Шпуры бурят с использованием компактных, транспортабельных бурильных машин относительно небольшой мощности. Эти особенности бурильных машин обеспечивают удобство их эксплуатации в горных выработках; в условиях разведки месторождений они облегчают перевозку оборудования к месту производства работ и позволяют бурить шпуры при небольшой энерговооруженности.
Бурильные машины оборудуют индивидуальными силовыми приводами — пневматическими, электрическими или встроенными в корпус двигателями внутреннего сгорания.
При значительных объемах бурения шпуров в определенных горно-геологических условиях становится целесообразным использование более мощного и производительного оборудования — бурильных установок, имеющих пневматические или электрические силовые приводы.
Исходя из рассмотренных выше способов бурения шпуров бурильные машины разделяют на следующие классы:
1) ударно-поворотного действия — перфораторы;
2) вращательного действия — сверла;
3) вращательно-ударного действия — колонковые перфораторы и бурильные головки, монтируемые преимущественно на специальных бурильных установках.
При разведке месторождений полезных ископаемых шпуры в подавляющем большинстве случаев бурят перфораторами и сверлами. В геологоразведочных партиях наиболее распространены пневматические перфораторы. В особых условиях проведения горных выработок при отсутствии достаточно мощных энергетических источников применяют перфораторы с двигателями внутреннего сгорания, называемые мотоперфораторами (бензоперфораторы).
Пневматический перфоратор представляет собой поршневую машину ударно-поворотного действия. По конструктивным особенностям механизма поворота различают перфораторы с зависимым и независимым приводами; по способу применения — переносные, телескопные и колонковые; по массе — легкие (до 18 кг); средние— (20—25 кг) и тяжелые (>30 кг).
Пневматические перфораторы массой до 33 кг называют переносными. Пневматические переносные перфораторы — ПП предназначены для бурения шпуров диаметром 30—50 мм в забоях горизонтальных и наклонных (нисходящих) выработок. Бурение шпуров переносными перфораторами осуществляется с использованием простейших поддерживающих устройств (пневмоподдержек) или ручной подачей (поэтому переносные перфораторы ранее назывались ручными). Переносные перфораторы применяют в подземных и открытых горных выработках для бурения горизонтальных, наклонных и направленных вниз шпуров.
В подземных выработках для бурения направленных вверх шпуров применяют телескопные перфораторы (ПТ). Масса телескопных перфораторов, используемых в геологоразведочных выработках, достигает 50 кг. Телескопные перфораторы представляют собой конструктивно единое целое перфоратора и пневмоподдержки, соединенных между собой стяжными болтами. Перфораторы этого типа предназначены для бурения восстающих шпуров и скважин, диаметром до 85 мм.
Колонковые перфораторы, имеюще значительную мощность и массу 100 кг и более, используют для бурения шпуров и скважин в крепких породах диаметром до 40—85 мм в горизонтальных выработках. Их устанавливают на специальных распорных колонках, манипуляторах или буровых каретках. Подача колонковых перфораторов на забой производится автоматическими винтовыми или цепными податчиками.
Мотоперфораторы используют для бурения нисходящих или наклонных шпуров преимущественно в процессе проходки открытых горных выработок. Масса мотоперфораторов составляет 30 кг.
Менее распространены при проведении разведочных выработок сверла, основная причина этого — затрудненность или невозможность бурения шпуров в крепких породах. Электрические сверла разделяют на ручные (масса до 24 кг) и колонковые, монтируемые на распорных колонках, манипуляторах или буровых каретках (масса колонковых электрических сверл достигает 130 кг).
Пневматические сверла практически не применяют при проведении горных выработок в процессе геологоразведочных работ, они используются в основном на угольных шахтах, в выработки которых выделяются горючие газы и пыль, образующие с воздухом взрывоопасные смеси,
Сверла с двигателями внутреннего сгорания (мотобуры) применяют при проведении открытых горных выработок в мягких некрепких породах; эти ручные бурильные машины имеют массу до 15 кг.
При больших объемах проходческих работ, осуществляемых в крепких породах, в процессе проведения подземных горизонтальных выработок применяют мощные пневматические машины вращательно-ударного действия, монтируемые на бурильных установках.
Буровой инструмент для ударно-поворотного бурения шпуров состоит из штанги и съемной буровой коронки (рис 9, 10). Штанги буров изготовляют из пустотелых стальных стержней шестигранного или круглого профиля длиной от 400 до 3000 мм, диаметром 32-46 мм.
Технические характеристики пневматических перфораторов
Марка перфоратора Масса, кг Энергия удара, Дж Частота ударов, мин -1 Расход воздуха, м3/мин Глубина бурения, м Усилие подачи, Н
Пневматические бурильные машины ударно-поворотного действия различаются:
по роду потребляемой энергии – пневматические, гидравлические;
по конструктивным особенностям механизма поворота – с зависимым и независимым приводом;
по способу применения (угла наклона шпуров) – ручные и колонковые (для бурения горизонтальных и нисходящих шпуров), телескопные (для бурения шпуров по восстанию);
по массе – легкие (до 18 кг), средние (20–25 кг) и тяжелые (более 30 кг);
по способу очистки шпуров от буровой мелочи – с осевой промывкой, с боковой промывкой, с отсосом от пыли.
Область применения бурильных машин приведена в табл. 61.
| Способ бурения | Бурильные машины | Диаметр бурильного инструмента, мм | Глубина бурения, м | Коэффициент крепости пород f |
| Ударный | Перфораторы: | |||
| переносные | 32–52 | 2–5 | 6–20 | |
| колонковые | 40–65 | 2–25 | 12–20 | |
| телескопные | 40–85 | 2–15 | 6–20 | |
| Вращательный | Горные сверла: | |||
| ручные | 36–43 |
9 – пусковое устройство; 10 – крышка; 11 – ввод кабеля; 12 – колодка из пластмассы;
13 – патрубок; 14 – заглушка; 15 – чайка; 16 – хомут; z1 – z4 – шестерни
Техническая характеристика электросверл
| Тип | ЭР14Д-2М | ЭР18Д-2М | ЭРП18Д-2М | СЭГ-19М |
| Эффективная мощность электро- | ||||
| двигателя, кВт | 1,4 | 1,4 | 1,2 | |
| Сила тока, А | 9,2 | 10,3 | 10,3 | 10,1 |
| Частота вращения ротора, мин -1 | ||||
| Номинальный крутящий момент | ||||
| на шпинделе, Н·м | 10,82 | 20,31 | 40,82 | |
| Основные размеры, мм: | ||||
| длина | ||||
| ширина | ||||
| высота | ||||
| Масса, кг | 16,5 | 24,5 |
Колонковые электросверла предназначены для бурения горизонтальных и наклонных шпуров в породах средней и выше средней крепости (f -1 , работает от трехфазного тока напряжением 380 В. Вращение шпинделю с патроном от электродвигателя передается через систему шестерен и втулку. Осевое усилие и подача шпинделя назад в электросверлах с дифференциально-винтовой подачей осуществляются за счет гайки, промежуточного валика, шестерни и кулачковой муфты. Гайка вращается быстрее шпинделя и заставляет его выдвигаться вперед. Для подачи шпинделя назад оттягивают ручку, выводят кулачковую муфту переключателя из зацепления. Вращение валика и гайки прекращается, а шпиндель, продолжая вращаться, подается назад, так как нарезка резьбы левая. Максимальная длина хода шпинделя 870 мм.
В электрическом буре ЭБГП-2У5 (с гидроподачей и перехватом) после углубки шпура на длину хода гидроподатчика (900 мм) раскрепляют зажимной патрон и освобождают буровую штангу. Поршни с траверсой и шпинделем подаются назад. Снова закрепляют зажимным патроном штангу и продолжают бурение. Усилие подачи регулируется плавно в диапазоне 0÷15 кН на ходу. Производительность бурения электрическим буром на 20–25% выше, чем при бурении электросверлом СЭК-1.
Электросверло с длинноходовым податчиком ЭДП-20 отличается от ручных электросверл наличием механической подачи. Ход сверла на податчике 2 м. Применяются при бурении шпуров в мягких породах.
Бурильные машины ударно-поворотного действия (перфораторы) работают по принципу нанесения периодических ударов штока поршня по хвостовику штанги. Частота ударов 28,3 – 43 с -1 .
| Техническая характеристика перфораторов | |||||||
| Тип перфоратора | ПП- 36В | ПП- 54В1 | П- 54ВБ1 | ПП- 63С | ПП- 63ВБ | ПП- 63П | ПП- 63СВП |
| Глубина бурения, м | |||||||
| Диаметр шпуров, мм | 32–40 | 40–46 | 40–46 | 40–46 | 40–46 | 40–46 | 40–46 |
| Энергия удара, Дж | 55,5 | 55,5 | 63,74 | 63,74 | 63,74 | 63,74 | |
| Крутящий | |||||||
| момент, Н·м | 29,43 | 29,43 | 26,93 | 26,93 | 26,93 | 26,93 | |
| Частота ударов, мин | |||||||
| Удельный расход воз- | |||||||
| духа, м 3 /с (кВт) | 0,029 | 0,029 | 0,029 | 0,029 | 0,029 | 0,029 | 0,029 |
| Размеры хвостовика | |||||||
| инструмента, мм | 22×108 | 25×108 | 25×108 | 25×108 | 25×108 | 25×100 | 25×100 |
| Масса, кг | 24,0 | 31,5 | 31,5 | 33,0 | 33,0 | 33,0 | 25,0 |
Буквы и их сочетания в марке перфоратора обозначают: В – с осевой промывкой; ВБ – с боковой промывкой; С – для бурения шпуров в обводненных породах при проходке стволов шахт; СВП – для бурения шпуров с интенсивной продувкой и подавлением пыли методом увлажнения в многолетнемерзлых россыпях.
Основными частями пневматической бурильной машины (рис. 74) являются цилиндр, поршень-ударник, ствол, поворотные муфты, пусковая рукоятка, воздухораспределительный механизм, поворотный механизм, буродержатель, крышка. Крышка, цилиндр, ствол с буродержателем соединяются при помощи стяжных болтов с гайками. Количество сжатого воздуха, поступающего к бурильной машине по шлангу диаметром 10÷51 мм, регулируется рукояткой. При подаче рукоятки вперед до упора сжатый воздух полностью поступает в бурильную машину. При среднем положении рукоятки впуск сжатого воздуха производится частично, давление его небольшое. Такое положение рукоятки характерно при забуривании шпуров. Вода для промывки шпура проходит через перфоратор по трубке при центральной промывке или через промывочную муфту, минуя перфоратор (при боковой промывке).
Воздухораспределительные устройства, применяемые в перфораторах, делятся на: клапанные (кольцевой или откидной клапан); золотниковые (с фланцевым, полым цилиндрическим, управляемым, катушечным, жесткосвязанным золотником), бесклапанные.
Достоинство золотниковых воздухораспределительных устройств – высокая энергия удара, наибольший крутящий момент, сравнительно большая экономичность расхода воздуха, уменьшенная отдача, автоматичность действия, безотказность и четкость работы ударного механизма. Однако они не обеспечивают такой частоты ударов, как клапанные.
К достоинствам воздухораспределительных устройств с кольцевым клапаном относится малый ход клапана, следовательно, высокая скорость перебросок его и малые утечки воздуха. Это устройство надежно в работе и широко применяется в перфораторах.
Клапанный воздухораспределительный механизм состоит из клапанной коробки 1, направляющей клапана 2, крышки клапанной коробки 3 и кольцевого клапана 4 (рис. 75). Сжатый воздух попадает в кольцевое пространство 6, а из него – по каналам 7 в кольцевое пространство клапанной коробки 8. Когда клапан 4 находится в левом положении, сжатый воздух через кольцевое пространство 8, образуемое между клапаном и крышкой клапанной коробки, поступает в рабочую часть цилиндра и, оказывая давление на поршень 10, перемещает его (рабочий ход). В это время противоположная часть цилиндра через кольцевые выточки 11 соединена с выхлопным отверстием 12. При движении поршня он закрывает кольцевые выточки и сжимает отсеченный в правой части цилиндра воздух, который по каналу 13 в корпусе цилиндра и каналу 14 в корпусе клапанной коробки попадает в кольцевое пространство 9 и давит на верхнюю часть клапана. При дальнейшем движении поршень открывает кольцевые выточки 11 и через них соединяет рабочую часть цилиндра с выхлопным отверстием. Давление сжатого воздуха в рабочей части резко понижается, клапан перемещается вправо и соединяет между собой кольцевые пространства 8 и 9.
Рис. 74. Ручной перфоратор:
а – устройство перфоратора; б – детали поворотного механизма.
1 – кран; 2 – головка корпуса; 3 – поворотное устройство; 4 – выхлопное отверстие;
5 – поршень-ударник; 6 – цилиндр; 7 −поворотная букса; 8 – грандбукса; 9 – буродержатель;
10 – стяжные болты; 11 – вентиль; 12 – кронштейн; 13 – рабочая пружина; 14 – воздухораспределительное устройство; 15 – вспомогательная пружина; 6 – направляющий кронштейн;
17 – рукоятка; 18 – пазы; 19 – храповое кольцо; 20 – собачки; 21 – геликоидальный стержень; 22 – геликоидальная гайка; 23 – задняя крышка; 24 – промывочное устройство; 25 – обводной канал; 26 – глушитель шума; 27 – ствол; 28 – натяжной стержень; 29 – пружина; 30 – бур
Рис. 75. Воздухораспределительное устройство:
а – клапанного типа; б – золотникового типа.
1 – корпус клапанной коробки; 2 – направляющая клапана; 3 – крышка клапанной коробки;
4 – кольцевой клапан; 5 – кольцевая полость; 6 – кольцевое пространство; 7 – каналы;
8 – кольцевое пространство клапанной коробки; 9 – кольцевое пространство;
10 – поршень-ударник; 11 – кольцевые выточки; 12 – выхлопное отверстие;
13 – канал в корпусе цилиндра; 14 – канал в корпусе клапанной коробки;
15 – кольцевое пространство; 16 – золотник; 17 – канал; 18, 20 – золотниковая коробка;
19 – крышка; 21 – задняя полость; 22 – выхлопное отверстие; 23 – специальный канал,
24 – канал; 25 – кольцевое пространство
Сжатый воздух по каналам 13 и 14 поступает в противоположную часть цилиндра и, оказывая давление на кольцевую поверхность поршня, перемещает его (холостой ход). Затем поршень закрывает кольцевые выточки и сжимает воздух, оставшийся в левой части цилиндра. Сжимаемый воздух давит на клапан справа. Когда поршень проходит кольцевые выточки и соединяет левую часть цилиндра с выхлопным отверстием, клапан перебрасывается влево и рабочий ход повторяется.
Работа воздухораспределительного устройства с фланцевым золотником происходит следующим образом. При открытии впускного канала через кольцевую полость сжатый воздух по сквозным каналам, проходящим в теле храповой буксы поворотного механизма, диска, направляющей золотника и задней крышки золотниковой коробки, поступает внутрь золотниковой коробки и через кольцевой зазор между передним фланцем золотника и внутренней поверхностью в заднюю часть цилиндра, заставляя поршень перемещаться вперед.
Двигаясь вперед, поршень в какой-то момент закрывает выхлопное отверстие, вследствие чего воздух в передней части цилиндра сжимается, оказывая сопротивление движению поршня, и, одновременно поступая в левую часть золотниковой коробки по каналам, производит давление на задний фланец золотника в направлении слева направо. Достигнув крайнего правого положения в цилиндре, поршень штоком наносит удар по хвостовику бура, и выхлопное отверстие открывается. Вследствие этого давление воздуха в задней части цилиндра резко падает. Усилие, действующее на золотник слева, станет больше, чем усилие, действующее на него справа, и он будет переброшен в новое положение. Кольцевой зазор между передним фланцем золотника и внутренней поверхностью передней крышки перекрывается, но образуется зазор между золотником и нижней кромкой золотниковой коробки. Теперь воздух по этому зазору, каналам поступает в переднюю часть цилиндра и заставляет поршень двигаться назад. Далее все повторяется в той же последовательности, но в обратном порядке.
В применяющихся конструкциях пневматических бурильных машин механизм поворота бура бывает зависимого и независимого действия. У первых поворот буру передается от поршня, у вторых – от специального пневматического двигателя.
Колонковые бурильные машины более мощные, чем ручные, их применяют для бурения шпуров с колонок, манипуляторов и буровых кареток при проведении горизонтальных и наклонных выработок в породах от средней крепости до самых крепких. При очистных работах колонковые перфораторы применяют для бурения скважин глубиной до 25 м из подэтажных штреков.
Колонковый перфоратор имеет такое же устройство, как и ручной, но отличается большими размерами и наличием приливов для крепления и передвижения их в салазках автоподатчика.
| Техническая характеристика колонковых перфораторов | ||||||
| Тип | ПК-50 | ПК-60 | ПК-75 | ПК-120 | ПК-150 | ПК-175 |
| Энергия удара, Дж | 88,26 | 88,26 | 147,1 | 88,26 | 196,26 | 245,17 |
| Крутящий момент, Н·м | ||||||
| Частота ударов, с -1 | 33,4 | 41,7 | 33,3 | 33,3 | ||
| Расход воздуха, м 3 /мин | 5,7 | 9,2 | 12,7 | 10,3 | 15,1 | 17,9 |
| Номинальное давление | ||||||
| воздуха, МПа | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
| Диаметр шпуров, мм | 40–65 | 40–65 | 40–85 | 40–52 | 65–85 | 65–85 |
| Глубина бурения, м, в | ||||||
| породах с f: | ||||||
| 11–15 | ||||||
| Масса, кг |
Телескопные бурильные машины применяют при бурении восстающих шпуров. В разведочных выработках их обычно используют при бурении шпуров в восстающих и "подбурков" в кровле выработки для навески коммуникаций и под анкерную крепь. Устройство перфоратора в принципе такое же, как и у ручного, но удар от поршня буру передается через промежуточный боек, расположенный в передней головке и предохраняющий цилиндр от засорения буровой пылью. Цилиндр соединен с головкой телескопной колонки двумя стяжными болтами, проходящими сквозь проушины в передней головке перфоратора. Сжатый воздух подводится по шлангу к воздушному колену, откуда он поступает в перфоратор и цилиндр телескопной колонки. Впуск регулируется воздушным краном. При забуривании проходчик придерживает перфоратор с помощью рукоятки, в которой находится клапан разгрузочного устройства. При нажатии на кнопку клапан открывает выход воздуха из цилиндра колонки наружу, и молоток опускается вниз.
| Техническая характеристика телескопных перфораторов | ||
| Тип | ПТ-38М | ПТ-48 |
| Глубина бурения, м | до 4 | до 15 |
| Диаметр шпуров, мм | 30–40 | 52–85 |
| Энергия удара, Дж | 86,3 | |
| Крутящий момент, Н·м | 19,6 | 32,3 |
| Частота ударов, с -1 | 43,3 | 43,3 |
| Величина подачи телескопного | ||
| устройства, мм | ||
| Осевое усилие телескопа, Н | ||
| Расход воздуха, м 3 /мин | 3,4 | 5,9 |
| Масса, кг |
При бурении шпуров с промывкой вода через специальный штуцер подается в полость задней головки и в промывочную трубку.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Шпуры бурят с использованием компактных, транспортабельных бурильных машин относительно небольшой мощности. Эти особенности бурильных машин обеспечивают удобство их эксплуатации в горных выработках; в условиях разведки месторождений они облегчают перевозку оборудования к месту производства работ и позволяют бурить шпуры при небольшой энерговооруженности.
Бурильные машины оборудуют индивидуальными силовыми приводами — пневматическими, электрическими или встроенными в корпус двигателями внутреннего сгорания.
При значительных объемах бурения шпуров в определенных горно-геологических условиях становится целесообразным использование более мощного и производительного оборудования — бурильных установок, имеющих пневматические или электрические силовые приводы.
Исходя из рассмотренных выше способов бурения шпуров бурильные машины разделяют на следующие классы:
1) ударно-поворотного действия — перфораторы;
2) вращательного действия — сверла;
3) вращательно-ударного действия — колонковые перфораторы и бурильные головки, монтируемые преимущественно на специальных бурильных установках.
При разведке месторождений полезных ископаемых шпуры в подавляющем большинстве случаев бурят перфораторами и сверлами. В геологоразведочных партиях наиболее распространены пневматические перфораторы. В особых условиях проведения горных выработок при отсутствии достаточно мощных энергетических источников применяют перфораторы с двигателями внутреннего сгорания, называемые мотоперфораторами (бензоперфораторы).
Пневматический перфоратор представляет собой поршневую машину ударно-поворотного действия. По конструктивным особенностям механизма поворота различают перфораторы с зависимым и независимым приводами; по способу применения — переносные, телескопные и колонковые; по массе — легкие (до 18 кг); средние— (20—25 кг) и тяжелые (>30 кг).
Пневматические перфораторы массой до 33 кг называют переносными. Пневматические переносные перфораторы — ПП предназначены для бурения шпуров диаметром 30—50 мм в забоях горизонтальных и наклонных (нисходящих) выработок. Бурение шпуров переносными перфораторами осуществляется с использованием простейших поддерживающих устройств (пневмоподдержек) или ручной подачей (поэтому переносные перфораторы ранее назывались ручными). Переносные перфораторы применяют в подземных и открытых горных выработках для бурения горизонтальных, наклонных и направленных вниз шпуров.
В подземных выработках для бурения направленных вверх шпуров применяют телескопные перфораторы (ПТ). Масса телескопных перфораторов, используемых в геологоразведочных выработках, достигает 50 кг. Телескопные перфораторы представляют собой конструктивно единое целое перфоратора и пневмоподдержки, соединенных между собой стяжными болтами. Перфораторы этого типа предназначены для бурения восстающих шпуров и скважин, диаметром до 85 мм.
Колонковые перфораторы, имеюще значительную мощность и массу 100 кг и более, используют для бурения шпуров и скважин в крепких породах диаметром до 40—85 мм в горизонтальных выработках. Их устанавливают на специальных распорных колонках, манипуляторах или буровых каретках. Подача колонковых перфораторов на забой производится автоматическими винтовыми или цепными податчиками.
Мотоперфораторы используют для бурения нисходящих или наклонных шпуров преимущественно в процессе проходки открытых горных выработок. Масса мотоперфораторов составляет 30 кг.
Менее распространены при проведении разведочных выработок сверла, основная причина этого — затрудненность или невозможность бурения шпуров в крепких породах. Электрические сверла разделяют на ручные (масса до 24 кг) и колонковые, монтируемые на распорных колонках, манипуляторах или буровых каретках (масса колонковых электрических сверл достигает 130 кг).
Пневматические сверла практически не применяют при проведении горных выработок в процессе геологоразведочных работ, они используются в основном на угольных шахтах, в выработки которых выделяются горючие газы и пыль, образующие с воздухом взрывоопасные смеси,
Сверла с двигателями внутреннего сгорания (мотобуры) применяют при проведении открытых горных выработок в мягких некрепких породах; эти ручные бурильные машины имеют массу до 15 кг.
При больших объемах проходческих работ, осуществляемых в крепких породах, в процессе проведения подземных горизонтальных выработок применяют мощные пневматические машины вращательно-ударного действия, монтируемые на бурильных установках.
Буровой инструмент для ударно-поворотного бурения шпуров состоит из штанги и съемной буровой коронки (рис 9, 10). Штанги буров изготовляют из пустотелых стальных стержней шестигранного или круглого профиля длиной от 400 до 3000 мм, диаметром 32-46 мм.
Технические характеристики пневматических перфораторов
Марка перфоратора Масса, кг Энергия удара, Дж Частота ударов, мин -1 Расход воздуха, м3/мин Глубина бурения, м Усилие подачи, Н
