ТОННЕЛЕСТРОЕНИЕ И БУРЕНИЕ ШПУРОВ


В течение нескольких столетий отбирались наиболее рациональные параметры инструмента ручного бурения. Бур представлял собой стальной стержень, круглой, квадратной или наиболее удобной для бурения многогранной формы в сечении. Длина буров в комплекте, рекомендуемая Б.И. Бокием /1/: забурник - 0,35, средний бур - 0,7 и большой бур - 1 м, диаметр головки бура, соответственно, 32, 28, 25 мм и масса бура - 1, 2, 3 кг. Масса молотка принималась от 1 до 3-4,5 кг.

При двуручном бурении, когда один бурильщик держит и поворачивает бур, а другой наносит по буру удары молотком (балдой), параметры инструмента изменяются. Длина буров: 0,7; 1,0; 1,4 м, диаметр головки бура, соответственно, 45, 40, 35 мм и масса буров - 3; 4; 6 кг. Масса молота от 4 до 8 кг.

Чистая скорость бурения. По данным /2 / чистая скорость бурения шпуров диаметром 25 мм в крепкой породе составляла 0,4 - 1 см/мин, в породах средней крепости - 1 - 1,5 см/мин и в некрепкой породе – до 5 см/мин. При двуручном бурении скорость была на 30% выше.
Число ударов в зависимости от направления бурения к горизонту составляло от 50 до 90 в минуту.

Классификация горных пород по буримости. В XIX веке и в начале XX века разработана теория ударного бурения. Её разрабатывали Dolezalek, Havrez, Nordenstrom, Sparre и другие. Н.С. Успенский предлагал определять производительность бурения в зависимости от твердости породы и, соответственно, числа ударов буром, необходимых для подвигания шпура на 1 мм. Породы по буримости он делил на 5 категорий. Для первой категории для подвигания шпура на 1 мм необходимо 19 ударов, а для пятой - 70 - 200 ударов, или в пересчете на чистую скорость бурения при среднем числе ударов, наносимых бурильщиком, равном 70 в минуту: 7 мм/мин и 0,35 мм/мин. По наблюдениям того же Н.С. Успенского время при бурении распределялось следующим образом, %,: чистое бурение - 54, чистка шпуров - 5, смена буров - 11, паузы - 30.

В начале XX века В. Гуськов /3/ для одноручного бурения рекомендует применять забурник с диаметром головки 30 мм, средний бур - 25 мм и большой - 20 мм, длиной, соответственно, 0,4; 0,7; 0,9 м. Для двуручного бурения он рекомендует диаметры буров - 40, 35, 30, 25 мм и их длину - 0,6; 0,8; 1,0; 1,2 м.
Число ударов в минуту определяются / 3 / в зависимости от угла наклона шпура к горизонту; при нисходящем шпуре - 80, горизонтальном - 65 и восходящем - 60 ударов в минуту. Соответственно изменяется работа удара: 4,25 - при нисходящем шпуре, 2,5 - при горизонтальном шпуре и 2,0 кгм - при восходящем шпуре.

Производительность бурения. Производительность ручного бурения зависела от физических возможностей человека, его мастерства и параметров и качества инструментов для бурения. Очевидно, изменения производительности от первых двух факторов крайне ограничено, поэтому на протяжении нескольких веков основное внимание уделялось совершенствованию инструмента. Бур изготавливали из твердой углеродистой стали. Лезвию бура придавали самые различные формы и размеры.
Применялись паличные – 1, венцовые - 2, крестовые - 3, зетобразные - 4, многолезвийные-фигурные - 5 и другие. Лезвия однодолотчатых буров (а, б, в) чаще применялись закругленной формы - в.
Известны примеры значительного роста производительности труда за счет мастерства бурильщиков и изменения параметров инструмента. Так, / 4 /, при проведении выработок в Германии в 60-х годах XIX в. итальянскими и местными горняками на шахтах Кронд и Вестфалия, итальянцы в квершлаге наряду с одноручным применяли двуручное бурение. Вес молотка (кувалды) применяли различный: при бурении шпуров вверх - молотки массой 3,5 кг, для горизонтальных шпуров - 5 кг, и при бурении шпуров вниз (почвенных) - 5,5 кг. За счет применения двуручного бурения скорость проведения выработки возросла с 15 до 22,5 м в месяц. Позднее итальянский метод бурения шпуров стал применяться на многих шахтах. Так на шахте "Иббнбюрен" при переходе на двуручное бурение шпуров в крепких песчаниках и конгломератах скорость проведения выработок увеличилась с 9,5 до 13,5 м/месяц.

Одним из существенных препятствий роста производительности ручного бурения была большая потребность в бурах, их быстрая затупляемость. Даже в относительно некрепкой породе на 400 м пробуренных шпуров требовалось до 30 вновь заправленных буров / 2 /. В начале XX века для изготовления буров пробовали применять легированную сталь, но массового использования на практике она не получила.
Авторы / 3, 5 / приводят обобщенную характеристику производительности в зависимости от условий бурения (табл .2).

При бурении шпуров диаметром 26 мм в породе И.С. Кеннегисер, ссылаясь на Гутмана, приводит следующие данные производительности бурильщика в м/ч: в железняке - 0,18, в граните - 0,4 - 0,6, серой вакке - 0,5, глинистом сланце - 0,6, доломите и известняке - 0,7 и мягком кварце - 0,8. Однако в зависимости от условий бурения производительность бурения могла значительно снижаться. Так по данным Дорошенко она в той же вакке в четыре раза меньше, чем по данным Гутмана.
Производительность бурильщика за 8-часовую смену в метрах шпуров составляла / 3 / при бурении: известняка - 0,9 м, крепких песчаников - 1 м, песчанистых сланцев - 1,8 м, глинистого сланца - 2,1-2,8 м, угля - 5,5 м. По данным зарубежных источников производительность одноручного бурения в 8-часовую смену при проходке штолен и квершлагов, м, в породах: граниты - 0,7 - 1,2, диориты - 0,6 - 0,9, сиениты - 1,0 - 2,2, порфиры - 0,6 - 1,6, полевошпатовые порфиры - 1,6 - 3, гнейсы - 1,6 - 2,6, плотные известняки и песчаники - 1,6 - 2,3, песчанистый сланец - 2,3 м, глинистый сланец - 2 - 4 м или в зависимости от крепости пород - от 0,075 до 0,5 м/ч. В конце периода применения ручного бурения Б.Н. Бокий / 19, 20 / приводит следующие данные, характеризующие производительность этого способа за 8-часовую смену в породах: граниты, диориты, сиениты, порфиры - в пределах 0,6 - 2,2 м, полевошпатовые порфиры, гнейсы, плотные известняки и песчаники, песчанистые сланцы - 1,3 - 3 м и сланцы (слюдистые и глинистые) - 2 - 4 м. далее
Навигация по книге: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109