Бурильные машины и установки для бурения шпуров при проходке стволов.

Ручное бурение при проходке стволов было распространено вплоть до 70-х годов. Его главными недостатками являются низкая производительность труда проходчиков и трудности в комплектовании проходческих бригад, так как на бурение приходится комплектовать отдельное дополнительное и многочисленное звено бурильщиков. В Донбассе по предложению Н.М. Марковича была разработана бурильная установка БУС-1м, но наиболее работоспособной и перспек­тивной является БУКС-1м конструкции ЦНИИПодземмаша, используемая в комплексе с породопогрузочной машиной КС-2у или КС-1м.

В институте КузНИИшахтострой коллективом авторов создана и внедрена стволовая бурильная машина СМБУ. Машины типа БУКС и СМБУ в настоящее время являются основными стволовыми бурильными машинами, которые серийно выпускаются заводами.

Применение этих машин позволило значительно облегчить процесс бурения шпуров при проходке стволов и увели­чить производительность труда.

Рисунок 4 –. Бурильная установка БУКС-1М

Стволовая бурильная уста­новка БУКС-1м. Бурильная уста­новка БУКС-1м предназначена для ме­ханизации бурения шпуров в забоях вертикальных стволов диаметром от 5,5 до 9 м в свету, проходимых с помощью погрузочных машин типа КС. Унифи­цированные бурильные установки типа БУКС на основе базовой модели БУКС- 1 м включают несколько модификаций. Бурильные установки БУКС-1у2, БУКС- 1у3, БУКС-1у4, БУКС-1у5 имеют соот­ветственно две, три, четыре и пять бу­рильных машин для бурения шпуров глубиной до 4,5 м. Одна бурильная ус­тановка по производительности заменяет 12-15 перфораторов. Установка БУКС-1м (рис 4) состоит из пульта управления 1 бурильными машинами, центральной телескопической колонны 3, к которой с двух сторон шарнирно крепят выдвижные стрелы 4 с четырьмя (самый распространенный вариант) бурильными машинами типа БУ-1. Установку подвешивают на тельфере погрузочной машины и перемещают по забою механизмом вождения грейфера. В рабочем положении центральную колонну распирают между тельфером и забоем ствола. На направляющих стойках бурильных машин установлены лестницы 2 для обеспечения обслуживания узлов, расположенных в верхней части установки.

Шарнирные узлы крепления 5 бурильных машин позволяют устанавливать их в заданное рабочее положение согласно расположению шпуров по паспорту буровзрывных работ и складывать их в транспортное положение, обеспечивая требуемый габарит для пропуска установки через бадейный проем в полке.

Установка обеспечивает бурение шпуров вертикально и до 10^о к вертикали, а также позволяет смещать сетку бурения, что исключает бурение по возможным отказам в шпурах предыдущей заходки. БУКС-1м в забое при бурении обслуживает 4-5 проходчиков, а перемещение по забою осуществляет машинист КС-2у/40 или КС-1м. Установка снабжена оборудованием для воздушно-водяной промывки шпуров, обеспечивает пылеподавление и вынос буровой мелочи из шпура.

В таблице 1 приведены основные технические данные и характеристики бурильной установки БУКС-1м

Таблица 1

Техническая характеристика бурильной установки БУКС-1м Наименование основных параметров и размеров БУКС-1м Величина хода раздвижной колонны, мм Скорость хода раздвижной колонны, м/с 0,025 Скорость подачи бурильной головки в холостую при прямом и обратном ходе, м/мин Количество одновременно забуриваемых шпуров, шт. Диаметр шпуров, мм 43 - 52 Глубина шпуров, м до 4,5 Величина хода автоподатчика, мм Расход сжатого воздуха, м3/мин 40 - 60 Расход масла, кг/час Расход воды на промывку 100 м шпура, м3 Расстояние от проходческого полка до забоя ствола во время бурения, м Габариты в транспортном положении, м   высота 10,26 диаметр в транспортном положении 1,54 Масса установки, т 6,2

Более поздние машины модернизированы и имеют незначительные рас­хождения с базовой моделью. Их основным отличием является количество манипуляторов (стрел), а также наличие цепной подачи вместо винтовой, что делает машину более надежной при бурении в вертикальном стволе.

Стволовые бурильные машины типа БУКС имеют простую конструкцию установки и позволяют бурить глубокие шпуры. К числу недостатков таких машин можно отнести: большой вес, необходимость перестановки БУКС при бурении (в стволе диаметром в проходке 7,8 м требуется до 8 перестановок), необходимость ожидания при перестановках окончания работы последней из четырех буровых машин, возможность их использования только при наличии погрузочной машины типа КС, необходимость устройства специального здания для обслуживания БУКС и пути подкатки установки к стволу. В утепленном здании машина проходит техническое обслуживание перед циклом бурения.

Стволовая бурильная установка СМБУ-4м. Стволовая бу­рильная установка СМБУ-4м вращательно-ударного действия предназначена для механизированного бурения шпуров диаметром 43-52 мм при сооружении и улубке вертикальных стволов диаметром до 9 м в проходке.

Установка СМБУ-4м применяется с любым набором горно-шахтного оборудования в стволе в отличие от машин типа БУКС, где обязательно применение погрузчика КС. Базовая модель машины конструкции КузНИИшахтострой имеет три бурильные машины. Технические данные установок СМБУ приведены в таблице 2.

Стволовая бурильная установка СМБУ-4м как базовая (рис 5) состоит из колонны 1, служащей центральной опорой для размещения на ней манипуляторных стрел (на рисунке показана только одна стрела), системы раскрепления установки в забое 6, трех бурильных машин 13, гидравлической системы 20, пультов управления 19, авто­масленки 18 и прицепного устройства 7.

Манипуляторные стрелы служат для перемещения бурильных машин по забою и удержания их в заданном рабочем поло­жении. Каждая манипуляторная стрела со­стоит из поворотной стрелы 11 коробчатого сечения, имеющей проушины на концах, и стрелы 12, имеющей в верхней части же­стко закрепленный блок малых звездочек 9, шарнирно соединенных с поворотной стрелой 11 , а в нижней части проушину для подвески бурильной машины 13.

Рисунок 5 – Бурильная установка СМБУ-4М

Радиальное перемещение бурильной машины осуществляется гидроцилиндром 4 раздвижки стрел и цепным механизмом, со­стоящим из блоков звездочек 9, 15 и цепи 14.

Перемещение бурильной машины по дуге сектора осуществляется гид­роцилиндром поворота 2 с зубчатой рейкой, находящейся в зацеплении с шестерней 16, установленной на хвостовике блока больших звездочек 15.

Подъем и опускание бурильных машин осуществляется гидроцилиндром 17.

Бурильные машины снабжены вращательно-ударными головками 10 типа

БУ-1 или БГА-1.

Система раскрепления 6 установки в забое ствола состоит из трех гидро­цилиндров 3, к штокам которых через коуши прикреплены канаты растяжек. Канаты пропущены через отклоняющие блоки 8, закрепленные под углом 120° на верхней части колонны. На концах канатов имеются крюки 5 для крепления растяжек за кольца каркаса забойной опалубки или анкеры.

Установка опускается в ствол, как правило, канатом подъемной машины, пропускается через раструб для бадей в проходческом полке и ставится на центр забоя ствола. Чаще всего бурильная установка раскрепляется с помощью канатов системы раскрепления к опалубке типа ОМП, однако, система раскрепления может быть и другой. Установка и раскрепление машины производится один раз и обеспечивает бурение шпуров, одинаково свободно придавая нужный наклон, как периферийным так и врубовым шпурам.

Таблица 2 Техническая характеристика бурильных установок СМБУ Наименование основных параметров и размеров СМБУ СМБУ-4м Количество бурильных машин, шт Диаметр обуриваемого ствола в проходке, м до 9 до 9 Диаметр шпура, мм 43-52 43-52 Расход сжатого воздуха, м3/мин Расход сжатого воздуха на промывку 100 шпурометров, м 40-50 50-60 2,5 Глубина бурения шпуров, м 2,7-4,5 4,5 Габариты в транспортном положении, мм     высота 6760(5350) диаметр Масса установки, кг 9,3

 

По предложению горных инженеров в акционерном обществе "Ростов- шахтострой" на Шахтинском ремонтном механическом заводе центральная колонна базовой модели СМБУ-4м была переделана для размещения на ней четырех манипуляторных стрел с четырьмя бурильными машинами и пультами управления на каждой из них. Бурильные машины были взяты с БУКС-1м.

Для удобства раздвижки и раскладки бурильных машин дополнительно были поставлены четыре пневмоцилиндра от стандартных пневмоподдержек П-1. На бурильной установке, которая была изготовлена первой, сохранена заводская гидравлическая система, которая состояла из шестеренчатого насоса НШ-10Е с пневмоприводом, гидрораспределителей типа Р80-4/3, гидравлических золотников типа 3-8 и 16 гидродомкратов с гидрозамками, на четвертую бурильную машину было установлено дополнительно три гидродомкрата, гидронасос с приводом НШ-10Е. На бурмашинах винтовые автоподатчики заменены на цепные 1СБУ-2К 24.00 с удлиненной цепью. 120

Раскрепление машины в стволе осуществляется тремя расчалками к призабойной опалубке. Натяжение канатов производится тремя гидродомкратами, расположенными в верхней части колонны. Для обуривания неровного забоя машина имеет возможность перемещаться по вертикали до 1100 мм; что осуществляется гидродомкратом подъема в базовой модели КузНИИ- шахтостроя. В рабочем положении установка СМБУ-4 находится в копре, подвешанная на качели из двух спаренных двутавров № 30, закрепленных к металлоконструкциям аккумулирующего бункера. Обслуживание установки производится со специальной площадки, которая может перемещаться вокруг машины.

Перфораторы, отбойные молотки и буровой инструмент.

При проходке вертикальных стволов используют переносные перфораторы различных модификаций. Техническая характеристика перфораторов приведена в таблице 3.

Таблица 3 Техническая характеристика переносных перфораторов Параметры ПП-36 ПП-50 ПП-54 ПП-63 Масса, кг (со средствами шумовиброзащиты) Энергия удара, Дж, не менее Частота ударов, с- 38,3 38,3 Крутящий момент, Нм 26,5 26,5 Расход воздуха, м3/мин 2,6 3,2 Глубина бурения, м Коэффициент крепости пород по шкале проф. М. М. Протодьяконова

 

При оснащении ствола необходимо применять однотипное оборудование, в том числе перфораторы, бурильные машины, так как наличие оборудования различных конструкций усложняет его ремонт и снабжение запасными частями.

Число перфораторов, одновременно работающих в забое ствола, может быть принято из расчета площади забоя, приходящегося на один перфоратор. Исходя из практики проходки стволов в различных бассейнах площадь, приходящаяся на один перфоратор, составляет 3-4 м .

Для стабильной работы бурильщиков в забое ствола следует иметь 30% запасных перфораторов от количества работающих.