книги / Повышение эффективности бурения шпуров при проведении горизонтальных горных выработок. Ч. 1
.pdfческим. Устойчивость бурильной машины при забуривании обеспечива ется двумя пневматическими домкратами, распирающими ее относитель но груди забоя'* Пульт управления установкой расположен на манипу ляторе.
Таблица 7 Технические данные навесных установок для погрузочных
машин типа ПНБ
показатели
Навешиваются на пог рузочные машины
Количество бурильных шшии
Тип бурильных машин Мощность двигателя,кЬл? Число оборотов в мин. Усилие подачи, кг Ход подачи, м
|
Марки навеоных устройств |
|
||
НБ-3 |
НБ-1Э НБ-2Э |
НБ-1П НБ-2П |
||
1ППБ-2 |
2ПНБ-2 ПНБ-5 |
2ПНБ-2 ПНБ-5 |
||
I |
2 |
2 |
2 |
2 |
ДЭС-4 |
ДЭС-7 |
ДЭС-7 |
БУ-1 |
БУ-1 |
5 |
7 |
7 |
- |
- |
300/600 |
( Ш , 300.725) |
|
150 |
|
1000 |
1500 |
|
2,75 |
1100 |
2,2 |
2,75 |
2;2 |
2 .2 |
Технические данные навесной установки УШ- I для погрузочной
машины ППМ-4 следующие: |
|
в ращательно-уда рная |
|
Тип бурильной машины |
|||
Усилие подачи,к г |
|
1100 |
|
Ход подачи, м |
|
|
2,-75 |
Габариты, мд? \ |
длина |
|
4000 |
|
ширина |
400 |
|
|
высота |
1250 |
|
Вес установки, |
|
|
1225 |
Боковой вылет |
бурильной машины |
2500 |
|
Высота обуриваемого |
забоя;м п |
до 4500 |
|
Стоимость бурильной |
установки |
5150 |
|
из двух манипуляторов, руб. |
Для бурения колонковыми перфораторами сконструирована навесная установка НЕЛ-1. Но конструкции агрегат аналогичен УБН- I ? снабжен податчиком реечного типа для бурения на полную глубину шпура без
замены штанг, В нерабочем положении агрегат подвешивается у кров ли на расстоянии 20-30л/ от забоя.
Использование навесных установок и несъемных манипуляторов более рационально, чем всевозможных колонок, увеличивает произво дительность труда проходчика, облегчает его труд.
Однако навесным установкам и манипуляторам присущи недостатки. Производительность бурения за счет раздельного управления манипуля торами и увеличенного расхода времени на подготовительно-заключи тельные и вспомогательные операции ниже, чем при использовании * а - реток, DSLK. коэффициент использования машины во времени при исполь зовании манипуляторов МП-2 по сравнению с каретками снижается на 10#, Количество бурильных машин, устанавливаемых в забое, ограничи вается двумя. Конструкция манипуляторов рассчитана на бурение кли пового и подсобного ему врубов; бурение глубоких шпуров с прямыми врубами крайне затруднительно,
С позиции реализации основного преимущества навесных устано вок, совмещения в одном агрегате машин для выполнения различных
процессов (бурение, крепление, уборка |
породы) |
наиболее перспек |
тивны самоходные прицепные ("Джисмо") |
или навесные агрегаты, по |
|
добные буропогрузочным машинам НШ- I , |
НМ-2. |
Из последних машин |
перспективны машины с вибрационным погрузочным органом, конструк ция которого^ позволяет устанавливать на машине три-четыре манипу лятора.
Применение буро-погрузочных машин позволяет увеличить в 2-2,5 раза скорость проходки, повысить производительность труда в 2-3 р аза.
3 , Автоматическая подача- и~ее~значение для повышения производительности бурения
Применение автоподатчиков тесно связано с конструктивными особенностями бурильной машины и повышением производительности бурения. Их правильное использование увеличивает техническую ско рость бурения машиной до максимальной и, наоборот, неправильное применение автоподатчиков снижает скорость бурения и производи тельность бурильщика.
При ударно-поворотном бурении могут применяться автоподачу*
чики" различных типов: с подвижным или неподвижным поршнем, канатно поршневые, винтовые (с вращающимися или неподвижным ходовым винтом),
цепные, |
вибрационные |
и дифференциально-винтовые. |
|
||
|
|
|
В принципе такие же податчи |
||
|
|
|
ки могут быть использованы для |
||
|
|
|
машин вращательно-ударного типа |
||
|
|
|
и в несколько измененном виде - |
||
|
|
|
для электросверл. На р и с .4 пока |
||
|
|
|
зана схема автоподатчика с под |
||
|
|
|
вижным поршнем. При пуске сжато |
||
|
|
|
го воздуха в цилиндр поршень пе |
||
|
|
|
ремещаясь |
перемещает |
перфора |
|
|
|
тор вперед или назад в зависимое- |
||
Рис. 4. Схема поршневого авто- |
ти от того, в какую часть цилинд- |
||||
податчика: 1 - цилиндр; 2 -пор- ра (левую или правую) поступает |
|||||
щень |
со штоком; 5 |
- перфоратор; |
сжатый воздух. |
|
|
4 - |
стрела манипулятора |
В автоподатчиках с неподвиз^- |
|||
|
|
|
ным поршнем |
(ри с.5) перемещается |
|
|
|
|
цилиндр. |
|
|
Канатно-поршневой автоподатчик (ри с.6 ) обеспечивает подачу перфоратора при помощи тросов,перекинутых через ролики и присоеди ненных с одной стороны к штокам поршней, а с другой - к перфоратору.
Рис. 5. Автоподатчик с неподвижным поршнем.^ 1 - цилиндр; 2 - корпус податчика; 5 - пор шень со штоком; 7 - доздухоподапцие пат
рубки; 5 - перфоратор; 6 - платформа
Винтовые автоподатчики с вращающимся винтом (ри с.7) имеют от дельный двигатель; от двигателя вращение передается-ходовому винту.
связанному с ходовой гайкой, которая при движении перемещает пер форатор.
Представляет интерес конструкция автоподатчика с неподвижным винтом фирмы "Гарднер-Денвер” (рис.8 ) . Автоподатчик приводится в действие от поршневого пневмодвигателя / , от которого через редук тор 2 усилия передаются гайке 3 , сидящей на неподвижном винте 4- •
Рид. 6 . Канатно-поршневой автоподатчик:
/ - рама; 2 - направляющие ролики; 3 - канат; ^ - цилиндр; 5 - поршень податчика; б - бо бышки; 7 - перфоратор; 8 - бур; 9 - поддержива
ющее устройство ("муш ка"); to |
- поршень со |
што |
ком, / / - цилиндр распорного |
устройства; 12 |
- |
стрела каретки |
|
|
Рис. 7 . Винтовой податчик с вращающимся винтом: 1 - рама; 2 - двигатель; з - планетарная пере
дача; 4 - винт; |
5 - перфоратор; б - бур; 7 - гай |
ка; 8 - |
стрела каретки |
У автоподатчика с цепным приводом усилие от пневмодвигателя на роликовую цепь передается через червячный редуктор.
Дифференциально-винтовые автоподатчики работают на основе ис пользования обратного хода поршня, а вибрационные - за счет усилий отдачи корпуса перфоратора.
~ 26 -
Наиболее рациональная конструкция автоподатчика должна обес печить:
1)оптимальное усилие подачи;
2)возможно большую длину подачи;
3)соосность бура со шпуром.
|
Рис, 8 . Автоподатчик с неподвижным винтом |
I , |
Огттт/ялтдое усилие подачи. Исследованиями установлено [ I ] , |
что зависимость между усилием и скоростью бурения характеризуется тремя режимами. При недостаточном усилии подачи имеет место чрез мерное отскакивание лезвия коронки от забоя шпура, контакт между породой и лезвием коронки слабый и скорость бурения значительно меньше максимально возможной. Во втором ^режиме каждый удар поршня обеспечивает максимальную эффективность разрушения породы, ско рость бурения при этом максимальная, усилие подачи оптимальное. При усилии подачи, превышающем оптимальное (третий режим), резко возрастает сопротивление вращению; в этом случае о увеличением усилия подачи скорость вращения уменьшается до нуля.
Оптимальное усилие подачи зависит от физико^механических
свойств |
пород, типа бурильной машины и конструкции |
бурового |
ин |
||||||||||||||
струмента* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
При исследованиях эффективности вращательно-ударных машин, |
|||||||||||||||||
например, |
установлено, |
что в |
породах с |
коэффициентом крепости 4-5 |
|||||||||||||
оптимальное ооевое усилие |
рав |
м/минI» |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
но 800-850 к г, скорость |
бурения |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
при таком |
усилии составляет |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
185 см/мин* При осевом усилии |
|
|
.1 £ |
|
|
|
/ |
|
|
|
|||||||
большем или меньшем оптималь |
|
|
i |
f |
Vr■' |
|
V v |
|
|||||||||
ного скорость бурения |
уменьша |
|
“TrO~ |
|
|
||||||||||||
|
|
|
i ' |
/ |
|
|
|||||||||||
ется* При осевом усилии 400 кг |
T |
|
4 |
|
//r v J |
|
|||||||||||
скорость |
бурения составляет всего |
f 1 |
U\* |
|
|||||||||||||
80 СМ/мин |
. В породах с |
коэффи |
|
j |
i i ' i |
/ |
r |
|
|
A |
|
||||||
циентом крепости 8-10 |
при увели |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|||||||||
чении осевого усилия |
от |
200 |
до |
|
119 |
|
J3 |
f |
|
|
|
к |
|||||
|
/1 |
|
|
|
|||||||||||||
6 0 0 ^ |
скорость бурения |
увеличи |
' / |
'/• |
/■ / |
|
|
|
|
\ |
|||||||
вается |
ОТ 20 ДО 70 CMj мин |
; |
при |
/ |
1// |
|
// |
|
|
|
|
||||||
дальнейшем увеличении |
усилия по |
|
/ |
1, |
/ |
|
|
|
|
|
|||||||
дачи скорбеть бурения снижается. |
|
H |
f |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
</// |
/ |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Исследования [ 2 j 9 проведен |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
hit»/// |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
ные в Советском Союзе, |
показыва |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ют, что |
при существующих конст |
f |
|
- |
|
|
|
- |
|
|
|||||||
рукциях перфораторов |
рациональ- |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
ное использование энергии |
удара |
0 |
|
1,0 |
|
2,0 |
3,0 |
-9,0 Лер,пп |
|||||||||
для разрушения горной породы про |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
исходит не при постоянном прижа |
Рис* 9. Зависимость техничес |
||||||||||||||||
тии лезвия бура к горной породе,* |
|||||||||||||||||
а при обеспечении отскока бура от |
кой |
скорости |
бурения |
I f |
от |
||||||||||||
забоя шпура на определенное рас |
величины |
отхода корпуса |
пер |
||||||||||||||
стояние* |
Оптимальная величина |
от |
форатора |
|
а С/о |
при |
типах ав |
||||||||||
скока инструмента не постоянна и |
|
|
топодатчиков: |
|
|
||||||||||||
меняется в зависимости от мощнос |
1 - стандартном с вращающим |
||||||||||||||||
ти машины, крепости породы, кон |
ся |
винтом; 2 |
- |
удлиненном с |
|||||||||||||
струкции |
бурового инструмента. |
вращающимся |
ходовым винтом; |
||||||||||||||
Для перфоратора КЦЦ-4, например, |
5 |
- |
удлиненном о |
неподвиж |
|||||||||||||
максимальная скорость |
бурения в |
ным ходовым винтом; |
Ч - |
уд |
|||||||||||||
породах с |
коэффициентом крепости |
линенном цепному 5 |
- |
канатно |
|||||||||||||
12-14 достигается при величине |
|
|
|
поршневом |
|
|
|
||||||||||
отскока инструмента от забоя шпу |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ра* после |
удара на 0 ,5 -1 м м . |
Од |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
нако при винтовом податчике, |
на котором |
обычно устанавливается пер- |
форатор, минимально возможная величина отхода корпуса перфоратора
намного больше (3 ,7 л*л7 ) , что на |
20# снижает скорость бурения по |
|
сравнению с |
максимально возможной |
(р р с ;9 ). |
Из. всех |
перечисленных' типов авто'податчиков наиболее рацио |
нальная величина отхода перфоратора, от забоя обеспечивается 'цеп ным автоподатчиком, выпускаемым заводом "Коммунист". Хорошие ре зультаты с точки зрения обеспечения рациональной величины отскока достигаются также при поршневом и канатно-поршневом автоподатчиках. Последний изготовляется к кареткам СБК-4, СБК-2к.
Широко распространены в практике винтовые автоподатчики. Одна ко наличие винта отрицательно влияет на постоянство величины отхода перфоратора от забоя после удара бура о породу.
Этот недостаток в значительной степени устраняется в конструк ции автоподатчика с неподвижным винтом. Здесь величина отхода кор пуса перфоратора остается постоянной за счет того, что в погашении усилий отдачи принимает участие целиком вся система установки "пер- форатор-ав топода тчик-кар етка"•
2. Длина подачи. При бурении много времени тратится’ на вспомо гательные операции, и,в частности,на забуривание шпура и замену бу рав. Относительные затраты времени на эти операции растут с увели чением чистой скорости бурения. Для снижения непроизводительных затрат времени автоподатчик по конструкции должен обеспечить воз можно большую длину подачи, в идеальном случае равную глубине шпура.
Наибольшее распространение |
получают в |
настоящее время автопо |
|
датчики .с полезной длиной додачи |
2,*w 3г8- м |
\ |
специальные конструк |
ции податчиков обеспечивают подачу на длину 6 |
-8 м . |
||
Наименьшая длина пъдачи (8 0 0 ^ ^ ) обычно |
присуща винтовым по |
датчикам; при большей длине винта подачи конструкция привода услож няется и отрндательно влияет на постоянство величины отхода перфо ратора от забоя после удара бура о породу.
Конструктивно проще осуществить большую длину подачи и одно временно обеспечить оптимальную величину отхода корпуса перфорато ра от забоя в автоподатчиках цепного и канатно-поршневого типов; наиболее перспективны цепные автоподатчики как более надежные в работе и обеспечивающие большие возможности для автоматизации бу рения.
Применение длинноходовых автоподатчиков позволяет повысить , оизводительность труда также и при.вращательном бурении. За счет
сокращения времени на вспомогательные операцйи время обуривания забоя длинноходовыми сверлами уменьшается более чем в 3,5 раза по сравнение со сверлами ЭБК-2м. Конструкции длинноходовых подат чиков с электро- и пневмоприводами для манипуляторов и кареток разраббтаны инженерами Томского электромеханического завода по определению О.Д.Алимова.
|
|
|
|
Рис* 10. Двухпоршневой |
гидроподатчик: |
|
|
||||
1 - упор; |
|
поддерживающее устройство |
("мушка"); 3 |
- |
гидро |
||||||
домкрат |
подачи; |
f |
- электросверло;' |
5 |
- |
каретка; 6 |
- |
направ |
|||
ляющая |
рама; |
7 |
- |
нижняя каретка; 6 |
- |
гидродомкрат распора |
|||||
Для сверл с гидроприводом предложен двухпоршневой гидравличес |
|||||||||||
кий податчик |
(ри с.10). Податчик устроен |
таким образом, |
что сначала |
||||||||
буровой инструмент подается за счет |
|
|
|
|
|
|
|||||
выдвижения шпинделя из корпуса свер- М}мм/мим |
|
|
|
||||||||
ла (900 мм ) , |
а |
затем - перемещения |
200 |
|
|
|
|
||||
всего корпуса |
сверла |
относительно |
|
|
|
|
|
|
|||
направляющей |
рамы |
(900-1000 м п ) . |
|
|
|
|
|
|
|||
3 . |
|
Соосность бура со шпуром. С |
|
|
|
|
|
||||
увеличением длины подачи и, следова |
|
|
|
|
|
|
|||||
тельно, длины бура усложняется про |
|
|
|
|
|
|
|||||
цесс забуривания шпура, увеличивают*- |
|
|
|
|
|
|
|||||
ся отклонение бура от оси шпура и |
|
|
|
|
|
|
|||||
вибрации аэтоподатчизд. |
Рис. I I . |
Зависимость между |
|||||||||
Техническая |
скорость бурения |
||||||||||
значительно снижается при потере |
технической скоростью буре |
||||||||||
соосности бура со шпуром вплоть до |
ния перфоратором |
t f |
и вели |
||||||||
полной остановки |
перфоратора (рис. |
чиной отклонения бура от оси |
|||||||||
I I ) . Для устранения |
отрицательных |
|
|
перфоратора л h |
|||||||
явлений, |
вызываемых потерей соос |
|
|
|
|
|
|
||||
ности бура со шпуром, в автоподатчиках применяются буродержатели, |
|||||||||||
устанавливаемые в |
передней и средней |
частях |
автоподатчика (рис.12). |
Чтобы |
корпус |
автоподатчика не отклонялся от заданного н ап р авл я я » |
в его |
конструкции применяются направляющие телескопические штанги, |
|
раскрепляемые |
сяатым воздухом в породу у устья шпура. По конструк- |
|
пии это обычная расрор/ф* Колонка (см. рис .6),. |
||
|
a |
if |
|
Рис. |
12. Конструкция |
буродержателей: |
||
Q . S - |
глухие буродержатели; |
6} г |
- откидные |
буродержц- |
|
тели; |
1 - рама |
податчика; 2 |
- буродержатель; |
3 - бур |
Наличие буродержателя у устья шпура и опорной колонки в сред ней части автоподатчшса нормализует процесс бурения на всю глубину шпура; забуривание шпура ведется при этом бурильщиком без посторонней помощи с заданной максимальной скоростью.
4. Автоматическое бурение. Применение автоподатчиков, рассчи танных на полную глубину шпура, упрощает решение автоматизации уп равления процессом бурения.
В теоретических работах предполагается решить автоматизацию регулирования работы податчика и перфоратора по скорости подачи: при установившемся режиме бурения скорость подачи остается посто янной^ усилие подачи изменяется. Как показали исследования,регу лирование процесса бурения при постоянных усилиях подачи обуслав/- ливает возникновение негармонических колебаний корпуса перфорато ра и приводит к нерациональному использованию мощнооти машины.
При установившемся режиме и постоянной скорости подачи более целесообразно регулировать процесс бурения по рациональному отхо ду корпуса перфоратора при бурении. Корпус перфоратора при нали чии в его конструкции специального датчика будет совершать гармо нические колебания* постоянство которых можно поддерживать неза висимо от изменения внешних условий бурения, т .е . нарушения* режи ма бурения. Например, с увеличением крепости пород отход перфора тора меньше, чем установившаяся скорость подачи, гармоничность колебаний нарушается, что уменьшает величину подачи путем частич ного перекрытия поступления сжатого воздуха. Изменение давления сжатого воздуха или затупление коронки бура приводит к аналогич ным результатам.
Конструктивно выполнить систему автоматического регулирования возможно при использовании в конструкции автоподатчика самотормозящей пары, как, например, в цепных автоподатчиках*
Испытания первого образца регулятора подачи П.И.Федотова в шахтных условиях показали, что при бурении в породах с коэффициен том крепости 10-12 перфоратором весом Юкг с регулятором подачи скорость бурения увеличивается в 2,8 раза по сравнению с бурением без регулятора. В процессе бурения наблюдалась ритмичная работа перфоратора и бур не заклинивался в шпуре.
Ikким образом, автоматизация регулирования процесса бурения является резервом повышения производительности труда при бурении шпуров.
В Советском Союзе разработан рациональный ряд автоподатчиков ПВ (винтовой), ПП (поршневой) с длиной подачи 1200, 2 4 0 0 /^ и ПЦ (цепные) с длиной подачи 1200, 2400 и ЗбООлгд? *
Наибольшая производительность в крепких породах достигается при бурении колонковыми перфораторами, устанавливаемыми на каретке, а также вращательно ударными машинами. Они же обеспечивают наи большие возможности для автоматизации процесса бурения и облегчают
труд бурильщика.
Перспективно использование навесных установок.
В породах с коэффициентом крепости ниже б наиболее производи тельны колонковые электросверла, устанавливаемые на каретках и ма нипуляторах. В породах с коэффициентом крепости до 3-4 можно успеш но применять ручные электросверла.