CC BY
30
димо добавлять дополнительные реагенты, способные вступать в реакцию с нитритом натрия, например тиомочевину, фумаровую кислоту и др. Так, если при начальной температуре геля 45 °С плотность его уменьшается за счет аэрации на 5 % через 1 час после
введения в него 0,08 % нитрита натрия, то в присутствии 0,1 % тио-мочевины - на 17 % за это же время. Такая степень аэрации в большинстве случаев достаточна для достижения требуемой эксплуатационной чувствительности. Еще более активна фумаровая ки-
слота. При содержании нитрита натрия 0,125 % и фумаровой кислоты 0,153 % плотность смеси уменьшается с 1350 до 1160 кг/м3 за 30 минут и до 1100 кг/м3 за 60 минут и в дальнейшем остается практически без изменения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Robinson R. V Water gel explosives - three generations //CIM Bulletin. - 1969. - № 12.- P 1317-1325.
2. Кутузов Б.Н. Перспективы совершенствования ассортимента промышленных ВВ для карьеров //Горный журнал. - 1996. - № 9-10. - С.39-43.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ---------------------------------
3. Натаров О.В, Тимофеев М.В. Опыт производства и применения эмульсионных ВВ «порэмит» в ОАО «Апатит» //Горный журнал. - 2000. - № 2. - С.44-45.
4. Дресвянников А.П. Опыт производства и применения простейших гранулированных и эмульсионных ВВ в АО «Ура-ласбест» //Горный журнал .- 1996. - № 11-12. - С.39-42.
Павлютенков B.M, Шеменев B.Г, Оиницын B.A. - ИГД УрО РАН.
© Р.И. Сухов, 2003
УАК 622.233.6:622.24.051.55
Р.И. Сухов
СОСТОЯНИЕ И ТРЕБОВАНИЯ К СОЗААНИЮ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ БУРОВОЙ ТЕХНИКИ ОАО «РУАГОРМАШ» АЛЯ КАРЬЕРОВ
Технологические особенности ведения открытых горных работ в период 19902002 гг. характеризуются следующими основными показателями:
- объем производства железной руды снизился на 3540 %. Около 80 % руды добывается на крупных карьерах, глубина которых составляет 300-400 м, объем вскрышных работ уменьшился в 2,5-3 раза;
- геологические особенности и понижение горных работ обусловили увеличение блочности разрабатываемых месторождений. Прочностные свойства обуривае-мых пород увеличились на 22-25 %, повысилась обводненность на нижних горизонтах карьеров;
- произошло увеличение затрат на буровзрывные работы с 5-6 % до 28-30 % в объеме общих затрат на добычу горной массы;
- возникла необходи-
мость в увеличении объемов работ, связанных с заоткоской бортов и уступов карьеров с целью, как повышения безопасности горного производства, так и необходимостью сокращения времени вскрытия нижних горизонтов карьеров [1].
Указанные особенности обусловлены объективными причинами деятельности горнодобывающих предприятий в период перестройки промышленности России на рыночные отношения.
Анализ состояния горнотранспортного оборудования на основных железорудных карьерах, выполненный ИГД УрО РАН в 2001 г., установил, что его износ составил от 60 % до 80 % существующего парка, в том числе и шарошечных буровых станков, обуриваю-щих более 80 % объемов взрываемой горной массы.
Сроки эксплуатации станков составляют от 8-12 лет, а затраты на их ремонт и эксплуатацию возрастают.
В 2001 г. объем шарошечного бурения скважин на карьерах горнодобывающих предприятий,
только железорудной промышленности, составил более 3,5 млн.м, что составляет 50 % от общих объемов буровых работ по горным предприятиям России и СНГ. Общий объем шарошечного бурения, включая предприятия цветной металлурги, угольной промышленности, промстроймате-риалов и других составляет около 7,2 млн м в год [1]. Большинство объемов горной массы в крепких скальных горных породах с f = 1018 обуривается шарошечными скважинами типа СБШ-250МН, парк которых на железорудных предприятиях составил в 2001 г. 135 шт (с диаметром бурения 250 мм) 10-12 % составляют станки 2СБШ-200, ударно-вращательные станки составляют около
1,5 % и применяются в основном при вспомогательном бурении около 2,5 %, работают станки вращательного бурения режущего типа (СБР-125) используемые при проходке скважин на вскрышных породах крепостью f = =3-5.
Общий парк станков класса СБШ-250МН, по имеющимся у нас
данным составляет порядка 250280 машин работающих на карьерах. Среднегодовая производительность буровых станков в крепких породах составила 30,2 тыс. м, причем максимальная 40-45 тыс. м в год, а на угольных карьерах 70-80 тыс. м, что является максимальным. Необходимо отметить, что за последние 6 лет на краьерах России и СНГ получили применение буровые станки зарубежных фирм Бюсай-рус-Ири, Ингерсол-Рэнд, Швеции, Финляндии и других стран, доля которых в 2001 г. составляет 3-4 % от общего парка. Указанные буровые станки успешно работают, в основном, на карьерах угольной промышленности, Норильского ГМК, Узбекистана и России, имеют годовую производительность в 2-
2,5 раза выше отечественных с примерно одинаковыми показателями по затратам на бурение 1 м скважины в 2001 г. с ориентированными на стоимостные и эксплуатационные затраты. В результате детального анализа отечественной и зарубежной горнотехнической литературы и вышеизложенного, можно с уверенностью утверждать, что шарошечное бурение скважин останется основным способом проходки взрывных скважин в породах средней крепости и крепких на карьерах горнодобывающей промышленности России и за рубежом на ближайшие 10-15 лет. Это утверждение обусловлено следующими причинами:
- ограниченностью номенклатуры и отсутствием возможности быстрого и полного перевооружения карьеров более современной техникой, связанной как с их производством, так и с финансовыми возможностями потребителей;
- необходимостью создания и производством станка по своим параметрам и показателям надежности не уступающего лучшим зарубежным образцам;
- завершением работ по созданию экскаваторов и транспортных средств высокой производительности;
- необходимым временем для освоения и подготовки высококвалифицированных специалистов по обслуживанию новой техники, освоением современной технологии ведения буровзрывных и горных работ.
Результатами выполненных НИР и совместных работ с горнодобывающими предприятиями, а также зарубежный опыт, подтверждают необходимость и целесообразность применения эмульсионных взрывчатых веществ и средств взрывания, наибольшая эффективность которых получена при диаметрах скважин 200250 мм. Применение станков с большим диаметром бурения 300-350 мм возможно в благоприятных условиях составляющих не более 10-15 % объемов взрываемой горной массы с целью сокращения объемов буровых работ, повышения выхода горной массы с 30-32 м3/м до 5055 м3/м и обусловлена, в основном, необходимостью повышения производительности буровзрывного передела в 1,5-2 раза, при условии сохранения высокого качества дробления взрываемых пород и руд.
Г орнодобывающие предпри-
ятия Уральского региона (Качканарский ГОК, Ураласбест, Бакаль-ское РУ, карьеры Н-Тагила, Первоуральское РУ, карьеры Невьянского цементного завода и ряд карьеров промстройматериалов и др.) весьма разнообразны по горнотехническим условиям и технологии ведения горных работ, испытывают острую необходимость в обновлении существующего парка станков на более совершенное, высокопроизводительное и надежное буровое оборудование. На карьерах Уральского региона могут найти применение шарошечные буровые станки с диаметром скважин от 160-300 мм, осуществляющее эффективное бурение скважин в породах различной крепости, блочности, трещиноватости и обводненности.
На Качканарском ГОКе имеется положительный опыт применения скважин диаметром 320 мм (СБШ-320), подтвердивший значительную эффективность, особенно при ведении буровзрывных работ при проходке траншей на нижних горизонтах Главного карьера и ведение БВР в крепких вязких, и обводненных оливиновых и диалла-говых пироксенитах. Один буровой станок смог повысить производительность в 2-2,5 раза в сравнении с СБШ-250МН и обеспечить
высокое качество дробления взорванной горной массы [2].
В этих условиях может быть применен станок типа РД-10 отвечающий в полной мере параметрам карьеров Качканара по диаметру, глубине скважин, производительности и надежности машины в целом. Другим примером применения станков Воронежского завода могут служить карьеры ОАО «Ураласбест» традиционно применяющие станки типа СБШ-250МН, но имеющие необходимость для повышения качества дробления в крупноблочных горных породах путем применения станка класса СБШ-160-48, осваиваемого «Руд-гормашем».
Такие примеры можно продолжить, но вывод из них напрашивается один - для каждого конкретного предприятия Уральского региона должны быть разработаны детальные заявки и технические требования, учитывающие горно-технологические условия и параметры установленного на станке оборудования: ходовой
части, мощности вращателя и стсемы подачи, компрессорного оборудования, способа пылепо-давления для каждого конкретного предприятия. ОАО «Рудгормаш» в 2002 г. проведены большие работы по созданию шарошечных станков в различном исполнении в сравнении с базовой моделью, однако есть над чем работать и далее.
Уральская горно-металлургическая компания в ближайшее время приступает к освоению меднорудного Удоканского месторождения в сложных горно-геологических условиях в малонаселенном районе. Для вскрытия и разработки этого месторождения необходимо горно-транспортное оборудование в т.ч. и буровые станки, работающие на различных видах энергии обладать минимально возможными габаритами и весом, обладать повышенной мобильностью (дизельный вариант), производительностью и надежностью на уровне лучших зарубежных образцов. Область применения таких станков в ближайшие годы обеспечат и другие горнодобывающие предприятия Уральского региона.
К направлениям повышения технического уровня буровых станков выпускаемых ОАО «Руд-
гормаш» следует рекомендовать решение следующих вопросов:
Увеличение скорости выполнения спуско-подъемных операций для различных базовых моделей до 30-50 м/мин (рабочая подача 2-5 м/мин, маневровая 30-50 м/мин).
Станки должны быть максимально гидрофицированы, включая гусеничный ход с регулируемой скоростью передвижения до 4,5-5 км/час. Необходимо установить предохранительные устройства в узлах и механизмах станка, испытывающих временные (пиковые) превышающие номинальные значения нагрузки, установить муфты предельного момента, предохранительные отключающие автоматы в узлах и механизмах станка: нагрузки по току, крутящему моменту, давлению в гидросистеме и др. Установленные на станках компрессорные станции должны обеспечить скорость воздушно-шламового потока в за-трубном пространстве 40-45 м/сек (зазор между штангой и стенкой скважины для разных диаметров (160-300 мм) должен составлять 16-25 мм, т.е. для диаметра 250 мм (40-45 м3/мин), 270-300 мм (50-60 м3/мин) [3].
В силу больших затрат энергии на вынос бурового шлама этот параметр должен контролироваться установленной на станке аппаратурой и, при необходимости регулироваться. Осуществить блочномодульный принцип постановки станка из элементов специализированного производства с целью перехода на систему поузловых ремонтов и сервисного обслуживания. По требованию заказчика, особенно крупных предприятий, поставлять аппаратуру контроля работоспособности основных деталей и узлов станков с целью сокращения или исключения аварийных простоев. Это позволит увеличить коэффициент готовности до 0,8-0,95 и сократит или устра-
нит непроизводительные простои буровой техники на карьерах.
Современный буровой станок должен иметь аппаратуру и приборное обеспечение способное непрерывно уточнять все параметры бурения: осевое давление, частоту вращения, скорость и качество продувки и выбирать лучшую комбинацию параметров для достижения максимальной скорости бурения при минимальном износе долота, т.е. поддерживать оптимальный режим отработки бурового инструмента. Ежегодные затраты на шарошечные долота по крупным железорудным предприятиям составляют весьма значительные суммы: Качканарский
ГОК - 38 млн руб, Ураласбест -31 млн руб, Лебединский ГОК - 80 млн руб, Стойленский ГОК - 35 млн руб, Костомукшский ГОК = 50 млн руб, что в значительной степени определяет стоимость бурения 1 м скважины шарошечными станками. Поэтому, кроме вышеизложенного, в конструкцию буровых штанг должны быть заложены устройства и приспособления, повышающие эффективность бурового инструмента: центраторы, стабилизаторы и другие устройства, позволяющие продлить срок службы бурового инструмента. Буровая штанга, ее материал, диаметр, длина и конструкция в значительной степени определяют износостойкость долот.
Институтом горного дела УрО РАН за последние 3 года выполняются исследования состояния и свойств буримых массивов с помощью сейсмических методов, т.е. до начала бурения взрывных скважин определяются структурные и прочностные свойства массива карьера, подлежащего выемке взрывным разрушением. Это позволяет прогнозировать рациональные режимы бурения, типоразмеры шарошечных долот, сетку скважин и основные параметры
взрывных работ. При бурении взрывных скважин эти показатели должны уточняться по конкретному блоку, что практически возможно при наличии на станке соответствующей аппаратуры или миникомпьютера. Далее информация о состоянии массива должна передаваться на экскаватор, и после погрузки на обогатительную фабрику. По такой схеме в настоящее время работает ряд зарубежных предприятий, подтверждая высокую эффективность в части снижения энергозатрат и стоимости добычи руды. ИГД УрО РАН может оказать действенную помощь в решении вышеперечисленных проблем и доведения их до конкретного производства.
Совместно с ОАО «Рудгормаш» могут быть выполнены следующие работы:
- разработать методику технической и экспертной оценки пригодности к эксплуатации буровых станков для проходки взрывных скважин на горнодобывающих предприятиях и специальных объектах. Согласовать в Госгортехнадзоре России и произвести оценку их безопасности, оценив качественно и количественно состояние парка и совместно уточнить программу внедрения станков на горнодобывающих предприятиях России;
- по совместно разработанной
методике провести опытно-
промышленные испытания буровой техники, выпускаемой ОАО «Рудгормаш» с выдачей конкретных рекомендаций по ее совершенствованию;
- создать группу высококвали-
фицированных специалистов институтов: металлургии, физики
металлов, механики, горного дела, геофизики и других для решения проблем создания буровой техники нового технического уровня с качественного совершенствования существующей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Технико-экономические показатели горных предприятий за 1990-2001 гг. Институт горного дела УрО РАН, 2001, Екатеринбург, 377 с.
2. Сухов Р.И. Перспективы оснащения открытых горных работ буровыми станками большого диаметра. Горный журнал. - 1995. - № 8. - С.25-27.
3. Сухов Р.И, Ярушпн В.П., Блинков О. Т. Результаты экспериментально-промышленных исследований по бурению скважин долотами с увеличенным шагом и вылетом породоразрушающих элементов «Международная конференция по буровзрывным работам», 4-я, Сб.докл. - М, 1999. - С.43-46.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Єухов Р.И. - кандидат технических наук, ИГД УрО РАН.
