Введение
Подземная разработка твердых полезных ископаемых немыслима без операции первичного разрушения массива, а эта операция почти всегда начинается с бурения шпуров или скважин. Буровой станок с перфоратором остается тем узлом горного комплекса, от которого напрямую зависит темп проходки выработок, расход взрывчатых веществ и, в конечном счете, себестоимость добытой тонны руды или угля. Интересно, что при всем многообразии технологических схем современной шахты принцип ударно-поворотного разрушения породы, заложенный еще в перфораторах позапрошлого столетия, не утратил своего значения – изменились приводы, системы управления, материалы, но физика процесса осталась прежней.
Актуальность темы определяется несколькими обстоятельствами одновременно. Во-первых, горнодобывающие предприятия России – от рудников Норильского промышленного района до угольных шахт Кузбасса – продолжают эксплуатировать буровое оборудование в условиях ужесточающихся требований промышленной безопасности, закрепленных Федеральным законом от 21.07.1997 № 116-ФЗ [1] и Федеральными нормами и правилами «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых», утвержденными приказом Ростехнадзора от 08.12.2020 № 505 [2]. Во-вторых, развитие самоходных буровых установок с дистанционным и автоматизированным управлением меняет саму организацию подземных горных работ: оператор все чаще выведен из зоны непосредственного контакта с забоем, что снижает травматизм, но предъявляет новые требования к надежности электронных систем. В-третьих, экономическая целесообразность эксплуатации горного оборудования заставляет искать баланс между скоростью бурения, расходом энергии и износом буровой стали – вопрос, который далеко не закрыт, несмотря на десятилетия исследований.
Нельзя обойти стороной и дискуссионность отдельных технических решений. Электромагнитный привод ударного механизма, которому посвящены работы В.Ю. Неймана и Л.А. Неймана [9, 10], пока не стал массовым – пневматические и гидравлические перфораторы по-прежнему доминируют на большинстве подземных объектов. Почему так происходит, если электромагнитные машины обладают рядом очевидных преимуществ по управляемости удара? Ответ, как будет показано далее, связан с комплексом факторов: стоимостью, массогабаритными параметрами и устоявшейся инфраструктурой пневмоснабжения шахт.
Целью реферата является систематизация технических и технологических характеристик подземных буровых станков с перфораторами, а также анализ факторов, определяющих их конструктивное исполнение и эксплуатационную эффективность.
Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:
- рассмотреть техническую классификацию подземных буровых станков по назначению, способу перемещения и типу привода;
- проанализировать конструктивные особенности и принцип работы перфораторов различных типов;
- изучить приводные и энергетические системы бурового оборудования, применяемые в подземных условиях;
- охарактеризовать технологию проходки шпуров и скважин с учетом горно-геологических факторов;
- оценить современные системы управления и автоматизации бурового процесса;
- выявить эксплуатационные характеристики станков и требования к их техническому обслуживанию.
Объектом рассмотрения выступают подземные буровые станки с перфораторами как класс горных машин, применяемых при проведении подготовительных выработок, очистных работ и бурении технологических скважин. Предметом – конструктивные, энергетические и технологические параметры этого оборудования, а также организационные аспекты его эксплуатации на подземных горных предприятиях России.
Методологическую основу составили системный подход к анализу технических объектов, сравнительный анализ конструктивных решений, а также обобщение данных отраслевой литературы и нормативных документов. Теоретическую базу работы составили труды А.В. Гилёва, В.А. Карепова и В.Т. Чеснокова [4], В.И. Зварыгина [5], А.А. Хорешка, А.М. Цехина и А.Ю. Борисова [6], а также результаты прикладных исследований последних лет, опубликованные в журналах «Известия вузов. Горный журнал», «Горный информационно-аналитический бюллетень», «Уголь» и «Горное оборудование и электромеханика».
Структура работы определена логикой перехода от общей классификации оборудования к частным вопросам его эксплуатации: первые два параграфа посвящены устройству станков и перфораторов, третий и четвертый – энергетике и технологии бурения, пятый и шестой – автоматизации и обслуживанию. Такой порядок позволяет сначала зафиксировать терминологический и классификационный аппарат, а затем перейти к анализу процессов, которые этот аппарат описывает.
Практическая значимость реферата видится в том, что систематизированные сведения о конструкциях и режимах работы буровых станков могут использоваться при выборе оборудования для конкретных горно-геологических условий, а также при подготовке специалистов горного профиля, которым предстоит эксплуатировать подобную технику на рудниках и шахтах страны.
- Техническая классификация подземных буровых станков
Буровой станок в подземных условиях – это машина, обеспечивающая механическое разрушение горной породы в забое шпура или скважины за счет передачи энергии от привода через буровой инструмент. Классификация такого оборудования строится на нескольких признаках одновременно, и смешивать их не стоит: назначение, способ перемещения, тип энергоносителя и характер приложения разрушающего усилия описывают разные стороны одного объекта.
По назначению станки делятся на шпуровые (для бурения шпуров диаметром 32–46 мм и глубиной до 3–5 м под взрывчатое вещество) и скважинные (для бурения технологических скважин диаметром от 56 до 250 мм и глубиной от десятков до сотен метров) [5, с. 42]. Шпуровое бурение применяется при проведении горных выработок и на очистных работах с применением буровзрывного способа, скважинное – при отработке запасов системами с магазинированием руды, при дегазации угольных пластов, при проведении разведочных и техническ
…
