В статье рассмотрена проблема совершенствования буровзрывого процесса путем пневмоударного погружения, рассматриваются механизмы разработки для улучшения данного процесса.
Ключевые слова: горное дело, буровзрывное дело, механизмы горного дела, карьер
Проходка горного карьера — одна из основных составляющих процесса производства работ в геологоразведке, гидрогеологии, строительстве и т. п. Большое значение имеет буровзрывное дело скважин для нужд сельского хозяйства, особенно при выращивании сельскохозяйственных культур, требующих обильного полива. Одним из способов проходки скважин является пневмоударное буровзрывное дело, наиболее целесообразное при выполнении работ в сложных инженерно-геологических условиях. Начало применения погружных пневмоударников относится к концу тридцатых годов двадцатого столетия. Как способ– буровзрывное дело погружными пневмоударниками относят к пятидесятым годам двадцатого столетия.
Благодаря применению погружных пневмоударников стала возможной реализация прогрессивных технологий добычи руды и других полезных ископаемых, особенно в подземных условиях. С самого начала развития пневмоударного способа буро-взрывания занимал лидирующее положение в мире. За рубежом в это время развивалось штанговое буровзрывное дело, объясняемое применением высокопрочной буровой стали, однако уже в шестидесятых годах в зарубежной практике буро-взрывания взрывных скважин также стали применяться погружные пневмоударники, что диктовалось потребностью производства в скважинах увеличенного диаметра и глубины.
Использование погружных пневмоударников имеет ряд достоинств в сравнении с работой других видов буровой техники, что позволило пневмоударному способу буро-взрывания надежно занять свои позиции в мире [1]. Погружной пневмоударник является исполнительным органом процесса буро-взрывания. Он снабжен буровой коронкой и располагается непосредственно у забоя буровой скважины, что обеспечивает наилучшую передачу энергии удара на забой, позволяет увеличить скорость буро-взрывания и глубину скважины. Основные требования, предъявляемые к конструкции пневмоударника, это компактность для размещения в ограниченном пространстве скважины, а также значительная мощность привода для эффективного разрушения массива пород.
Ударный способ обладает наименьшей энергоемкостью разрушения пород средней и высокой крепости, позволяет снизить энергозатраты при производстве работ, дает возможность применения более легких станков, отличающихся высокой производительностью, надежностью, а также простотой обслуживания. Эти обстоятельства, а также простота и относительная дешевизна погружных пневмоударников, делает привлекательным применение таких машин, как в поземных условиях, так и на открытых горных работах, позволяет успешно конкурировать с другими видами бурового оборудования.
Несмотря на достаточно высокую экономичность, пневмоударный способ буро-взрывания не лишен недостатков. В первую очередь это касается буровых коронок. Основная часть коронок выходит из строя по причине разрушения твердосплавных элементов резания, пайки корпуса инструмента.
Около половины рабочего времени на полный цикл буровых работ теряется на остановки изза поломки элементов коронки или узла его крепления.
В настоящее время в зависимости от поставленных задач разработка новых типов буровых коронок ведется по одному из двух путей:
а) существующий инструмент совершенствуется или разрабатывается на новых принципах применительно к имеющимся буровым станкам;
б) создание коронки является составной частью задачи разработки специализированного бурового комплекса.
Первый путь выбирается при решении задач, связанных с повышением степени использования энергетических возможностей бурового станка, улучшением износостойкости породоразрушающих элементов коронки и ее эксплуатационной надежности(ресурса) в целом.
При разработке бурового комплекса есть возможность установить наиболее эффективные условия разрушения горной породы, сконструировать для этой цели надежную буровую коронку, а затем заложить во вновь создаваемую машину необходимые режимные параметры.
Общая схема разработки бурового комплекса должна быть реализована по следующей схеме [2]:
а) анализ свойств разрушающей породы и существующих для этого инструментальных материалов;
б) выбор на этой основе рационального способа разрушения, обеспечивающего необходимую производительность;
в) исследование механизма процесса разрушения пород принятым способом с целью изыскания наиболее эффективной породоразрушающей схемы проектируемого инструмента;
г) разработка конструкции коронки, реализующей выбранный способ разрушения;
д) создание промежуточного звена(штанги), обеспечивающего передачу инструменту необходимых силовых параметров;
е) создание буровой машины, осуществляющей в выбранном рациональном режиме принятый способ разрушения.
Как видно из схемы разработки, в данном случае последовательно осуществляется пошаговый путь «от породы к инструменту» и далее «к буровому комплексу». Такой путь является наиболее результативным, поскольку обеспечивает получение качественного скачка в развитии буровой техники при одновременном повышении эффективности самого процесса буро-взрывания [2].
Отечественные пневмоударники по техническому уровню практически не уступают лучшим образцам зарубежного оборудования, однако надежность и ресурс работы техники, существенно ниже иностранных конкурентов. Это объясняется устаревшими технологиями изготовления деталей, которые традиционно связаны с абразивной обработкой, неспособной в должной мере обеспечить показатели качества конструктивно сложных деталей пневмоударников, ресурс их работы в экстремальных производственных условиях. Заводам-изготовителям необходимо внедрять новые технологические решения и технологии с современным инструментальным обеспечением, включающим лезвийные инструменты из прогрессивных сверхтвердых материалов [3].
Литература:
- Есин, Н. Н. Пневматические машины ударного действия для проходки скважин и шпуров. / Н. Н. Есин, А. Д. Костылев, К. С. Гурков, Б. Н. Смоляницкий. Новосибирск: Наука– 1986. — 238 с.
- Арцимович, Г. В. Исследование и разработка породо-разрушающего инструмента для буро-взрывания: производственно-практическое издание/ Г. В. Арцимович, Е. П. Поладко, И. А. Свешников. Новосибирск: Наука, 1978. 181 с.
- Павлов, Е. В. Установление зависимости параметров механической обработки на показатели качества деталей с покрытиями// Известия Юго-Западного государственного университета, № 1, 2013. — С. 8284.
