Технологія проведення бурових робіт

Размещено на http://www.allbest.ru/

Бурові роботи.

При підготовці проведення підривних робіт при веденні відкритих гірничих розробок на кар'єрі проводяться бурові роботи. При проведенні розрахунків ( вище розрахованих) найбільший вплив на забруднення навколишнього природного середовища утворюють бурові роботи - 2,11 т/рік.

Для буравлення підривних шпар використаються верстати, які по характері впливу руйнівних напружень на вибій шпар можна розділити на три групи.

До першої групи ставляться бурові верстати, що забезпечують механічний вплив на вибій шпари. Ця група представлена верстатами обертального буравлення ріжучими коронками (верстати типу СВР), обертального буравлення шарошечними долотами (верстати типу СБШ), ударно-канатного буравлення (верстати типу СБК), із заглибним пневматичним молотком (пневмоударні верстати типу СБУ).

До другої групи ставляться бурові верстати, що забезпечують термічне і гідравлічне, або підривний вплив на вибій шпари. Із цієї групи на кар'єрах застосовуються тільки верстати вогневого буравлення (верстати типу СБО). Гідравлічний, підривний і інший види буравлення перебувають у стадії експериментів.

До третьої групи ставляться бурові верстати, що забезпечують комбінований вплив на вибій шпари (комбінація механічного і термічного впливу).

На кар'єрах найбільше застосування одержали верстати типу СБШ і СБР, якими виконуються відповідно близько 65 і 26% обсягу бурових робіт. У найближчі роки буравлення підривних шпар з використанням шарошечних верстатів залишиться переважаючою.

Для всіх видів бурових верстатів послідовність виконання операцій визначається технологією буравлення. При бурінні блоку, що підриває, виконуються наступні операції: установка бурового верстата на місце буравлення шпари, властиво буравлення, нарощування бурового става в міру вглиблення шпари, розбирання бурового става, заміна зношеного бурового інструмента, переїзд верстата до місця буравлення наступної шпари.

При буравленні шпар буровими верстатами типу СБР використаються коронки з різцями, армованими твердим сплавом. У щільних пластичних породах з показником П6 < 4 використаються різці, армовані пластинками твердого сплаву з похилим розташуванням породоруйнуючих лез для кращого центрування коронки. У більше міцних породах (Пб = 6) використаються різці з переривчастим лезом у вигляді впаяних штирів твердого сплаву. Можливість буравлення більше міцних порід цими різцями досягається в результаті зменшення загальної площі контакту різця з породою. Недоліком таких різців є однократне їхнє використання. Цього недоліку позбавлені коронки зі змінними різцями із твердого сплаву. Такі різці виготовляють промисловістю і їх легко замінити. Стійкість змінних різців становить 2-3 тис.м шпар. У процесі буравлення інструмент обертається навколо осі й одночасно з певним зусиллям подасться на вибій шпари. Продукти руйнування віддаляються за допомогою шнеків.

Верстати типу СБР забезпечують найбільш інтенсивне руйнування породи при великій частоті обертання коронки. Однак у міцних породах більша частота обертання приводить до перегріву коронки й швидкому виходу її з ладу. Тому в міцних породах частота обертання повинна перебувати в межах 80-120 хв. При збільшенні показника Пб із 1 до 5 осьове зусилля на інструмент повинне зростати з 0,4 - 0,5 до 4-5 до Н на 1 см діаметра різця. Верстати обертального буравлення шпар з коронками ріжучого типу прості по пристроям, маневрени, мають невелику масу. Найбільше застосування знайшли верстати СБР-125 і СВР-160 (табл. 3.1). Верстат СВР-125 (мал. 3.1.) доцільно застосовувати в породах з показником Пб < 4. Тривалість чистого буравлення верстата протягом зміни становить 35-40% тривалості зміни. Змінна продуктивність у породах з показником П6 = 2 ч 4 становить 130 м і більше. Верстат СВР-160 (мал. 1.) застосовується в породах з показником Пб < 6. Тривалість чистого буравлення верстата протягом зміни становить 50-55% тривалості зміни. Змінна продуктивність верстата в породах з показником Пб = 3ч5 становить 120 м і більше (по вугіллю вона досягає 150 м і більше).

Таблиця 1

Рис.1. Схема верстата СБР-125 та СВР-160: 1 - рама; 2 - щогла; 3 - обертач; 1 - рема; 2 - гусеничний код; 4 - кроковий механізм; 5 - касетний 3 - кабіна; 4 - щогла; пристрій для штанг. 5 - обертач.

Верстати СБР-125 і СБР-160 найбільше застосування знайшли на вугільних кар'єрах (при буравленні вугілля, аргиллитов, алевролітів) і на кар'єрах будівельних гірських порід (при буравленні порід з показником П6 <6). На вугільних кар'єрах такими верстатами оббурюється з 35 % гірської маси.

На шарошечних верстатах типу СБШ у якості породоруйнівного інструмента використаються долота із зубами або штирями, армованими твердим сплавом. При обертанні долота зуби або штирі сколюють частки породи, які виносяться з вибою шпари стисненим повітрям або водоповітряною сумішшю. Шарошечні верстати найбільш перспективні для буравлення шпар у породах з показником Пб =6ч15. Змінна продуктивність шарошечних верстатів становить 50-60 м при буравленні шпар у породах з показником П6 = 12-15. При буравленні шпар у менш міцних породах змінна продуктивність верстатів зростає до 100 м і більше. Продуктивність верстатів і стійкість шарошечних доліт залежать від осьового зусилля, частоти обертання долота й кількості повітря, що подається в шпару для очищення її від бурового шламу. Зі збільшенням осьового тиску й частоти обертання долота швидкість буравлення зростає. Однак при великій частоті обертання в міцних породах спостерігається інтенсивне зношування шарошечних доліт. Тому в міцних породах орієнтуються на велике осьове зусилля при невеликій частоті обертання долота. Витрати на буровий інструмент у загальних витратах на шарошечне буравлення шпар становить 20-45%. Від правильного вибору типу доліт і режиму буравлення в значній мірі залежать їхня стійкість, швидкість буравлення й витрати на буравлення.

Залежно від маси й осьового зусилля, що розвиває, шарошечні верстати розділяються на легені (маса до 40т, осьове зусилля до 200до И, діаметр шпар 150-220 мм), застосовувані в породах з показником Пб = 6ч10, середні (маса до 65 т, осьове зусилля до 350 кН, діаметр шпар 220-270 мм), застосовувані в породах з показником Пб = 10ч14, важкі (маса до 120 т, осьове зусилля до 700 кн, діаметр шпар 295-320 мм), застосовувані в породах з показником Пб = 14ч17.

Характеристика шарошечних верстатів, широко застосовуваних на кар'єрах країни, наведена й табл. 2.

Верстат 2СБШ-200Н призначений для буравлення шпар у породах з показником П6 =6-Н2 (використається в комплексі з екскаваторами ЭКГ-5 і ЭКГ-8). Верстат СБШ-250МН призначений для буравлення шпар у породах з показником П6 = 10-И5. Верстат СБШ-320 призначений для буравлення шпар у породах з показником П6 = 12 Н8 (використається в комплексі з потужними екскаваторами ЭКГ-12,5 і ЭКГ-20).

Таблиця 2

Шарошечні верстати набутили широкого застосування на кар'єрах всіх галузей гірничодобувної промисловості. На кар'єрах залізорудної промисловості й кольорової металургії ними оббурюється більше 80% гірської маси, а на кар'єрах вугільної промисловості - близько 60%.

Буравлення шпар пневмоударними верстатами засновано на руйнуванні породи за допомогою заглибного пневмоударного механізму, робота якого полягає в наступному. Стиснене повітря, що надходить по буровій штанзі, приводить у зворотно-поступальний рух поршень із бойком, що наносить удари по хвостовику бурової коронки. Руйнування породи відбувається як у момент удару по хвостовику, так і в інтервалах між ударами в результаті сколювання породи лезами обертової бурової коронки. Частота ударів поршня у хвилину по хвостовику бурової коронки становить 1700-2500. Буровий шлам віддаляється зі шпари стисненим повітрям або водоповітряною сумішшю. Пил придушується сухим способом або водоповітряною сумішшю. Тому що пневмоударник поринає в шпару, то при будь-якій її глибині сила його ударів практично не міняється. У результаті швидкість буравлення зі збільшенням глибини шпари практично не міняється.

Пневмоударі верстати призначені для буравлення шпар у важко бурильних породах. Розширенню застосування пневмоударного буравлення шпар сприяє поява багатошпиндельних верстатів на пневмоколесном ходу. Для буравлення шпар використаються коронки (з випереджальним лезом) діаметром 85-200 мм. У слаботрещиноватих породах застосовуються три пори з коронки, а в тріщинуватих породах - хрестові коронки.

Продуктивність пневмоударних верстатів залежить від режиму буравлення, що характеризується енергією одиничного удару, осьовим тиском на коронку, частотою ударів пневмоударника у хвилину, частотою обертання бурового става: На продуктивність верстатів істотний вплив роблять буримость порід, тиск стисненого повітря, повнота видалення бурового шламу зі шпари, форма, ступінь притуплення й кут загострення лез бурової коронки. На кар'єрах пневмоударними верстатами оббурюється 6-8% гірської маси.

При буравленні шпар верстатами вогневого буравлення типу СБО (табл. 3.) руйнування породи відбувається за рахунок напруг, що виникають у гірській породі під впливом високої температури газового струменя. У якості породоруйнуйочого інструмента служить обертовий термобур, робота якого полягає в наступному. У камері згоряння вогнеструйного пальника змішується пальне й окислювач і утвориться високотемпературний газовий струмінь, що, проходячи через сопловий апарат, здобуває надзвукову швидкість. Охолодження пальника й пилеподавлення здійснюються водою й стисненим повітрям. Основними технологічними операціями при буравленні шпар є запалювання пальника, властиво буравлення ( що полягає в подачі обертового термобура на вибій), розширення шпари (у нижній її частині), очищення шпари. Як пальне використаються гас і дизельне паливо, окислювачем є кисень або стиснене повітря. Використання стисненого повітря дозволяє істотно спростити організацію робіт і знизити витрати на буравлення. Так, при заміні кисню стисненим повітрям витрати на буравлення 1 м шпари зменшуються на 50-60% (хоча при цьому трохи зменшується швидкість буравлення).

Найбільше ефективно застосовується вогневе буравлення в окисленому й неокисленому монолітному залізистому кварцитах, дрібнозернистих гранітах. У цих породах і рудах руйнування відбувається з утворенням дрібної крихти, тобто без плавлення. Швидкість вогневого буравлення неокислених залізистих роговиків становить 8-10 м/ч, а змінна продуктивність верстата досягає 35 м.

Таблиця 3

Достоїнством термічного буравлення є можливість створення котлових порожнин, що забезпечують великий вихід гірської маси з I м шпари в важкопідривних породах (50-60 м).

Область застосування верстатів вогневого буравлення обмежена (3-4% порід від загального обсягу гірської маси, розроблювального гірськими підприємствами). Доцільно застосовувати вогневе буравлення в комбінації із шарошечним (спочатку шарошечним верстатом буриться шпара, потім нижня частина шпари, призначена для розміщення заряду В, розширюється верстатом вогневого буравлення).

У ріжучо-шарошечному буровому інструменті об'єднані ріжучі й шарошечне долота. Випробування такого бурового інструмента показали, що в породах з показником Пб < 10 він забезпечує більше високу швидкість буравлення, чим шарошечне долото.

Принцип термомеханічного буравлення полягає в тому, що порода у вибої шпари попередньо нагрівається, а потім руйнується за допомогою різних доліт!

До нових способів буравлення, які перебувають у стадії експериментальних розробок, ставляться підривне буравлення (за допомогою зарядів ВВ), плаз мене, ультразвукове й ін.

Сутність підривного буравлення полягає в послідовній подачі на вибій шпари малих порцій ВВ і їхньому висадженні. Відомі два способи підривного буравлення: ампульное (або патронне) і струминне. При ампульном способі за допомогою води або повітря на вибій шпари подається заряд рідкого або твердого ВВ в оболонці. Заряд ініціюється в результаті його удару об вибій або від інерційного детонатора накольного типу. При струминному способі до дозуючих пристроїв взривобура, розташованого над вибоєм, по трубках подаються пальне й окислювач, що утворять при змішуванні в процесі подачі їх на вибій підривну суміш. У струмінь подається ініціатор, що викликає вибух рідкого заряду на вибої. Вибух кожного заряду як при ампульном, так і при струминному буравленні руйнує породу, що промивною рідиною або повітрям виноситься зі шпари.

Сутність плазменного буравлення полягає в тому, що між двома електродами створюється стійка електрична дуга, що видувається із сопла за допомогою стисненого повітря й впливає на вибій шпари. У факелі розряду дуги температура досягає 6000°С, а швидкість витікання газів дорівнює 2000 м/с. При впливі плазменного струменя порода плавиться й частково випаровується. Для ефективного буравлення шпар необхідно забезпечити точну фіксацію відстані між вибоєм шпари й зрізом плазмобура (кілька міліметрів).

Висновок

буравлення кар'єр верстат гірничий

Проаналізувавши бурові роботи, бурові установки, дійшов висновку що вони інтенсивно забруднюють природне середовище. При вище проведених розрахунках при бурових роботах виділяється 2,11 т/рік пилу.

Бурові верстати типу СБР і СБШ відрізняються по своїй характеристиці на сам перед масою, глибиною буріння, потужністю електродвигунів, швидкістю буріння, витратами паливно-мастильних матеріалів, діаметром шпар та іншими показниками (характеристика приведена в таб.3.2 і 3.3). При порівнянні бурових установок не можу казати що один із них «хороший» а, другий «поганий» тому що по конструкції кожен з них призначений для буріння на певну глибину, швидкість буріння тощо. Однак обидва вони в певній мірі забруднюють навколишнє природне середовище в різних масштабах і ступенем забруднення. При бурінні установками природне середовище забруднюється вихлопними газами двигунів, буровим пилом, мастильними матеріалами тощо. При бурінні свердловин часто використовують бурові розчини, до складу яких входять водорозчинні солі, органічні речовини та різноманітні обважнювачі, які забруднюють не лише земну поверхню в місцях буріння свердловин, а й підземні водоносні та водопроникні горизонти. Коли свердловини досягають нафто- або газоносних пластів, нерідко відбуваються викиди нафти і газу, які забруднюють ґрунти і воду, а при самозайманні - атмосферне повітря. Атмосфера інтенсивно забруднюється також у процесі бурових робіт. При бурінні глибоких свердловин кількість вихлопних отруйних газів двигунів бурових установок сягає близько 260 000 м 3 на добу.

При бурінні таких свердловин на поверхню Землі піднімаються великі об'єми гірських порід, які захаращують і забруднюють околиці місце розташування свердловин. При глибині свердловини 5 км об'єм розбурених і піднятих на поверхню порід сягає 800 м 3. Залишені у вигляді відвалів ці техногенні відклади розмиваються дощовими й талими водами і забруднюють навколишню територію шкідливими для живих організмів сполуками.

Размещено на Allbest.ru