снизить отдачу молотка. Кроме того, применен виброизолятор 3, отделяющий корпус молотка от рукоятки. Соединение рукоятки и промежуточного звена осуществлено двумя фиксаторами 23, которые постоянно удерживаются в разжатом состоянии виброизолятором 3. При включении и выключении молотка фиксаторы перемещаются в пазах, имеющихся в рукоятке.

Принцип действия отбойного молотка заключается в следующем (рис. IV.44). К началу холостого хода ударник и клапан находятся в нижнем положении. Сжатый воздух под давлением р₀ по каналам над клапаном и продольному каналу а поступает в камеру Б под ударник. В результате этого ударник перемещается вверх, вытесняя воздух из верхней полости А в атмосферу через выхлопные отверстия Ь₁ и Ь._г. Когда ударник перекроет эти отверстия, воздух в камере Л начнет сжиматься и при этом будет оказывать давление на клапан снизу. При дальнейшем движении ударник откроет выхлопное отверстие Ь., вследствие чего давление в камере Б резко упадет и клапан переместится вверх, открыв путь сжатому воздуху в камеру А, — начнется рабочий ход ударника.

К началу рабочего хода ударник  и клапан находятся в верхнем положении. Сжатый воздух по каналам под золотником поступает в камеру А над ударником. Под давлением сжатого воздуха и собственного веса ударник перемещается вниз, вытесняя наружу воздух из камеры Б через выхлопные отверстия Ь_х и Ь_г. Когда ударник перекроет эти отверстия, воздух в камере Б начнет сжиматься, увеличивая через канал а давление на клапан сверху. Далее ударник откроет своей задней кромкой выхлопное отверстие Ь_ъ давление в камере А и под золотником резко упадет — золотник переместится вниз, ударник нанесет удар по хвостовику пики, после чего начнется холостой ход ударника.

Для предохранения  ствола молотка от разрыва при  холостых ходах ударника в молотках типа МО предусмотрен воздушный буфер.

 

§ 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ   ОСНОВНЫХ   ПАРАМЕТРОВ

К основным параметрам отбойного молотка относят: энергию и мощность удара, частоту ударов, расход сжатого воздуха и производительность.

 

§ 3. ЭКСПЛУАТАЦИЯ   ОТБОЙНЫХ   МОЛОТКОВ

Отбойные молотки, поступившие  с завода, следует разобрать, очистить от смазки и пыли, промыть в керосине, собрать, смазать и опробовать в работе. Перед началом работы в забое необходимо убедиться, что забой надежно закреплен и находится в нормальном состоянии, что давление сжатого воздуха в пределах нормы и молоток исправен: ударник перемещается в стволе без заеданий, промежуточное ЗЕено надежно закреплено стопором, хвостовик пики и ее острие не повреждены.

Затем необходимо вставить хвостовик пики в буксу  молотка и закрепить ее, навинтив и застопорив пружину или концевой колпак на стволе.

Далее следует  смазать молоток, для чего нужно налить масло в штуцер и, нажав на рукоятку, подать масло в молоток. Затем необходимо тщательно продуть рукав сжатым воздухом и, присоединив его к молотку, опробовать молоток. Во время работы необходимо следить за исправностью молотка и рукава, не допуская перегиба последнего под острым углом. Два-три раза за смену следует смазывать молоток, заливая 25—30 г индустриального масла 20А с добавкой 25–40%  керосина.

Профилактический  осмотр и ремонт молотков рекомендуется производить еженедельно с разборкой, промывкой и смазкой деталей. Ремонт молотков производится на поверхности шахт в специально оборудованных мастерских. Разборка молотка в забое недопустима.

 

СРЕДСТВА  ГИДРОМЕХАНИЗАЦИИ ГОРНЫХ РАБОТ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Способ механизации  горных работ, при котором все или основная часть операций технологического процесса осуществляется за счет энергии движущегося потока воды, называется гидромеханизацией.

Впервые подземный гидравлический способ добычи угля был разработан и осуществлен группой советских  инженеров и ученых под руководством В. С. Мучника. Опытные работы по разрушению угля напорной струей воды и транспортированию угольной гидросмеси проводились в 1936–1937 гг. на Урале. В послевоенные годы развернулись также работы по гидроразмыву и гидротранспортированию в отвалы вскрышных пород на карьерах.

При гидравлической добыче применяются гидравлический, механогидравлический и взрывогидравлический способы  разрушения полезного ископаемого.

При гидравлическом способе  вода высоконапорным насосом по водоводу подается к гидромонитору, из насадки которого выбрасывается струя воды под большим давлением (до 16 МПа), которая разрушает некрепкий уголь и некрепкие породы.

Размытые уголь или  порода образуют вместе с водой гидросмесь, которая транспортируется самотеком по металлическим желобам (или по почве) с уклоном не менее 0,05 к камере гидроподъема (думпфу). При этом соотношение твердой. (Т) и жидкой (Ж) фаз по объему, называемое консистенцией гидросмеси, составляет обычно 1/4–1/10.

Гидроподъем угля из неглубоких шахт производится углесосами, а из глубоких (более 400 м) –эрлифтами. Затем по трубопроводам гидросмесь поступает на обогатительную фабрику. Отработанная вода из обогатительной фабрики поступает в систему отстойников, а из них – в резервуар осветленной технической воды. Благодаря этому вода используется многократна в замкнутом цикле. Потери воды периодически компенсируются из шахтного водопровода или    путем    естественного    притока шахтных вод.

На открытых горных работах гидросмесь из зумпфа перекачивается  по трубам грунтонасосами     (землесосами)   к   месту укладки – гидроотвалу.

При отстаивании в гидроотвале  вода отделяется от породы, осветляется  и подается к насосной станции  для повторного использования.

Горная порода разрушается потоком воды, притекающим к всасывающей трубе, и при разработке забоя плавучим землесосным снарядом  (землесосом).

Преимущества гидромеханизации, благодаря которым она получила распространение в горном деле при  подземной и открытой разработках полезных ископаемых: высокая производительность труда; возможность попутного обогащения полезного ископаемого; относительная простота и малооперационность технологического процесса; отсутствие пылеобразования; низкаяс стоимость и малые размеры оборудования.

Механогидравлический способ предусматривает разрушение угля или некрепкой породы механическим способом (исполнительными органами механогидравлических комбайнов), а смыв разрушенной горной массы из забоя — водой, подводимой к комбайну при давлении около 5 МПа. Механогидравлический способ получил распространение при выемке крепких углей, когда использовать гидромониторы нецелесообразно. К этому способу можно отнести выемку пород на открытых работах землесосными снарядами, снабженными рыхлителями.

Взрывогидравлический способ предусматривает разрушение полезного ископаемого или породы с применением буровзрывных работ, а транспортирование разрушенной горной массы — смывом водой под давлением.