CC BY
14
УДК 622.23:622.411.5
ПОДГОТОВКА ШПУРОВ К ЗАРЯЖАНИЮ ПРИ ВЗРЫВАНИИ МНОГОЛЕТНЕМЁРЗЛЫХ ПОРОД
© Ю.Г. Скурихин1
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Изложены результаты экспериментальных исследований по созданию устройства для очистки шпуров перед их заряжанием и взрыванием многолетнемёрзлых пород. Известные средства очистки шпуров не обеспечивают снижения запыленности до санитарных норм. Приведены данные испытаний двух известных устройств и пяти разработанных автором вариантов устройств для очистки шпуров. Наиболее эффективным из них является устройство с герметизатором устья шпура, которое защищено патентом на полезную модель. Ил. 5. Табл. 1. Библиогр. 3 назв.
Ключевые слова: многолетнемёрзлые породы; шпур; очистка; буровая мелочь; запыленность; устройство; пневмогерметизатор.
PREPARING HOLES TO LOADING WHEN BLASTING PERMAFROST Yu.G. Skurikhin
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
The article introduces the results of experimental studies on the development of a device for hole cleaning before it is loaded and permafrost rocks are blasted. Contemporary means of cleaning blastholes do not reduce dust concentrations to the safe ones required by sanitary standards. The test data of two known devices and five devices for hole cleanout developed by the author are given. The most effective device is the one with the blasthole mouth sealer, which is patented for a useful model. 5 figures. 1 table. 3 sources.
Key words: permafrost (rocks); blasthole; hole cleanout; drill cuttings; dust; device; pneumatic sealer.
При бурении в сухих условиях по многолетне-мерзлым породам в шпурах остается буровая мелочь с пылью. Это происходит вследствие отсутствия способов и средств, обеспечивающих полную очистку шпуров в процессе их бурения. При ручном заряжании патронированными взрывчатыми веществами создаются условия для заклинивания патронов взрывчатого вещества из-за сужения проходного отверстия в шпуре. Извлечение патрона из шпура становится невозможным. Повышается опасность взрывных работ. При пневматическом заряжании россыпными взрывчатыми веществами оставшаяся в шпуре буровая мелочь с пылью выдувается из него в окружающую воздушную среду, создавая условия для вдыхания пыли и буровой мелочи заряжающим. Поэтому правила безопасности при взрывных работах предусматривают предварительную очистку шпуров от буровой мелочи перед заряжанием [1].
Существуют устройства для очистки шпуров. Ло-жечка-чищалка является наиболее простым по конструкции устройством для очистки шпуров от буровой мелочи. Она изготавливается из проволоки диаметром 5-8 мм и используется при бурении шпуров с мокрым и сухим пылеулавливанием. При сухом пылеулавливании шпур очищается в основном от буровой мелочи. При ручном заряжании результат очистки шпуров удовлетворяет требованиям единых правил
безопасности, обеспечивая безопасное заряжание патронированными взрывчатыми веществами и санитарные нормы запыленности. При пневматическом заряжании оставшаяся буровая пыль выдувается из шпура, создавая запыленную атмосферу рудничного воздуха. В Российской Федерации количество пыли с содержанием двуокиси кремния более 70% не должно превышать 1 мг на 1 м3 окружающего воздуха на рабочем месте. Таким образом, недостатками применения ложечки-чищалки являются высокая запыленность при пневмозаряжании и низкая производительность очистки шпуров.
Специальная продувочная трубка применяется для очистки шпуров от буровой мелочи с пылью сжатым воздухом. Она используется при бурении шпуров с мокрым и сухим пылеулавливанием. При сухом пылеулавливании шпур очищается от буровой мелочи и пыли полностью. Результат очистки при ручном и пневматическом заряжании удовлетворяет требованиям единых правил безопасности как по безопасному заряжанию, так и по санитарным нормам запыленности. Недостатком продувки шпуров с помощью специальной продувочной трубки является высокая запыленность окружающей воздушной среды в период продувки.
Для экспериментальных работ приняты семь вариантов конструкций устройств для очистки шпуров.
1Скурихин Юрий Георгиевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, доцент кафедры разработки месторождений полезных ископаемых, тел.: (3952) 238701, е-mail: [email protected]
Skurikhin Yuri, Candidate of technical sciences, Senior Researcher, Associate Professor of the Department of Development of Natural Resources Deposits, tel.: (3952) 238701, e -mail: [email protected]
Два из них - применяемые в практических условиях ложечка-чищалка и специальная продувочная трубка. Другие пять вариантов устройств были разработаны и изготовлены в мастерских рудника. Это трубка для отсоса буровой мелочи с пылью из шпура (отсасывающая трубка) (рис. 1), трубка для отсоса буровой ме-
лочи с пылью из шпура (отсасывающая трубка) с раструбом (рис. 2), трубка для отсоса буровой мелочи с пылью из шпура (отсасывающая трубка) с раструбом и решеткой (рис. 3), а также два устройства для очистки шпуров с пневматическим герметизатором (рис. 4, 5).
Рис. 1. Трубка для отсоса буровой мелочи с пылью из шпура: 1 - всасывающая трубка диаметром 18 мм; 2 - ручка; 3 - всасывающий шланг (показано сплошными стрелками направление движения струи чистого сжатого воздуха)
1 1 11 -- 1 2 !-. А.
и 1 По А-А 1-а- А
Рис. 2. Трубка для отсоса буровой мелочи с пылью с раструбом: 1 - всасывающая трубка диаметром 18 мм с раструбом; 2 - раструб; 3 - ручка, 4 - всасывающий шланг (показано сплошными стрелками направление
движения струи чистого сжатого воздуха)
Рис. 3. Трубка для отсоса буровой мелочи с пылью с раструбом и решеткой: 1 - всасывающая трубка диаметром 18 мм с раструбом и решеткой; 2 - раструб с решеткой; 3 - ручка; 4 - всасывающий шланг показано (сплошными стрелками направление движения струи чистого сжатого воздуха)
Рис. 4. Устройство для очисти шпуров с пневматическим герметизатором: 1 - цилиндрический корпус; 2 - полый эластичный элемент; 3 - трубка для подачи сжатого воздуха; 4 - патрубок для подачи сжатого воздуха в полость эластичного элемента; 5 - пылеотвод; 6 - поперечная перегородка; 7 - патрубок для выхода сжатого воздуха из полости эластичного элемента (направление движения струи чистого сжатого воздуха показано сплошными стрелками, направление движения сжатого воздуха с буровой мелочью
и пылью - пунктирными стрелками)
Рис. 5. Устройство для очистки шпуров с пневматическим герметизатором улучшенной конструкции (вариант 7): 1 - цилиндрический корпус; 2 - эластичный элемент; 3 - крепежная муфта со стороны дна цилиндрического корпуса 1; 4 - загнутый внутрь конец полого эластичного элемента 2; 5 - крепежная муфта со стороны открытого конца цилиндрического корпуса 1; 6 - трубка для подачи сжатого воздуха; 7 - пылеотвод; 8 - контакт крепления внутренней поверхности цилиндрического корпуса 1 с внешней поверхностью трубки для подачи сжатого воздуха 6; 9 - отверстие с каналом в стенке цилиндрического корпуса 1 для подачи сжатого воздуха в полость эластичного элемента 2; 10 - отверстие с каналом в стенке цилиндрического корпуса 1 для выхода сжатого воздуха из полости эластичного элемента 2; 11 - отверстие с каналом в стенке трубки для
подачи сжатого воздуха 6 для подачи сжатого воздуха в полость эластичного элемента 2 и выхода этого воздуха из трубки для подачи сжатого воздуха 6 в отверстие с каналом 9; 12 - отверстие с каналом в стенке трубки для подачи сжатого воздуха 6 для выхода сжатого воздуха из полости эластичного элемента 2 и входа этого воздуха в трубку для подачи сжатого воздуха 6; 13 - перегородка для разделения потоков сжатого воздуха в направлении эластичного элемента 2 через отверстия 9 и 11 и в противоположном направлении через отверстия 10 и 12 (направление движения струи чистого сжатого воздуха показано сплошными стрелками, направление движения сжатого воздуха с буровой мелочью и пылью - пунктирными стрелками)
Испытания устройств для очистки шпуров проводились на руднике им. Александра Матросова, расположенном в Магаданской области в зоне многолетне-мерзлых пород, при проходке штрека скреперования блока № 76 рудной зоны 3 на горизонте 750 м. Штрек скреперования проходился по рудной зоне, представленной кварцем с прожилками туфогенных сланцев. Санитарная норма запыленности для таких пород составляет 1 мг/м3. Поперечное сечение штрека скреперования - 4,0 м2, ширина - 2,0 м, высота - 2,0 м. Количество шпуров - 16 шт., в том числе врубовых глубиной 1,8 м - 4 шт., оконтуривающих глубиной 1,6 м -12 шт. По кровле и почве бурилось по 4 шпура, по бокам - по 2 шпура. Тип вруба - вертикальный клиновой. Диаметр шпуров - 41-43 мм. Шпуры бурились переносным перфоратором ПР-30КС с центральным пыле-отсосом через канал бура и перфоратор. Буровая мелочь с пылью складировалась в двух пылеприемниках конструкции института ВНИИ-1 (ВНИИ - 1 м - 60). Разряжение эжектора пылеприемника тонкой очистки с тканевым фильтром составляло 50-60 КПа.
Эксперименты по очистке шпуров проводились в 4-х врубовых шпурах клинового типа. Это связано с тем, что в отличие от оконтуривающих шпуров врубовые шпуры бурились по руде, наименее нарушенной взрывными работами. В результате создавались примерно одинаковые условия для образования бурового шлама с пылью. При проведении экспериментов забой проветривался вентилятором частичного проветривания ВМ-600 нагнетательным способом. Расстояние между забоем и концом вентиляционных труб не превышало 10,0 м. Качество очистки шпуров оценивалось
по запыленности рудничного воздуха на расстоянии 0,5-0,7 м от забоя после продувки шпуров специальной продувочной трубкой, очищающей шпур вслед за очисткой шпуров испытываемым устройством. Испытания устройств для очистки шпуров проводились в процессе выполнения 11 циклов при проходке штрека скреперования. Средние значения показателей очистки шпуров приведены в таблице.
Из таблицы видно, что результаты экспериментов по очистке шпуров различаются в зависимости от конструкции устройства для очистки. Следует отметить, что запыленность рудничного воздуха в забое в месте нахождения оператора при продувке шпура является кратковременной в течение 3-5 с. В течение этого времени выдувается буровая мелочь с пылью, оставшаяся в шпуре после его очистки. Вынос буровой мелочи с пылью из шпура в течение 3-5 с также происходит и при пневмозаряжании при поступлении первых порций сжатого воздуха в шпур.
Ложечка-чищалка образует наибольший остаток буровой мелочи с пылью в шпуре при его очистке. Об этом свидетельствует высокая запыленность при продувке шпуров - 12,0 мг/м3, что значительно превышает норму запыленности - 1,0 мг/м3. Остаточная запыленность и запыленность при очистке отсутствует. Среднее время очистки одного шпура является значительным по величине - 2,1 мин или 33,6 мин на комплект из 16 шпуров.
Специальная продувочная трубка характеризуется высокой запыленностью при очистке - 15,0 мг/м3, что значительно превышает норму запыленности. Запыленность при продувке минимальная - 0,1 мг/м3.
Показатели работы конструкции устройств при очистке шпуров
Вариант устройства для очистки шпуров Кол-во шпуров, шт. Среднее время очистки шпура, мин Содержание пыли в окружающей воздушной среде, мг/м3
при очистке шпуров остаточная запыленность при выходе воздуха из эжектора при продувке шпуров санитарная норма отклонение от санитарной нормы при продувке шпуров (+, -)
Ложечка-чищалка 4 2,1 - - 12,0 1,0 +11,0
Специальная продувочная трубка 4 0,3 15,0 - 0,1 1,0 -0,9
Отсасывающая трубка 4 1,1 0,10 0,1 5,2 1,0 +4,2
Отсасывающая трубка с раструбом 4 1,1 0,10 0,1 4,1 1,0 +3,1
Отсасывающая трубка с раструбом и решеткой 4 1,1 0,10 0,1 3,6 1,0 +2,6
Устройство для очистки шпуров с пневматическим герметизатором улучшенной конструкции 4 0,3 0,10 0,1 0,4 1,0 -0,6
Продолжительность очистки одного шпура минимальная - 0,3 мин или 4,8 мин на комплект из 16 шпуров.
Отсасывающая трубка приводит к запыленности при продувке шпуров в 5,2 мг/м3, что превышает норму запыленности. Это свидетельствует о значительном по величине остатке буровой мелочи с пылью в шпуре после его очистки. Остаточная запыленность -0,1 мг/м3. Продолжительность очистки одного шпура -1,1 мин или 17,6 мин на комплект из 16 шпуров.
Отсасывающая трубка с раструбом увеличивает запыленность рудничной атмосферы при продувке шпуров до 4,1 мг/м , что превышает допустимую норму запыленности. Это свидетельствует о значительном по величине остатке буровой мелочи с пылью в шпуре после его очистки. Остаточная запыленность -0,1 мг/м3. Продолжительность очистки одного шпура -1,0 мин или 16,0 мин на комплект из 16 шпуров.
Отсасывающая трубка с раструбом и решеткой ухудшает состояние рудничного воздуха в забое по запыленности при продувке шпуров до 3,6 мг/м3, что превышает норму запыленности. Это свидетельствует о значительном по величине остатке буровой мелочи с пылью в шпуре после его очистки. Остаточная запыленность - 0,1 мг/м3. Продолжительность очистки одного шпура - 0,9 мин или 14,4 мин на комплект из 16 шпуров.
Устройство для очистки шпуров с пневматическим герметизатором [2] производило очистку шпуров с наиболее высокими показателями. Запыленность окружающей воздушной среды в забое при продувке шпура после его очистки составила 0,6 мг/м3, что меньше санитарной нормы. Это свидетельствует о незначительном по величине остатке буровой мелочи с пылью в шпуре после его очистки. Запыленность при очистке шпуров составила 0,1 мг/м3. Остаточная за-
3
пыленность - 0,1 мг/м . Продолжительность очистки одного шпура достигла минимального значения - 0,3 мин или 4,8 мин на комплект из 16 шпуров. Общий вид устройства для очистки шпуров в рабочем состоянии показан на рис. 4.
Устройство для очистки шпуров содержит цилиндрический корпус 1, выполненный в виде стакана с дном и открытым торцом, полый эластичный элемент 2, закрепленный на цилиндрическом корпусе 1, трубку для подачи сжатого воздуха 3, установленную в дне цилиндрического корпуса 1 и пропущенную через него за открытый его торец. В цилиндрическом корпусе 1 выполнено отверстие с патрубком для подачи сжатого воздуха 4 в полость эластичного элемента 2. У дна стакана цилиндрического корпуса 1 установлен пыле-отвод 5. В трубке для подачи сжатого воздуха 3 на участке, охватываемом полым эластичным элементом 2, выполнены по меньшей мере два отверстия для поступления сжатого воздуха в полость эластичного элемента 2 и по меньшей мере два отверстия для выхода сжатого воздуха из полости эластичного элемента 2. В цилиндрическом корпусе 1 на участке, охватываемом полым эластичным элементом 2, выполнено два отверстия для поступления сжатого воздуха в полость эластичного элемента 2 и по меньшей мере два отверстия для выхода сжатого воздуха из полости эластичного элемента 2. При этом в трубке для подачи сжатого воздуха 3 между отверстиями для поступления сжатого воздуха в полость эластичного элемента 2 и отверстиями для выхода сжатого воздуха из полости эластичного элемента 2 установлена поперечная перегородка 6. Причем по радиусу трубки для подачи сжатого воздуха установлены патрубки 4, соединяющие отверстия для поступления сжатого воздуха в полость эластично элемента, выполненные
в цилиндрическом корпусе 1, и отверстия для поступления сжатого воздуха в полость эластичного элемента, выполненные в трубке для подачи сжатого воздуха, и соответственно - патрубки 7, соединяющие отверстия для выхода сжатого воздуха из полости эластичного элемента 2, выполненные в цилиндрическом корпусе 1, и отверстия для выхода сжатого воздуха из полости эластичного элемента 2, выполненные в трубке для подачи сжатого воздуха 3. При этом конец полого эластичного элемента 2 у открытого торца цилиндрического корпуса 1 загнут внутрь и закреплен на наружной поверхности цилиндрического корпуса 1 с напуском с обеспечением раздувания полого эластичного элемента 2 за пределы открытого торца цилиндрического корпуса 1, а трубка для подачи сжатого воздуха 3 жестко закреплена в дне стакана.
Устройство для очистки шпуров с пневматическим герметизатором входит в состав системы пылеулавливания при бурении шпуров с центральным пылеот-сосом через канал бура и перфоратор конструкции института ВНИИ - 1. Система включает перфоратор с буром и буровой коронкой, шланг сжатого воздуха, отсасывающий (вакуумный) шланг для транспортирования буровой мелочи с пылью, пылеприемник грубой очистки, пылеприемник с фильтром тонкой очистки с эжектором и вакуумметром. Буровая мелочь с пылью удаляется из шпура в процессе его бурения и транспортируется по каналу бура, центральной трубке перфоратора, отсасывающему шлангу и складируется в пылеприемниках ВНИИ - 1 м - 60. Буровая мелочь с пылью отсасывается из шпура за счет разряжения, создаваемого эжектором в пределах 50-60 КПа.
После окончания бурения шпуров к устройству подсоединяются шланги для подачи сжатого воздуха и транспортирования буровой мелочи с пылью. Устройство устанавливается в шпур таким образом, чтобы цилиндрический корпус 1 полностью входил в устье шпура. При включении пускового крана сжатый воздух поступает в трубку для подачи сжатого воздуха 3 до поперечной перегородки 6 и через патрубки 4, соединяющие отверстия для поступления сжатого воздуха в полость эластично элемента 2, раздувая и прижимая его к стенкам шпура. При этом полый эластичный элемент 2 раздувается за пределы открытого торца цилиндрического корпуса 1. Одновременно с раздутием эластичного элемента 2 сжатый воздух поступает в патрубки 7, соединяющие отверстия для выхода сжатого воздуха из полости эластичного элемента 2, выполненные в цилиндрическом корпусе 1, и отверстия для выхода сжатого воздуха из полости эластичного элемента 2, выполненные в трубке для подачи сжатого воздуха 3. Сжатый воздух из патрубков 7 направляется в трубку для подачи сжатого воздуха 3, выходя из которой выдувает буровую мелочь с пылью из шпура путем изменения направления струи сжатого воздуха в сторону цилиндрического корпуса 1. Загрязненный сжатый воздух (с буровой мелочью и пылью) движется вдоль шпура и межтрубному пространству между наружной поверхностью трубки для подачи сжатого воздуха 3 и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 1, доходит до дна стакана цилиндрического
корпуса 1, выдается через пылеотвод 5 в шланг для транспортирования буровой мелочи с пылью. Буровая мелочь с пылью осаждается в пылеприемниках тонкой и грубой очистки. При этом буровая мелочь с пылью, перемещающаяся вблизи стенок шпура, отражается от раздутого с напуском эластичного элемента 2 за пределы открытого торца цилиндрического корпуса 1 и направляется струей сжатого воздуха в межтрубное пространство между наружной поверхностью трубки для подачи сжатого воздуха 3 и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 1. Это значительно сокращает скопление буровой мелочи с пылью в за-трубном пространстве между наружной поверхностью цилиндрического корпуса 1 и стенкой шпура. Выдувание буровой мелочи с пылью в месте связи дна стакана цилиндрического корпуса 1 с трубкой для подачи сжатого воздуха исключается полностью.
Вынос буровой мелочи с пылью из шпура при очистке устройством для очистки шпуров с пневматическим герметизатором происходит только в момент окончания очистки. Протекает это следующим образом: после закрытия пускового крана сжатого воздуха в первую очередь прекращается поступление сжатого воздуха в эластичный элемент пневматического герметизатора. Сжатый воздух выходит из него полностью. Эластичный элемент сжимается, прекращая герметизацию устья шпура. После этого оставшийся в шпуре сжатый воздух выдувает из шпура буровую мелочь с пылью с участка прижатия эластичного элемента к стенкам устья шпура.
К недостаткам устройства для очистки шпуров с пневматическим герметизатором следует отнести наличие незначительной по величине запыленности (0,6 мг/м3), обмерзание трубок для подачи охлажденного сжатого воздуха в полость эластичного элемента и сложность его изготовления в условиях горного предприятия из-за трудностей, связанных с установкой трубок для подачи сжатого воздуха. Выявленные недостатки устройства для очистки шпуров с пневматическим герметизатором определяют пути его совершенствования.
Устройство для очистки шпуров улучшенной конструкции [3] содержит цилиндрический корпус 1, выполненный в виде стакана с дном и открытым торцом, полый эластичный элемент 2, закрепленный на цилиндрическом корпусе 1 со стороны его дна крепежной муфтой 3 и загнутого внутрь конца 4 полого эластичного элемента 2 со стороны открытого торца цилиндрического корпуса 1 крепежной муфтой 5, трубку для подачи сжатого воздуха 6, установленную в дне цилиндрического корпуса 1, жестко скрепленную с ним и пропущенную через него за открытый его торец. У дна цилиндрического корпуса 1 установлен пылеотвод 7. Трубка для подачи сжатого воздуха 6 прикреплена внешней поверхностью к внутренней поверхности цилиндрического корпуса 1 по линии их контакта 8, расположенной параллельно оси цилиндрического корпуса 1 и проходящей через его дно в точке, диаметрально противоположной точке сопряжения стенки пылео-твода 7 с дном цилиндрического корпуса 1. В цилиндрическом корпусе 1 на участке, охватываемом полым
эластичным элементом 2, выполнено отверстие 9 для подачи сжатого воздуха в полость эластичного элемента 2 и отверстие 10 для выхода сжатого воздуха из полости эластичного элемента 2. В трубке для подачи сжатого воздуха 6 на этом же участке выполнено отверстие 11 для поступления сжатого воздуха в полость эластичного элемента 2 и отверстие 12 для выхода сжатого воздуха из полости эластичного элемента 2.
Отверстия 9-12 выполнены в форме прямоугольника, длинные стороны которых расположены поперек оси цилиндрического корпуса 1 и трубки для подачи сжатого воздуха 6, а короткие стороны - симметрично относительно продольной оси трубки для подачи сжатого воздуха 6. При этом отверстие 9 для поступления сжатого воздуха в полость эластичного элемента, выполненное в цилиндрическом корпусе 1, и отверстие 11 для поступления сжатого воздуха в полость эластичного элемента 2, выполненное в трубке для подачи сжатого воздуха 6, соединены каналом 13, а отверстие 10 для выхода сжатого воздуха из полости эластичного элемента 2, выполненное в цилиндрическом корпусе 1, и отверстие 12 для выхода сжатого воздуха из полости эластичного элемента 2, выполненное в трубке для подачи сжатого воздуха 6, соединены каналом 14.
Кроме того, каналы 13 и 14 разделены между собой поперечной перегородкой 15, установленной в трубке для подачи сжатого воздуха 6 для перекрытия поступления сжатого воздуха в цилиндрический корпус 1 и выполненной в форме, ограниченной внутренней поверхностью трубки для подачи сжатого воздуха 6, дополнительно установленными между трубкой для подачи сжатого воздуха 6 и цилиндрическим корпусом 1 вдоль его продольной оси двумя продольными перегородками и контуром внутренней поверхности эластичного элемента 2.
Со стороны дна и открытого торца цилиндрического корпуса 1 установлены дополнительно две поперечные перегородки, каждая из которых состоит из двух симметрично выполненных относительно линии контакта 8 перегородок: трубки для подачи сжатого воздуха 6 и цилиндрического корпуса 1. Две перегородки установлены со стороны дна цилиндрического корпуса 1 по длинной стороне отверстий 9 и 11. Две другие перегородки установлены со стороны открытого торца цилиндрического корпуса 1 по длинной стороне отверстий 10, 12. Все четыре перегородки выполнены между внешней и внутренней поверхностью трубки для подачи сжатого воздуха 6 и цилиндрического корпуса 1 соответственно с примыканием к продольным перегородкам и с двух сторон - к линии контакта крепления 8 внешней и внутренней поверхности трубки для подачи сжатого воздуха 6 цилиндрического корпуса 1 соответственно.
Крепежная муфта 3 эластичного элемента 2 к поверхности цилиндрического корпуса 1 установлена вдоль длинных сторон отверстий 9, 11 для поступления сжатого воздуха в полость эластичного элемента 2.
Устройство для очистки шпура улучшенной кон-
струкции работает следующим образом. После окончания бурения шпуров к устройству подсоединяются шланги для подачи сжатого воздуха и шланг для транспортирования буровой мелочи с пылью. Устройство устанавливается в шпур таким образом, чтобы цилиндрический корпус 1 полностью входил в устье шпура на длину эластичного элемента. При включении пускового крана сжатый воздух поступает в трубку для подачи сжатого воздуха 6 до поперечной перегородки 13 и через канал, соединяющий отверстие 9 для поступления сжатого воздуха в полость эластичного элемента 2, выполненное в цилиндрическом корпусе 1, и отверстие 11 для поступления сжатого воздуха в полость эластичного элемента 2, выполненное в трубке для подачи сжатого воздуха 6, подается в полость эластичного элемента 2, раздувая и прижимая его к стенкам шпура. При этом полый эластичный элемент 2 раздувается за пределы открытого торца цилиндрического корпуса 1. Одновременно с раздутием эластичного элемента 2 сжатый воздух поступает в канал 14, соединяющий отверстие 10 для выхода сжатого воздуха из полости эластичного элемента 2, выполненное в цилиндрическом корпусе 1, и отверстие 12 для выхода сжатого воздуха из полости эластичного элемента 2, выполненное в трубке для подачи сжатого воздуха 6.
При этом сжатый воздух из канала, соединяющего отверстия 9 и 11, в канал, соединяющий отверстия 10 и 12, проходит очень короткий путь, огибая только поперечную перегородку 13. При этом длина и объем полости эластичного элемента 2 уменьшаются в результате установки крепежных муфт вдоль длинных сторон прямоугольной формы отверстий 9-12. Это способствует уменьшению обмерзания каналов, сокращению длины цилиндрического корпуса и снижению затрат на его изготовление.
Сжатый воздух из канала, соединяющего отверстия 10 и 12, направляется в трубку для подачи сжатого воздуха 6, выходя из которой выдувает буровую мелочь с пылью из шпура путем изменения направления струи сжатого воздуха в сторону цилиндрического корпуса 1. Загрязненный сжатый воздух (с буровой мелочью и пылью) движется вдоль шпура и по межтрубному пространству между наружной поверхностью трубки для подачи сжатого воздуха 6 и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 1 доходит до дна стакана цилиндрического корпуса 1, выдается через пылеотвод 7 в шланг для транспортирования буровой мелочи с пылью. Буровая мелочь с пылью осаждается в пылеприемниках.
При использовании устройства для очистки шпуров улучшенной конструкции уменьшаются: длина и количество каналов сжатого воздуха, путь прохода сжатого воздуха через полость эластичного элемента, длина контакта полости эластичного элемента с поверхностью шпура, объем полости эластичного элемента при ее раздутии, длина цилиндрического корпуса и эластичного элемента. Также увеличивается площадь поперечного сечения каналов сжатого воздуха. В результате уменьшается количество буровой мелочи с пылью, выносимой из шпура в окружающую
воздушную среду после прекращения подачи сжатого воздуха, предотвращается обмерзание стенок каналов при охлаждении увлажненного сжатого воздуха, снижаются затраты на изготовление устройства для очистки шпуров.
На основании вышесказанного можно сделать следующие выводы:
1. Изучение состояния вопроса подготовки шпуров, пробуренных переносными перфораторами в условиях многолетнемерзлых пород, к заряжанию показало, что существующие устройства для очистки шпуров частично или полностью не отвечают требованиям по уменьшению остатков буровой мелочи с пылью в шпуре, снижению запыленности окружающей воздушной среды и сокращению времени его очистки.
2. Более высокие требования к очистке шпуров предъявляются при пневмозаряжании шпуров. Это связано с тем, что перед заряжанием в шпуре должна отсутствовать не только буровая мелочь, препятствующая установке патронов-боевиков, но и пыль, которая выдувается из шпура сжатым воздухом в окружающую воздушную среду.
3. Для оценки эффективности очистки шпуров испытано семь вариантов конструкций очистки шпуров, включающих два варианта известных конструкций и пять специально разработанных вариантов конструкций.
4. Наиболее высокая запыленность рудничного воздуха создается при продувке шпуров после их очистки специальной продувочной трубкой - 15,0 мг/м3, а также при продувке шпуров после их очистки ложечкой-чищалкой - 12,0 мг/м3.
5. Запыленность рудничного воздуха в забое при продувке шпуров после очистки их отсасывающей (вакуумной) трубкой, отсасывающей (вакуумной) трубкой с раструбом и отсасывающей (вакуумной) трубкой с раструбом и решеткой составила 5,2; 4,1 и 3,6 мг/м3
соответственно.
6. Наименьшая запыленность рудничного воздуха в забое при продувке шпуров после их очистки устройством для очистки шпуров с пневматическим герметизатором улучшенной конструкции составила 0,1 мг/м3.
7. Время очистки одного шпура составило: с применением ложечки-чищалки - 2,1 мин; специальной продувочной трубки - 0,3 мин; отсасывающей (вакуумной) трубки - 1,1 мин; отсасывающей (вакуумной) трубке с раструбом - 1,0 мин; отсасывающей (вакуумной) трубки с раструбом и решеткой - 0,9 мин; устройства для очистки шпуров с пневматическим герметизатором улучшенной конструкции - 0,3 мин.
8. Остаточная запыленность выходящего из эжектора воздуха не превышала 0,1 мг/м3.
9. Наилучшие показатели при экспериментальной очистке шпуров получены при работе устройства с пневматическим герметизатором улучшенной конструкции.
10. Запыленность рудничного воздуха в забое при очистке шпуров устройством с пневматическим герметизатором улучшенной конструкции (0,4 мг/м3) образуется при окончании очистки в результате выноса буровой мелочи с пылью в течение примерно 1 с. Это является недостатком устройства.
11. На устройство для очистки шпуров с пневматическим герметизатором улучшенной конструкции получен патент на полезную модель [3], данное устройство прошло опытно-промышленную проверку и рекомендуется к внедрению.
12. Направлением дальнейших исследований является снижение запыленности в результате уменьшения выноса пыли после прекращения подачи сжатого воздуха.
Статья поступила 03.04.2014 г.
Библиографический список
1. ПБ 13-407-01. Единые правила безопасности при взрывных работах. М.: Изд-во Научно-технического центра по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России, 2002. 202 с.
2. Пат. на изобретение № 2362115, РФ, МПК Р4201/08,
Е21В21/16. Устройство для очистки шпуров / Ю.Г. Скурихин. Заявл. 17.04.2008; опубл. 20.07.2009. Бюл. № 20. 3. Пат. на полезную модель № 98568, РФ, МПК Р4201/08. Устройство для очистки шпуров / Ю.Г. Скурихин. За-явл.15.02.2010; опубл. 20.10.2010. Бюл. № 29.
