13.1. Оборудование для отбойки руды и породы

Выемку руды или породы начинают с отбойки. На рудниках, разрабатывающих рудные месторождения, наиболее часто используют взрывную отбойку (см. разд. 9.1.1.),  и реже – механическую (см. разд. 9.1.2.).

При взрывной отбойке одним из рабочих процессов является бурение (см. разд. 10.1.). Для бурения шпуров применяют перфораторы и самоходные бурильные установки, для бурения скважин – перфораторы тяжелых типов, передвижные и самоходные бурильные установки.

Перфораторы ручные, телескопные, и колонковые – бурильные машины ударно-поворотного или ударно-вращательного действия (см. разд. 10.1). Бурение осуществляют за счет энергии ударов массивного поршня, которая передается на буровую коронку через буровые штанги. Поршень совершает возвратно-поступательные движения под давлением сжатого воздуха или высоконапорной жидкости (гидроперфораторы).

Ручные перфораторы типа ПР (рис. 13.1, а, рис. 13.2.а.) применяют для бурения горизонтальных, наклонных и нисходящих шпуров глубиной до 2 – 3 м (иногда до 5 м), диаметром 30 – 55 мм.
Так как масса ручных перфораторов составляет 20 – 25 кг, ими бурят шпуры с использованием пневмоподдержек. Они представляют собой цилиндры с выдвижным штоком и работают на сжатом воздухе. Пневмоподдержки предназначены для опоры перфоратора и создания дополнительного напора на него в сторону шпура.

Телескопные перфораторы типа ПТ (рис. 13.1,б) массой 30 – 48 кг служат для бурения восходящих шпуров или скважин диаметром 42 – 85 мм и глубиной до 10 – 15 м, причем пневмоподатчик расположен снизу. Пневмоподатчик по конструкции и назначению схож с пневмоподдержкой, но он жестко скреплен с перфоратором, полностью воспринимает его вес и создает сам необходимое напорное усилие на буровую коронку. Поэтому, в отличие от ручных перфораторов, после забуривания (начала бурения шпуров) телескопный перфоратор может работать в автоматическом режиме без участия бурильщика, который обслуживает несколько таких перфораторов.

Колонковые перфораторы типа ПК (рис. 13.1. в, рис.13.2. б. ) – мощные бурильные машины массой 50 – 75 кг, предназначенные для бурения скважин диаметром 52 – 85 мм и глубиной до 15 – 25 м. Их устанавливают на распорных колонках, раскрепляемых между почвой и кровлей выработки (отсюда и название). Необходимое давление буровой коронки на забой обеспечивает подающее устройство (обычно цепное), вращение буровой коронки обеспечивает специальный, независимый вращатель, поэтому колонковые перфораторы представляют собой бурильные машины ударно-вращательного действия.

Самоходные бурильные установки – самоходные агрегаты на рельсовом, гусеничном или колёсном ходу. Привод хода – пневматический, электрический или дизельный.
Увеличение количества извлекаемых полезных ископаемых из недр соответственно ведёт к увеличению объёмов бурения, поэтому использование ручных и переносных перфораторов, а также маломанёвренных установок на рельсовом или гусеничном ходу стало неэффективным. В связи с этим в последнюю четверть ХХ века на рудниках широко начали применяться самоходное оборудование на колесном ходу (рис.13.3).

Бурильные установки снабжены манипуляторами, на которых установлены бурильные механизмы с автоподатчиком. Манипулятор представляет собой стреловидное устройство для подачи бурильного механизма в любую точку забоя под любым углом (рис. 13.4.). В качестве бурильных механизмов используют пневматические  или гидравлические перфораторы (рис. 13.5.). Их подачу на забой осуществляют с применением автоподатчика (рис. 13.6.) (как правило, цепного), установленного на манипуляторе. Для интенсификации процесса бурения и снижения доли ручного труда на манипуляторах устанавливают систему наращивания буровых штанг (рис. 13.7.). Выпускают установки с регулируемой по высоте крышей, что позволяет использовать установку в низких забоях или выработках, а  бурильщику создавать более комфортные условия во время работы.

Бурильными установками бурят шпуры глубиной до 5 м и диаметром до 70 мм  или скважины глубиной до 10 м и диаметром до 85 мм. Их использование полностью механизирует процесс бурения. Кроме того, улучшаются условия труда бурильщика, отсутствует воздействие вибрации перфоратора и уменьшается влияние шума, пыли, тумана в забое, так как бурильщик управляет процессом бурения на расстоянии. Производительность труда бурильщика резко повышается. Бурильные установки можно использовать в забоях с площадью поперечного сечения не менее 6 – 8 м2. Бурильные установки – сложные машины, их применение эффективно, если они обеспечены фронтом работ на полную смену, а также, если обеспечивается их высококвалифицированное обслуживание.

Бурильные выполняют с двумя или более манипуляторами (рис. 13.8). На манипуляторах могут устанавливать как перфораторы, так и корзины, с которых осуществляют: смену буровых штанг, монтаж взрывной сети, осмотр кровли после взрыва и др.
Используемые для бурения скважин бурильные установки (станки) вращательно-ударного действия почти не отличаются от мощных колонковых вращательно-ударного действия почти не отличаются от мощных колонковых перфораторов. Станки сконструированы таким образом, что бурение скважин можно осуществлять в любом направлении. Чаще всего такие станки используют для бурения веерных скважин. Диаметр скважины – до 165 мм и глубина бурения до 100 м.  Выполняются в различных модификациях, имеющих как гусеничное шасси (станки СБУ – 70, Россия) или колёсное шасси (ПБУ – 80М, Россия, «Симба», Швеция) (рис 13.11.).

На подземных рудниках распространены буровые станки НКР-100М ударно-вращательного действия с погружными пневмоударниками. Погружные пневмоударники изобретены в СССР в 40-х годах. Особенность конструкции таких станков заключается в том, что ударный механизм (пневмоударник) расположен непосредственно сразу за буровой коронкой и вместе с ней погружается при бурении  в скважины (рис. 13.9.). Сила удара по коронке не меняется с глубиной скважины. За рубежом изготавливают и применяют для бурения станки с погружными пневмоударниками (рис.13.10.).

Станки шарошечного бурения имеют ограниченное распространение из-за грамозкости, сложности устройства и обслуживания. Для бурения такими станками необходимо напорное усилие в 140 – 200 кН, которое создаётся посредством гидропривода. На рудниках применяют передвижные станки шарошечного бурения БШ-145М.
Установки для механизации заряжания шпуров и скважин используют в основном для размещения в шпуре (скважине) гранулированных ВВ (см. разд. 10.2.). Заряжание осуществляют посредством сжатого воздуха, который по шлангам подает ВВ в шпур или скважину. Каждая зарядная установка имеет свой расходный бункер, куда засыпают запас ВВ. В забоях небольших размеров и при малых объемах заряжания применяют переносные зарядные установки "Курама". Для заряжания большого числа шпуров и скважин применяют передвижные (не самоходные) и самоходные зарядные установки. Наиболее распространены передвижные установки на рельсовом ходу или на салазках "Вахш", "ЗП", "Ульба", УЗДМ, а также самоходные ЗМКД и ПМШЗ на колёсном ходу. Зарядные установки могут транспортировать ВВ по шлангам к забою на расстояние до 50 – 250 м с производительностью до 100 кг ВВ в минуту.

Механизированные комплексы КПВ и КПН (см. разд. 8.31.) представляют собой самоходный полок (кабина с рабочей площадкой и защитным козырьком над ней), который движется по рельсу, жестко прикрепленному к стенке восстающего (см. рис. 8.31, рис. 8.34.г.). С этой площадки рабочие бурят телескопными перфораторами и заряжают шпуры, обирают (очищают) забой после взрыва от заколов – отдельных кусков породы, слабо связанных с массивом и способных к внезапному выпадению. Применение таких комплексов позволяет полностью механизировать подъем в забой и спуск из него людей, материалов, бурового и другого оборудования. Комплексы типа КПВ или КПН иногда применяют и для отбойки руды при очистной выемке.

Механическая отбойка на рудниках, разрабатывающих рудные месторождения,  применяется, в основном, с использованием проходческих и очистных комбайнов – самоходных машин на гусеничном или шинном ходу, снабженных породоразрушающим органом и погрузочным устройством. Проходческие комбайны работают в комплексе со средствами доставки или транспортирования руды из забоя и ведут выемку впереди себя выработкой ограниченного поперечного сечения. Рабочий орган таких комбайнов имеет форму фрезы или шнека с режущими кромками, он установлен на манипуляторе, посредством которого обрабатывается последовательно вся площадь забоя (комбайны КМП для цветных рудников и КМШ – для марганцевых). Их применяют в породах и рудах прочностью до 60 МПа. Для проходки восстающих, с круглым поперечным сечением, в крепких породах на рудниках применяют также проходческие комбайны с рабочим органом в виде шарошки, разрушающей забой сразу по всему сечению (комбайны 1КВ1, 2КВ и установки «Роббинс») (рис. 8.32., рис.  8.34.д,е.).

Очистные комбайны входят в состав механизированных добычных комплексов, состоящих из комбайна, забойного конвейера и механизированной передвижной ограждающей крепи (рис. 13.12.). Их применяют для добычи руды длинными забоями (лавами). Очистной комбайн устанавливается на раму забойного конвейера и перемещается вдоль забоя посредством тяговых цепей. Он оснащен боковым рабочим органом в виде барабанов с зубками из твердых сплавов, который снимает с забоя стружку толщиной около 1 м при движении комбайна вдоль него. Механизированные комплексы такого типа применяют при разработке мягких руд: марганцевых, калийных и др.

© Кузьмин Е.В., Хайрутдинов М.М., Зенько Д.К.
"Основы горного дела"

 

 

Запрещается любое копирование и распространение информации без письменного согласия авторов учебника "Основы горного дела" 

ЭКСКЛЮЗИВНЫМ ПРАВО НА ПУБЛИКАЦИЮ ОБЛАДАЕТ "ГОРНОПРОМЫШЛЕННЫЙ ПОРТАЛ РОССИИ"