CC BY
39
ІНАР 8
ГоклАД НА і ШШоШуМе «Неделя і орняка
МОСКВ А, МГГУ,25.Ut.99 -29.01.99
©Р.И. : Сухов, В.П. Ярушин, 2000:::
В.Г. Шеменев, : А.В. Тымчур,
УДК 622.243.4:622.243.5:622.27
Р.И. Сухов, В.Г. Шеменев,
В.П. Ярушин, А.В. Тымчур
РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ ШАРОШЕЧНЫХ ДОЛОТ В УСЛОВИЯХ КАРЬЕРОВ ОАО «УРАЛАСБЕСТ»
Б
олее 90 % объёмов горных пород на горнодобывающих карьерах обурива-ется шарошечными станками диаметром 215,9 и 244,5 мм., что определяет актуальность научно-исследовательских работ в области создания породоразрушающего инструмента обеспечивающего минимальные удельные затраты на его эксплуатацию. Эти затраты в значительной степени определяются скоростью бурения и долговечностью шарошечных долот в конкретных горнотехнических условиях бурения. Анализ причин выхода из строя шарошечных долот на большинстве горнодобывающих предприятий России показывает, что от 60 % до 80 % используемого бурового инструмента выходит из строя по причине износа подшипников опор долот, что свидетельствует о несоответствии выпускаемых отечественной промышленностью шарошечного инструмента горнотехническим условиям применения, с одной стороны, и низким качеством опор, с другой. Для выявления влияния вышеуказанных факторов на износостойкость бурового инструмента выполнены исследования в условиях карьеров ОАО «Ураласбест». По существующим классификациям было выбрано три типоразмера долот производятся заводом «Уралбурмаш» для бурения крепких горных пород Ш 244,5 ТКЗ-ПВ и 244,5 КП-ГВ-Я - 207 м производства «Волгобу-рмаш», а также для
бурения трещиноватых пород средней крепости / = 8 -10 Ш 244,5 Т-ПВ.
Бурение взрывных скважин производилось на буровых станках СБШ-250МН-32 на которых установлены компрессора производительностью 25 м3/мин. Перед проведением испытаний была произведена сейсмическая съемка обуривания блоков и установлено строение массива по прочностным характеристикам [1], что позволило применять долота соответствующие горнотехническим условиям с применением рациональных режимов бурения по осевой нагрузке и числу оборотов, близким к расчетным.
Испытываемые долота ТКЗ имели вылет породоразрушающих штырей 6 - 6,5 мм, КПГВ - 3,5-4 мм, а зубчатые долота ТПВ имели высоту фрезерованных зубьев 10-12 мм. Радиальный люфт подшипников опор составлял на новых долотах 0,1-0,2 мм. Глубина буримых скважин составила 18 м.
В процессе испытаний производилась запись следующих параметров: энергоемкости бурения, скорости проходки, осевой нагрузки и скорости вращения долота, а также произведены анализы крупности бурового шлама и замеры износа подшипников опор шарошечных долот.
При бурении взрывных скважин в крепких горных породах долота типа ТЗП в сравнении с КПГВ, показали скорость проходки 21,4 м/час в сравнении 11,7 м/час и износостойкость, соответственно, 389,0 м и 201 м за счет увеличения вылета штырей на долотах типа ТПВ с 3,5 до 6,5 мм.
Анализ энергоемкости процесса показал, что затраты на бурение изменялись от 1,8 до 2,8 квт/м в зависимости от глубины скважин, а в зависимости от типоразмера долот практически не изменялись. Это свидетельствует о том, что при бурении происходит переизмельчение бурового шлама на забое скважины, что подтвердили исследования крупности выбуренных частиц в процессе бурения. Так размер фракций выбуренных частиц 1,6-3 мм изменялся от 10 до 40-45 % в зависимости от глубины бурения, а в зависимости от типоразмера долот на 15-20 %. Это свидетельствует о недостаточной производительности компрессорной станции 25 м3/мин. Расчетный рациональный расход воздуха должен составлять 40-50 м3/мин, что обеспечит повышение скорости проходки и снижение энергоемкости на 20-30 %, т.к. на забое скважины долото типа ТКЗ обеспечивает образование частиц 4-5 мм в объеме 70-80 %, а на дневную поверхность выносятся частицы такого размера в объеме 40-25 % в зависимости от глубины бурения.
В трещиноватых горных породах с / = 8-10 были исследованы зубчатые долота типа ТПВ при бурении с осевой нагрузкой 7-12 тс и числе оборотов става 100-120 об/мин. Необходимо отметить, что при этом режиме бурения образовывается крупный шлам с объемом выноса частиц 2-3 мм до 40-30 % в зависимости от глубины скважины. В этих условиях применение данного типоразмера шарошечного долота является наиболее рациональным, т.к. происходит равномерный износ как подшипников опор, так и вооружения.
Долото 244,5 ТПВ вышло из строя после бурения 184 м скважин. В целом по результатам выполненных работ можно сделать следующие основные выводы:
1. При бурении с применением рациональных режимов в конкретных горнотехнических условиях возможно увеличение износостойкости шарошечных долот на 20-25 % выше эксплуатируемых на карьере. В условиях комбината «Ураласбест» целесообразно применение шарошечных долот типа ТКЗ с вылетом породоразрушающих штырей 6-6,5 мм в сравнении с долотами типа КПВ имеющим вылет 3-3,5 мм;
2. Для повышения производительности бурения, износостойкости бурового инструмента, необходимо увеличение производительности компрессорных станций до 40-50 м3/мин. В
этом случае возможно применение долот с увеличенными параметрами скола;
3. Снижение удельных стоимостных затрат при бурении в конкретных условиях возможно при коррек-
тировке вооружения с повышением износостойкости опор за счет эффективной их смазки в процессе бурения [2,3].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Воронцов И.В Получение исходной информации о массивах горных пород нарезаемых блоков с целью корректировки параметров БВР/ на ОАО «Ураласбест», отчет по НИР, 14с, Фонды ИГД УрО РАН, Екатеринбург, 1998.
2. Попов А.Н., Трушкин Б.Н. и др. Совершенствование вооружения шарошечных долот с учетом кинематики его работы. Горный вестник №4, 1998.
3. Сухов Р.И., Ярушин В.П., Морозов А.Ф. Исследование аэрологических характеристик пневмотранспортных систем буровых станков, Фонды ИГД, Екатеринбург, 1998.
Сухов Р.И. кандидт к'.хнически.х наук, Инсшт юрмою дела Уральскою отделения РАН.
Шеменев В.Г., Ярушин В.П., Тымчур А.В. — Институт горного дела Уральского отделения РАН.
