CC BY
43
СЕМИНАР 2
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 98" МОСКВА, МГГУ, 2.02.98 - 6.02.98
В.Д. Буткин, А.С. Морин, В.В. Качан,
КГАЦМиЗ КГАЦМиЗ КГАЦМиЗ
ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ АЭРОСТАТИЧЕСКИХ АППАРАТОВ И УСТРОЙСТВ ЛЕГЧЕ ВОЗДУХА ДЛЯ ПРОВЕТРИВАНИЯ КАРЬЕРОВ
В области проектирования и эксплуатации глубоких карьеров особенно актуальными стали вопросы аэрологии технологических пространств и устранение пылевых и газовых выделений. В настоящее время разработаны и используются на карьерах различные системы вентиляции и другие методы интенсификации воздухообмена между карьерной атмосферой и окружающей средой. В ряде горно-технических условий проводимые мероприятия по проветриванию карьеров не обеспечивают экологизацию горных работ на глубоких горизонтах, вынуждая изменять технологию подготовки и выемки горных пород, переходить к видам транспорта, использующим электрическую энергию, что требует больших капитальных затрат и много времени на реконструкцию технологических комплексов.
Искусственная вентиляция может осуществляться изотермическими и тепловыми (конвективными и неизотермическими) свободными струями, а также отсасыванием и нагнетанием воздуха через воздуховоды.
Как показывает практика в экстремальных условиях, например, на глубоких алмазодобывающих карьерах Якутии, характеризующихся сложными гидрогеологическими и пылегазовыми условиями, весьма неблагоприятным соотношением глубины карьера к его ширине, а также суровыми климатическими условиями с часто повторяющимися приземными инверсиями, препятствующими процессу естественного проветривания, вентиляция свободными струями решает проблему частично. При глубокой инвер-
сии, аэродинамические показатели струи резко падают, обратная плавучесть перемещаемого воздуха возрастает, а требуемое повышение энергетических и материальных затрат делает этот способ проветривания экономически невыгодным. Кроме того, входящие в вентиляционную систему установки сами являются источниками загрязнения воздуха. Поэтому, как отмечалось в работе [1], необходим поиск и разработка более экологичных и менее энергоемких систем с высокими аэродинамическими показателями.
Известны предложения по использованию аэростатной техники для проветривания карьеров свободными струями. Например. по авторскому свидетельству СССР (а.с. СССР) №848681, с целью снижения удельных энергозатрат на разрушение инверсионных слоев воздуха, турбовинтовой двигатель размещен внутри “дырки от бублика” - аэростата-тороида, находящегося в воздушном пространстве карьера и управляемого системой канатных лебедок. Перемешивание воздуха достигается созданием нисходящего потока с оперативным изменением высоты расположения вентиляционной установки. В соответствии с а.с. СССР № 1647150 вентиляторные установки перемещают в воздушном пространстве карьера на платформах по мостовому канатному пролету, который удерживается над карьером с помощью аэростатических аппаратов.
Достаточно надежно и экономично процесс воздухообмена можно осуществлять через воздуховоды по отсасывающей, нагнетательной или комбинированной схемам. В качестве воздуховодов
используют подземные горные выработки или трубы, проложенные по борту карьера. Однако при проветривании зон загрязнения значительного объема такие системы вентиляции недостаточно эффективны в связи с их стационарностью, а следовательно с ограниченностью зоны их активного влияния [2]. Существуют предложения по улучшению данных систем проветривания, направленные в основном на расширение возможностей активного воздействия воздуховодов, в частности, предложения по использованию воздуховодов, подвешенных на привязных аэростатах и перемещаемых с их помощью над поверхностью рабочих зон карьера (см., например, а.с. СССР № 712509, 819357, 883492).
Авторами статьи разработан принципиально новый и на их взгляд перспективный для использования на глубоких карьерах (в первую очередь на карьерах Якутии) способ проветривания через гибкие воздуховоды легче воздуха.
Такие воздуховоды могут представлять собой гибкие трубы, состоящие из определенным образом сочлененных между собой газонаполненных отсеков цилиндрической формы с внутренним отверстием. Часть отсеков заполняют атмосферным воздухом, а большую часть - легким газом (гелий, смесь гелия с водородом и др.) так, чтобы их суммарная подъемная сила превышала вес воздуховода в сборе. Во внутреннем канале, образованном сочлененными газонаполненными отсеками, размещают воздуховод (прорезиненный, полиэтиленовый или из других легких композитных материалов) соответствующе-
го диаметра. Сочленения отсеков выполняют с ограничением степени свободы так, чтобы при изгибающих нагрузках на воздуховод угол между продольными осями соседних отсеков не был меньше критического и исключался перегиб воздуховода в процессе работы. Верхний конец воздуховода соединяют с вентиляторной установкой на поверхности. После сборки воздуховод опускают в рабочее пространство карьера, крепят концевую часть к мобильному устройству небольшой мощности (электроавтомобиль, управляемый аэростат или др.) и перемещают воздухоотсасывающую или нагнетательную часть по рабочим зонам карьера. Остальная часть воздуховода (при закрепленных концах) под действием подъемной силы газонаполненных отсеков свободно висит в воздушном пространстве, приняв форму плавной кривой. Целесообразно использовать несколько воздуховодов, рассредоточенных вдоль бортов карьера.
Предложенный способ открывает принципиально новые технологические возможности экологизации карьеров за счет создания мобильных вентиляционных комплексов разнообразных конструктивно-технологических схем, позволяющих оперативно перемещать воздухозаборную или нагнетающую часть в технологическом пространстве карьера по любой заданной траектории, обеспечивающей своевременное удаление вредных примесей из зон их высокой концентрации. В отличие от тяжелых воздуховодов из металлических, пластмассовых или железобетонных труб, прокладываемых по бортам карьеров, воздуховоды легче воздуха имеют ряд технических преимуществ: не создают никаких препятствий ведению открытых горных работ, не требуют сооружения переходов воздуховодов через многочисленные транспортные коммуникации; легко эвакуируются из рабочих зон на период взрывных работ; уменьшают ресурсо- и энергозатраты на вентиляцию и обеспечи-
вают безопасность работающих в карьере людей, так как при обрывах воздуховод под действием архимедовой силы уйдет вверх.
Как показано в [2], при сопутствующих благоприятных условиях интенсификация естественного воздухообмена в карьерах может быть достигнута путем выполнения специальных технологических мероприятий (ориентация карьера в плане, снос отвалов, расположенных вблизи карьера, или вы-полаживание их откосов, обращенных к карьеру, до угла не более 8о, разнос бортов карьера, создание плавной конфигурации борта карьера и уменьшение угла откоса уступа), сооружения специальных устройств на поверхности и бортах карьера ( направляющие пластины и лопатки, вентиляционные крылья с щелью-прораном между ними, системы для создания водяных и воздушных завес и т.д.), использования низкотемпературного нагрева площадей карьера (с помощью тепловых источников или специальных окрашивающих покрытий) и геотермии вмещающих горных пород.
Заслуживают также внимания предложения по созданию временных перемычек на поверхности карьера с целью накопления холодного воздуха с последующим его выпуском для проветривания нижележащих зон по инверсинной схеме(а.с. СССР №1244339), а также по использованию в качестве возмущающего карьерную атмосферу фактора гибкого полотнища, закрепленного на тросах и перемещаемого в воздушном пространстве карьера с помощью лебедок ( а.с. СССР №1810573).
Известен ряд предложений по использованию аэростатических аппаратов для интенсификации естественного воздухообмена в карьерах. На привязные аэростаты предлагалось подвешивать направляющие пластины (а.с. СССР №636405, 1162995), тепловые источники (а.с. СССР № 901561), завихрители, перемещаемые в воздушном пространстве карьера по спирали Архимеда (а.с. СССР
№ 1587212). По патенту США № 3666176 оболочка аэростатического аппарата является непосредственным источником теплового излучения, а в а.с. СССР № 1105657 возмущающее воздействие на атмосферу карьера оказывает вращаемый аэростат-цилиндр, на внешней поверхности которого имеется выступ с винтовой поверхностью. Следует отметить, что и в других перечисленных случаях перемещения аэростата приводят к определенному возмущению воздушных масс. В схемах, где привязной аэростат занимает стационарное положение, его удобно использовать как источник освещения карьера, для чего внутри аэростата устанавливают мощную лампу. При этом верхняя часть внутренней поверхности аэростата при специальном покрытии может служить в качестве отражателя.
На алмазодобывающих и им подобных глубоких карьерах проблема вентиляции нижних горизонтов в критические периоды инверсии может быть решена более рационально с использованием аэростатических систем, по способу, разработанному в ГАЦМиЗ. Особенностью карьеров, разрабатывающих алмазные трубки , является сравнительно небольшой объем наиболее загрязненной нижней зоны, которая при атмосферной инверсии “закупорена” менее загрязненной верхней зоной высотой 200-250 м.
Предложенный в ГАЦМиЗ метод интенсификации воздухообмена в карьере заключается в использовании газовмещающих крупных аэростатных оболочек для принудительного цикличного выноса загрязненных воздушных масс из критической нижней зоны карьера на дневную поверхность (сквозь инверсионную “пробку”) с последующей доставкой этими же оболочками чистого воздуха с поверхности на нижние горизонты. Могут быть использованы, например, оболочки от дирижаблей объемом 60 тыс. м3, проектируемых НПО “Техномаш” для доставки
природного газа от месторождений Тенгиз и Карачаганат в крупные города Казахстана. Воздухообменный комплекс с крупными газовмещающими оболочками может базироваться на аэростатноканатной транспортной системе (АКТС), разработанной в ГАЦМиЗ [3]. Такой комплекс экологически чист в отличие от каскада вентиляторов, которые без образования сквозного воздушного канала для выноса загрязнений не могут обеспечить удовлетворительную вентиляцию и , наоборот, ухудшают атмосферную ситуацию. Затраты энергии на перемещение с помощью АКТС легких оболочек с системой легких искусственных
канатов в несколько десятков раз меньше по сравнению с каскадной вентиляторной системой. Замещение газовых объемов оболочки ( загрязненный на свежий и свежий на загрязненный ) производится со значительным энергосбережением за счет существенной разницы между удельным весом воздуха придонной части карьера и воздуха на поверхности. Экономический эффект и социальная значимость разработанного метода определяется устранением длительных остановок алмазодобывающих карьеров по фактору загазованности и запыленности технологического пространства.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Еремеев В.И., Забелин В.В., Луцишин С.В. Вопросы аэрологии глубоких карьеров ПНО “Якуталмаз”/ В сб. трудов Международного симпозиума “Мирный - 91”: Проблемы открытой разработки глубоких карьеров. - Удачный : Изд. НИЦ “Мастер”, 1991. - с. 515 - 519.
2. Бересневич П.В., Михайлов В.А., Филатов С.С. Аэрология карьеров : Справочник. - М.: Недра, 1990. - 280 с.
3. Буткин В.Д., Морин А.С. Изыскание эффективных аэростатноканатных систем для технологических комплексов открытых горных работ. -Вопросы теории открытых горных работ. Сб. научн. трудов. - М.: Изд-во МГГУ, 1994. - с. 193 - 208.
© В.Д. Буткин, А.С. Морин, В.В. Качан
А.Ю. Стовманенко, К.В. Юст,
КГАЦМиЗ КГАЦМиЗ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НОВЫХ ВИДОВ ПОДЪЕМА ГОРНОЙ МАССЫ ИЗ ГЛУБОКИХ КАРЬЕРОВ
Открытые горные работы в последнее время характеризуются непрерывным ростом глубины карьеров и усложнением горно-эксплуатационных условий, которое наиболее рельефно видны на примере алмазодобывающих карьеров: трубки “Удачная” и трубки “Юбилейная”. Их глубина достигает 400-500 м и предполагается отрабатывать до 850-900 м [1]. При таких условиях происходит резкое увеличение длины транспортных коммуникаций, резкое ухудшение условий проветривания карьерной атмосферы, растут затраты на транспорт (до 50-80% от общей величины затрат), возрастают убытки от простоев по фактору запыленности и загазованности. Центральной стала проблема выбора различных видов транспорта полезных ископаемых и вскрыши по взаимоувязанным критериям экономичности и экологической чистоты технологического комплекса. В этом свете применение автотранспорта долж-
но быть ограничено. Стремятся перейти к поточной или цикличнопоточной технологии с дроблением горной массы забойными дробилками и последующей ее выдаче с использованием крутонаклонных конвейеров. Имеются проекты применения большегрузных скиповых или клетьевых подъемов, при которых резко снижается число автосамосвалов, используемых в рабочей зоне карьера. Автосамосвалы перемещаются на короткие расстояния по схеме “забой-концентрационные горизонты”. Рассматривается вопрос открыто-подземной разработки (через вертикальные или наклонные стволы).
В КГАЦМиЗ исследуются новые способы транспортирования горной массы из глубоких карьеров, основанные на использовании пневмосистем и аэростатических аппаратов (АСА).
Для глубоких карьеров, в которых горная масса транспортируется с нижних горизонтов на по-
верхность через подземные коммуникации, предложена комбинированная система, где крупнокусковая горная порода транспортируется автосамосвалом, в прицепе или в контейнере к стволу, по которому поднимается пневматическим подъемником нового типа [2].
Недостатками известных схем пневмотранспорта (в виде составов) являются: малые преодолеваемые уклоны (3-50 редко до 20) , ограничения по крупности породы (только некрупнокусковая), интенсивный износ уплотнений, повышенные требования к шероховатости трубопровода, громоздкие перегрузочные пункты и дробильное оборудование, размещаемые в рабочей зоне карьера [3]. В то же время ряд исследований, проведенных в ИГД МЧМ, показал, что при углах транспортирования свыше 200 для систем пневматического транспорта наиболее целесообразно перемещение грузов в одиночных контейнерах вместо составов из них [4].
В КГАЦМиЗ разработан новый вид пневматического подъемника, в котором одиночный контейнер, груженный породой, движется в стволе большого сечения (диаметром 9-15м), причем размер самого контейнера намного меньше диаметра ствола (60-70%). Ствол выполняется в виде аэродинамической трубы из железобетонных тюбингов или непосредственно из железобетона и оборудован в месте загрузки контейнера шлюзовым устройством. Воздушный поток, создаваемый воздуходувкой, воздействует не на сам контейнер, а на прицепляемый к нему тяговый элемент специальной аэродинамической формы, который обеспечивает наибольший коэффициент сопротивления при воздействии воздушного потока. Тяговый элемент, изготавливаемый из легкого металла, имеет небольшие зазоры у стенок ствола и не имеет уплотнений. Отсутствие уплотнений позволяет развивать высокие скорости движения, устраняет потери на трение и снижает требования к качеству внутренней поверхности ствола. При вертикальном подъеме ствол оборудуется канатными или стальными проводниками, при наклонном подъеме тяговый элемент и контейнер имеют опорные колеса.
Важная особенность такого подъемника состоит в том, что при его работе, через ствол будут перемещаться большие массы воздуха из рабочей зоны карьера, и будет происходить интенсивное проветривание нижних горизонтов, что для глубоких карьеров является большой проблемой (например, алмазодобывающие карьеры Якутии простаивают до 100 дней в году из-за повышенной загазованности). Еще одна технологическая особенность такого вида подъема, заключается в возможности создания комплекса, позволяющего выставлять контейнеры из ствола и перемещать их автотранспортом на горизонтах до экскаватора(для непосредственной загрузки) и обратно, а на поверхности - от ствола до обогатитель-
ной фабрики (или отвала). Такой комплекс позволит транспортировать крупнокусковую горную массу без многочисленных перегрузок и предварительного дробления. Для определения основных параметров такого пневмоподъемника в КГАЦМиЗ создана экспериментальная установка.
Пневмоподъемники такого типа достаточно хорошо поддаются автоматизации рабочего процесса и благоприятны для селективной выемки горных пород. Кроме того, отсутствуют сложные и металлоемкие трубопроводы и эстакады, а сооружение не приводит к сокращению фронта работ.
Еще одним перспективным видом транспортирования горной массы из глубоких карьеров являются аэростатно-канатные транспортные системы (АКТС).
Опыт практического использования привязных АСА в различных условиях, в частности, на лесоразработках, при разгрузке судов на берег и др., показал их высокую надежность и эффективность применения.
К настоящему времени имеются все предпосылки для создания аэростатных горных комплексов с уникальными техническими характеристиками и технологическими возможностями.
В КГАЦМиЗ выполнена систематизация рациональных конструктивно-технологических схем карьерных транспортных систем с использованием привязных аэростатов по признакам направленности грузопотоков и степени использования сил гравитации. Проведена сравнительная оценка энергетической эффективности применения АКТС при подъеме горной массы относительно автомобильного, дизель-троллейвоз-ного, железнодорожного и конвейерного видов транспорта. Полученные данные выявили значительные энергетические преимущества АКТС по сравнению с другими видами транспорта.
В настоящее время наиболее значимы аэростатные системы
транспортирования и подъема горной массы из глубоких карьеров.
От ранее известных аэростатно-канатных установок не горного назначения разработанные карьерные АКТС отличаются конструктивно-технологическими схемами; применением научно обоснованных рациональных соотношений между подъемной силой АСА и полезной грузоподъемностью в зависимости от условий работы (в определенных условиях АКТС может работать энергетически автономно и автоматически).
Основные технологические преимущества аэростатно-канатных подъемников (АКП) в сравнении с традиционными наземными средствами: экологичность; отсутствие дорожных коммуникаций; меньший разнос бортов карьера по условиям транспорта; кратчайшие расстояния транспортирования; меньшая трудоемкость; большая грузоподъемность; меньшие удельные энергозатраты; меньшая зависимость от погодных условий.
Производительность АКП, грузоподъемностью 150 т при расстоянии транспортирования 1000 м, предполагается 10 млн т в год или 2000 тонн в час (при коэффициенте использования 0,71). Мощность привода такого АКП составит около 2500 кВт.
Разрабатываются АКП двух модификаций. Одна из них по схеме “экскаватор - АКП” (воздушный “грузовик” на канатной магистрали), непрерывность работы которого может быть обеспечена специальным забойным конвейером. Другая модификация АКП -стационарная, приемная часть ее устанавливается на концентрационном горизонте, куда горная масса подается конвейером.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Г орный информационноаналитический бюллетень. Из-во МГГУ, № 5,1997.
2. Устройство для транспортирования горной массы с глубоких горизонтов карьера. Изобретение. А.С.
СССР № 1789735 от 04.06.90, Б.И. №3 от 23.01.93.
3. Пневмотранспортное оборудование. Справочник. Под ред. д.т.н. проф. М.П. Калинушкина, М.: Недра, 1986, 285 с.
4. Оценка изменения энергетических и приведенных затрат на трубопроводный контейнерный пневмотранспорт при различных углах наклона трасс, применительно к карьерным условиям (на примере Ковдор-
ского ГОКа), Ч3. Отчет Инв.№ Б615754/ИГД МЧМ СССР.Рук. Дем-кин В.Б. Свердловск, 1977, 65с.
© А.Ю. Стовманенко, К.В. Юст
В.Д. Буткин, А.В. Гилёв, А.В. Реводько,
КГАЦМиЗ КГАЦМиЗ КГАЦМиЗ
О перспективном направлении совершенствования буровой техники и технологии на угольных разрезах
Вскрышные толщи угольных разрезов представлены в основном породами невысокой и средней крепости f = 1-8 и реже крепкими до f =10-12. Поэтому используются преимущественно станки для бурения резанием типа СБР и шарошечные типа СБШ. Последние по количеству преобладают.
В последние десятилетия произошли значительные изменения в экономике горных работ, в соотношении цен на станки, буровые долота, электроэнергию, заработную плату технического персонала, твердые сплавы, транспортные расходы и т.д. При всех достоинствах шарошечный способ имеет много недостатков: необходимость высоких осевых нагрузок обуславливает большие массы, энерговооруженность и стоимость буровых станков; шарошечные долота отличаются сложностью в изготовлении, возрастающей стоимостью. Все чаще горные предприятия сталкиваются с диктатом цен на шарошечные долота и ростом транспортных расходов.
Характерной особенностью угольных разрезов является сложная структура вскрышных уступов со значительным изменением крепости и хрупкопластичные свойств пород в пределах скважины. В таких условиях шарошечное бурение имеет низкие показатели, его преимущества на разрезах теряются, так как для каждой горной породы необ-
ходимо применять шарошечные долота определенной конструкции (М, Т, ТЗ, МЗ, К и т.д.).
В условиях рыночной экономики отмеченные недостатки шарошечного бурения становятся значимыми и заставляют пересмотреть рациональные границы различных способов бурения и искать целесообразные направления совершенствования буровой техники и технологии. К числу таких направлений можно отнести следующие:
1. Расширение области применения долот режущего типа (РД) новых конструкций, отличающихся повышенной прочностью и эффективными конструктивно-технологическими схемами, рассчитанными на пневматическую и шнеко -пневматическую очистку скважин.
2. Использование РД совместно с воздействием на забой скважины мощного импульсного электронного поля (например, от СВЧ - генератора), разупрочняющего породу для последующего резания.
3. Создание буровых долот нового класса - с вращающимися резцами в виде фрезерных дисков, армированных твердосплавными штырями или пластинами (в зависимость от крепости пород) и эксцентрично установленных на осях вращения с подшипниками скольжения [1].
До появления шарошечных станков долота режущего типа применялись со шнековой очисткой скважин на станках с ограниченными осевыми нагрузками (до
2 т) и граница выгодного их использования оценивалась крепостью пород f = 4-5[2]. Станки СБШ позволили применять более прочные и эффективные по конструкции долота режущего типа с продувкой сжатым воздухом и высокими осевыми нагрузками. Возможность создания более рациональных режимов в сочетании с жесткостью пары «резец-порода» обеспечила расширение области эффективного использования режущих долот до f = 6-7. Это отображено на рис 1. где представлены обобщенные промышленные и расчетные данные о скорости бурения взрывных скважин на угольных карьерах в зависимости от крепости пород.
Кривая 1 отображает скорость бурения режущими долотами ДР -214В и ДРВ -244 на шарошечных станках при оптимальных режимах, соответствующих минимальной стоимости бурения. Кривая 2 относится к шарошечному бурению на оптимальных режимах. Кривые 1 и 2 пересекаются в интервале крепости пород f = 6-7, который: следовательно, соответствует границе целесообразного применения режущих и шарошечных долот.
Важно отметить, что при определении указанной границы критерии оптимальной скорости бурения и минимальной стоимости проходки скважин практически равноценны, так как сравниваемые буровые инструменты
применялись на станках одинаковой конструкции (2СБШ-200Н), поэтому стоимости
машиносмен и затраты времени на вспомогательные операции были одинаковы. На рис.1 нанесены часто наблюдаемые на практике величины скорости шарошечного бурения на неоптимальных режимах (кривая 3). В этом случае (и при неправильном выборе типа шарошечного долота) граница рационального применения режущих долот смещается в сторону более крепких пород f = 8-9 и выше. Вот почему в литературе часто можно встретить разноречивые мнения о целесообразной области использования режущих долот.
Дальнейшее прогрессивное развитие буровой техники на угольных разрезах связывается с созданием и применением долот с вращающимися резцами (ДРВ) в виде фрезерных дисков с твердосплавным вооруже-
нием. Один из вариантов конструкции ДРВ, разработанного в ГАЦ-МиЗ представлен на рис.2 [1].
Такие долота сочетают положительные стороны как шарошечных, так и режущих инструментов, обладая рядом преимущественных особенностей. У классической конусной шарошки направление разрушения породы зубьями совпадает с направлением проходки скважины, преобладает разрушение раздавливанием и выколом. У них увеличение тангенциальных усилий и режущих свойств может достигаться ограниченно путем смещения осей вращения шарошек в плане. У долота с фрезерными дисками можно изменять угол наклона (атаки) дисков к поверхности забоя, а также создавать дополнительную свободную поверхность за счет эксцентриситета, регулировать коэффициент скольжения поворотом дисков в диамет-
ральной плоскости. Эти особенности ДРВ позволяют обеспечить эффективное разрушение пород в силовом режиме крупного скола. Существенно снижаются потери на трение, срок службы ДРВ по сравнению с обычными режущими долотами повышается примерно в 2 раза [2,3]. Согласно теоретическим исследованиям [3] долота с дисками, армированными твердосплавными штырями, могут обеспечивать эффективное бурение пород крепостью f = 1-13 при времени работоспособности дисков 12-15 часов, что близко соответствует стойкости обычных шарошечных долот в породах аналогичной крепости. Однако, скорость бурения долот с фрезерными дисками в среднем в 1,5 раза выше.
Прогнозируемые рациональные величины скорости бурения штыревыми долотами ДРВ (в режиме объемного разрушения пород с минимальной энергоемкостью) представлены на рис.1 кривой 4. В породах средней крепости и крепких показатели штыревых ДРВ могут быть выше, чем у обычных шарошечных и режущих долот. Опытное бурение ДРВ, армированными твердосплавными пластинами, работающими в режиме резания, подтвердило их преимущества в породах крепостью до f = 8-9.
Основные технические и технологические факторы эффективности долот типа ДРВ: более эффективная схема воздействия породоразрушающих элементов на забой скважины, чем у обычных шарошечных и режущих долот ; переменный контакт зубьев с забоем (охлаждение) при сохранении непрерывности рабочего процесса ; «зубчатый» контакт дисков с забоем: больший ресурс рабочей поверхности, чем у перьевых долот; устойчивость процесса бурения при встрече с твердыми про-пластками; простые опоры скольжения фрез; многократное использование корпуса с заменой изношенных фрез; возможность оснащения корпуса различными комплектами дисков (штыри, пла-
стинки, шайбы, наплавка и т.д.); возможность изменения диаметра бурения, вылета зубьев и других параметров за счет эксцентричной установки дисков на опорах; хорошая сочетаемость с интенсифи-каторами процесса бурения, в том числе электронного типа.
Выводы. Для угольных разрезов, характеризующихся сложно структурным строением вскрышных массивов, можно ставить задачу замены шарошечных долот. Целесообразно переходить на бурение преимущественно долотами с вращающимися резцами в виде фрезерных дисков, армированных твердосплавными штырями или пластинами. Применительно к такому буровому инструменту необходимо проектировать технологию бурения, обеспечивающую разрушение горных пород на забое крупным сколом за счет соответ-
ствующего конструирования долот и автоматического поддержания рациональных силовых режимов бурения. Взамен существующих станков типа СБР и СБШ для разрезов угольной промышленности вырисовывается единый тип бурового станка СБРД (станок бурения режущими и дисковыми долотами), рассчитанного для бурения горных пород крепостью f =1- 13. По сравнению со станками типа СБШ станки СБРД будут отличаться значительно меньшими массой и мощностью установленных двигателей, оснащением шнекопневматической очисткой скважин и быстродействием механизмов вспомогательных операций. В определенных породах можно применять только шнековую очистку, экономя от 100 до 200 кВт мощности. Очевидно, достаточно иметь три унифицирован-
ные модели станков СБРД на диаметр, скважин 150. 220 и 270 мм.
В перспективе целесообразно предусмотреть возможность оснащения станков устройствами, создающими впереди долота ДРВ мощные импульсные электронные поля разупрочняющие породу. В этом случае такие станки (СБРД-Э) возможно будут применимы для бурения горных пород любой крепости.
СПИСОК ЛИТЕАТУРЫ
1. Пат. 2081989 РФ./ Буровое долото режущего типа /А.В. Гилёв, В.Д. Буткин, О.А.Анисимов, Х.М. Миш-хожев. опубл. 20.06.97, Бюл. 17.
2. Царицын В.В. Технологическое разрушение горных пород. Киев.: »Техника» 1964, 444 с.
3. Протасов Ю. И. Разрушение горных пород. М.: Изд-во МГТУ,. 1995, 453 с.
© В.Д. Буткин, А.В. Гилёв, А.В. Реводько
