Взрывная подготовка горных пород. Выбор вида бурения, модели бурового станка и технологические расчёты процесса бурения скважин

Пневматические бурильные молотки - применяются для бурения шпуров диаметром 32-40 и 52-75 мм в скальных породах.

·  Станки шарошечного бурения в последнее время получили наибольшее распространение при бурении скважин с диаметром 160-320 мм и глубиной 35 м. Наиболее перспективны для бурения в породах с показателем трудности бурения от 6 до 15 и крепостью пород от 6 до 18. Достоинства: высокая производительность, непрерывность бурения и возможность его автоматизации.

·  Станки шнекового бурения применяют для бурения вертикальных и наклонных скважин диаметром 125-160 мм и глубиной до 25 м в мягких породах с показателем бурения до 5.

·  Станки с погружными пневмоударниками применяются для бурения скважин диаметром 100-200 мм и глубиной до 30 м при разработке пород с показателем бурения от 5 до 20 и крепостью от 10 до 20. При производственной мощности до 4 млн. м³/год.

·  Термическое (огневое) бурение используется при бурении скважин диаметром 250-360 мм и глубиной до 22 м главным образом в весьма и исключительно труднобуримых породах. Успешно применяется в породах с показателем бурения от 10 до 15.

·  Станки вибрационного бурения находятся пока на стадии испытаний; их достоинства - относит небольшая масса, простой буровой инструмент и высокая производительность.

Исходя из вышеперечисленных способов бурения, выбираем бурение с шарошечными долотами.

Буровой станок выбираем СБШ-250МН,  диаметр скважины равно d_с=0,25 м.

Техническая характеристика станка СБШ-250МН:

§  Диаметр скважины – 250 мм;

§  Глубина бурения – 32 м;

§  Угол бурения к горизонту – 60°, 75°, 90°;

§  Установленная мощность электродвигателей – 400 кВт;

§  Частота вращения долота – 0,2-2,5 с^-1;

§  Максимальное осевое усилие подачи на забой – 300 кН;

§  Скорость подачи/подъёма бурового снаряда – 0,017/0,12 м/с;

§  Скорость передвижения – 0,737 км/ч;

§  Расход воздуха на очистку скважин – 25 м³/мин;

§  Масса станка – 71,5 т.

Требуемое осевое усилие на долото диаметром D=300 мм для разрушения породы крепостью ƒ=16:

кН, где k=15÷17 большие значения для более крупных долот.

Глубина внедрения зуба шарошки с углом заострения зуба α=90°:

мм, где μ₁=0,25÷1,0 – коэффициент трения металла шарошки о породу;

k_з=1÷1,3 – коэффициент затупления зуба (большее значение для пород более высоких крепости и абразивности).

Формула для определения сменной производительности:

 м/смену, где k_и.см.=0,8 – коэффициент использования сменного времени;

Т_см=8 ч – продолжительность смены;

ч – продолжительность основных операций, приходящаяся на 1 м скважины;

v_т=14 м/ч – техническая скорость бурения, которая принимается 14-15 м/ч при П_б=8-10 (Таблица 2.5 из учебника П. И. Томакова «Технология, механизация и организация ОГР»);

Т_в=0,05 ч - продолжительность вспомогательных операций, приходящаяся на 1 м скважины, в расчётах для СБШ – 0,033-0,083 ч;

Формула для определения годовой производительности:

 м/год, где n_см=75 и N_мес=12 – соответственно среднее число рабочих смен в календарном месяце и число рабочих месяцев в году.

Рабочий парк буровых станков:

, где V_год=7000000 т – годовой объём горных работ;

q_г.м=42,7 м³ - выход взорванной горной массы с 1 м скважины.

2.  Технологические расчёты взрывных работ.

По заданным условиям прочность аргиллитов при растяжении 8 МПа, что соответствует породам повышенной крепости по классификации М. М. Протодьяконова (младшего). Для пород повышенной крепости, а так же коэффициентом крепости ƒ<12 в сухих скважинах в основном используют такие ВВ как: Гранулит М, Граммонит 79/21 и Гранулит АС-4.

Среди вышеперечисленных ВВ выбираем гранулит АС-4, обосновываясь на том, что у этого ВВ чувствительность к удару небольшая, а теплота взрыва и идеальная работа взрыва выше, чем у остальных.

Удельный расход ВВ является основным показателем, от которого зависят как качество дробления горных пород, так и стоимость буровзрывных работ. Значение удельного расхода зависит от факторов, главными из которых являются: свойства горных пород, тип применяемого ВВ и условия взрывания. Удельный расход обычно определяется по формулам приводимых в специальной температуре и уточняется по результатам проведения опытно-промышленных взрывов.

Средний размер куска выбираем исходя из вместимости ковша экскаватора. По исходным данным задан экскаватор ЭКГ-8 с емкостью ковша 8 м³:

м.

Формула справедлива для средневзрываемых пород.

Удельный расход ВВ определяется по формуле:

 кг/м³, где q_эт=0,735 кг/м³ – эталонный расход гранулита АС-4 для пород с крепостью 6-10 и категорией трещиноватости III.

е=0,98 – коэффициент работоспособности гранулита АС-4.

k_d=0,5/d_ср=1,25 – коэффициент учитывающий потребную степень дробления