CC BY
20
© В.В. Габов, А.Б. Нсзамстдинов, Д.В. Рябинин, И И. Ганисв, 2015
УДК 622.26.023.23: 658.011.54
В.В. Габов, А.Б. Незаметдинов, Д.В. Рябинин, И.И. Ганиев
БУРОВЗРЫВОМЕХАНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ СКОРОСТНОГО ПРОВЕДЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВЫРАБОТОК ПО КРЕПКИМ ПОРОДАМ
Цикличное проветривание с помощью воздухообменных вентиляторов при проведении подземных выработок заменяется непрерывным воздухообменом с учетом буровзрывной технологии проходческого комплекса и завершается очисткой газо-пылевоздушной смеси сжатием и аккумулированием газа от взрывов.
Ключевые слова: безопасность проведения выработок, буро-взрывомеханический комплекс, принудительный способ проветривания.
Большая стоимость и длительные сроки проведения подготовительных выработок, в основном, определяют эффективность горных предприятий. С ростом интенсивности добычных работ, определяемых потребностями промышленности, развитием техники, неизбежной интенсификацией всех видов производств, связанных с переработкой полезных рудных и нерудных ископаемых, предопределяют необходимость совершенствовать технику и технологию проведения подготовительных выработок, с целью обеспечения резкого увеличения скорости проведения подготовительных выработок, с одновременным снижением затрат и повышением безопасности ведения проходческих работ.
Если для условий угольных шахт, увеличение скорости проведения выработок по углю и средней крепости породам, решается совершенствованием традиционных техники и технологии проведения (комбайны и комплексы со стреловидными исполнительными органами, анкерная крепь, конвейеры, перегружатели, самоходные вагоны....), которые могут обеспечить
скорости проведения выработок до 1000 - 2000 м/мес.; то для существенного увеличения скорости проведения выработок по крепким породам, пока, не найдено безопасных — ни техники, ни технологических решений.
Мероприятия по безопасности работников шахт и рудников, находящихся в подземных условиях, регламентируются правилами безопасности (ПБ) и правилам технической эксплуатации (ПТЭ). Они учитывают многие факторы: температуру, влажность, содержание воздуха в выработках и необходимое количество кислорода и пыли в нём; систему разработок полезных ископаемых, горное давление на соответствующей глубине; систему проветривания подземных выработок; а также технологические изменения этих параметров во времени в процессе эксплуатации месторождения полезного ископаемого.
Способ проветривания забоев, проводимых подземных выработок с использованием буровзрывной технологии содержит принудительную подачу в тупиковую выработку свежего воздуха и отвод загрязнённого воздуха в режиме воздухообмена с помощью воздухообменных вентиляторов.
Развитие взрывомеханического непрерывного (поточного) способа проходки по крепким породам [патент РФ № 2513579 от 20.04.2014 г) и соответствующей техники сдерживается отставанием исследований по обеспечению безопасности работ, по осуществлению взрывомеханического отделения породы от массива и достижения эффективности непрерывного и устойчивого процесса обмена свежим воздухом газовоздушной смеси в призабойной зоне и промежуточных камерах проходческого комплекса.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности процесса проветривания горных выработок отказом от явно выраженной цикличности и приданием процессу проветривания выработки, в которой находится оборудование, характер непрерывности, за счёт отсоса регулируемым вентилятором газа из призабойной зоны и загазованного и запылённого воздуха из промежуточных камер по индивидуальным гибким (пластмассовым) трубопроводам с отверстиями.
Буровзрывомеханический способ скоростного проведения выработок по крепким породам осуществляется в следующей последовательности.
8.
а! в плане, б! в профиле, 61в сечении,
Ог а - расход газоотводящих трубопроводов, м/с. (За- расход свежего воздуха, подобаемого по трубопроводам в забой, м'/с Чь - количество свежего воздуха поступающего в забой по выработке, м /с,
1 - броневой лист,
2 - забойный щит,
3,5 - распределитель свежего воздуха, 4 - промежуточная камепра комплекса,
6 - опорный щит,
7 - трубопровод свежего воздуха, ■
8 - трубопроводы газоотвода,
9 - забойный скребковый перегружатель
Цикл операции проходки начинается с включения системы вентиляции, передвижки щитов на забой. Забойный щит, который находится у забоя, закреплён распорным устройством, включающим три опорных башмака и три гидроцилиндра, установленных через 120о по контуру забойного щита.
В забойном щите установлены две планшайбы: буровая планшайба с бурильными головками по количеству шпуров, буримых одновременно в двух вертикальных или горизонтальных секторах и зарядная планшайба для зарядки шпуров со шприцами-штоками, по количеству и месту положения точно соответствующими положению шпуров в секторах. Забойный щит закрыт со стороны забоя броневым листом с отверстиями, в которые свободно входят буровые штанги с коронками или шприцы-штоки зарядной планшайбы.
Планшайбы буровая и зарядная могут поворачиваться на 90 градусов при неподвижном забойном щите и броневом листе.
Планшайбы буровая и зарядная при выполнении операций бурения или заряжания шпуров смещены друг относительно друга на 90 градусов и поворот их осуществляется согласованно.
1 2 3 X 5 6 7 8
(К ■ы ■ I П"
■Н Н I :4 ^
ш м
Схема воздухообмена
Процесс бурения шпуров осуществляется в следующей последовательности: в вертикальных секторах буровая планшайба с бурильными головками устанавливается в вертикальной плоскости по оси выработки, включается гидропривод бурильных головок с пульта управления и одновременно обуривается забой в двух симметричных относительно оси выработки секторах, включая центральный шпур увеличенного диаметра, с одновременной интенсивной промывкой шпуров. После окончания бурения буровая планшайба отводится от забоя.
Осуществляется поворот буровой планшайбы и зарядной планшайбы на 90 градусов.
Обуривается забой в двух горизонтальных секторах в изложенной последовательности с интенсивной промывкой шпуров.
Скоростное бурение с интенсивной промывкой шпуров достигается вращательным способом с увеличенными скоростями и включает бурильные головки со штангами и коронками, армированными вставками из металлокерамического сплава на основе «Эльбора» (БИ3), а подачу на забой на длину буримых шпуров обеспечивает буровая планшайба.
Одновременное автоматизированное заряжание шпуров сначала в 2-х вертикальных, затем в 2-х горизонтальных секторах осуществляется зарядной планшайбой с комплектом зарядных устройств по количеству и по положению шпуров в 2-х вертикальных (горизонтальных) секторах забоя, которая может поворачиваться на 90 градусов относительно оси выработки (комплекса).
Операция процесса заряжания шпуров осуществляется в следующей последовательности.
Зарядная планшайба выдвигается на забой, шприцы-штоки свободно проходят в отверстия в броневом листе и максимально входят в шпуры вертикальных секторов забоя. С пульта управления включается плунжерный насос, подающий пластичное взрывчатое вещество (ВВ) в шпуры и заполняется пространство, затем по другим каналам подаётся уплотнительная забойка, заполняющая оставшуюся часть шпуров. Включается с пульта управления система промывки и вода очищает каналы от остатков ВВ и забойки.
Затем планшайбы забойная и буровая поворачиваются на 90 градусов и осуществляют заряжание шпуров ВВ горизонтальных секторов в изложенной последовательности.
Броневой лист, планшайбы буровая и зарядная устанавливаются в положение «подготовка к взрыву», при этом броневой лист закрывает планшайбы забойного щита - верхний сектор, а погрузочное окно (зона выгрузки) остаётся открытым.
Инициирование ВВ в шпурах осуществляется дистанционным беспроводным способом по заземлённым радиоканалам.
Отбойка породы и взрывание ВВ в шпурах в целесообразной последовательности осуществляется на броневой лист с отводом его от забоя под действием ударной волны взрыва.
В броневом листе имеются отверстия для прохода бурового инструмента или для автоматизированного заряжания шпуров и он может устанавливаться поворотом относительно оси выработки в положение «бурение-зарядка» или в положение «БВР», при этом в положении «бурение-зарядка» обеспечивается возможность выполнения операции «бурение» или «зарядка», а в положении «БВР» остаётся открытой со стороны забоя только зона выгрузки взорванной породы.
Снимается распор с забойного щита, гидродомкраты гидросистемы включаются на слив.
Включаются системы вентиляции: производится отсос воздуха из призабойной зоны и промежуточной камеры.
Производится взрывание в последовательности по паспорту БВР, на броневой лист забойного щита, которые под действием ударной волны вместе отходят от забоя к опорному щиту, центрируясь на телескопической корпусной балке; при этом силы, действующие на опорный щит от ударной волны, снижаются демпфирующим устройством на телескопической балке и гидродомкратами, включёнными на слив.
Повышение скорости проведения выработок по крепким породам достигается сокращением времени обуривания забоя (одновременное бурение большого количества шпуров с использованием вращательного способа с повышенными скоростями и с коронками из композита «Эльбор»); сокращением времени на заряжание шпуров, на взрывание их; и на проветривание выработок перед и после взрыва; сокращением частоты циклов и устойчивости технологического процесса.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Медведев И.Ф., Фещенко A.A., Одинец С.И. Механизация проведения горных выработок в крепких породах, М. Недра, 1982г., с.151
2. Бренер B.A., Жабин А.Б. Щеголевский М.М. и др. Щитовые проходческие комплексы, / В.А. Бренер, А.Б. Жабин, М.М. Щеголевский, Ал.В. Поляков, Ан.В. Поляков // Учебное пособие для студентов вузов, М. МГГУ, 2009г., с.447.
3. Мигин Л.А. Войцеховская Ф.Ф., Димов Л.П. и др. Проходческий комбайн по крепким породам с гидроударным исполнительным органом // «Физические проблемы разработки полезных ископаемых», № 3, 1979 г., с.111-113.
4. Левин А.М. Лапгев А.Г. Проходческий комплекс «Союз-19», «Уголь Украины», № 3, 1979, с.15-17.
5. Незамегдинов А.Б. Способ проходки горных выработок, // Авторское свидетельство СССР № 1757265 (Т), 1992г.
6. Медведев И.Ф. Режимы бурения и выбор буровых машин, М. Недра, 1986г., с.223.
7. Рожин В.В. Машина проходческая // Патент РФ № 2242898 от 20.02.2012, Б.И. № 27. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Габов Викгор Васильевич — доктор технических наук, профессор, Незамегдинов Айдар Бариевич — сотрудник, кандидат технический наук, старший научный сотрудник, [email protected], Рябинин Дмигрий Вадимович, аспирант,
Ганиев Ильсур Илгизович — аспирант, [email protected], Национальный минерально-сырьевой университет «Горный».
UDC 622.26.023.23: 658.011.54
DRILLING, BLASTING AND MECHANICAL COMPLEX FOR HIGH-SPEED ARRANGEMENT OF UNDERGROUND MINES IN STRONG ROCKS
Gabov Viktor Vasil'evich, Doctor of of Engineering Sciences, Professor, Mineral Resources University (University of Mines), Russia,
Nezametdinov Ajdar Barievich, contributor, Candidate ofEngineering Sciences, senior research scientist, e-mail: [email protected], Mineral Resources University (University of Mines), Russia,
Rjabinin Dmitrij Vladimirovich, Postgraduate student, Mineral Resources University (University of Mines), Russia,
Ganiev Ilsur Ilgizovich, Postgraduatestudent, e-mail: [email protected], Mineral Resources University (University of Mines), Russia.
Continuous air change replaces cyclical ventilation by applying air changing ventilator when arrangement of underground mines with account for drilling-and-blasting technology tunneling system and accomplish cleaning gas-air-coal mixture by compression and accumulation storage of gas explosions.
Key words: safety of underground mines, drilling, blasting and mechanical complex, constraind ventilation method.
REFERENCES
1. Medvedev I.F., Feshhenko A.A., Odinec S.I. Mehanizacija provedenija gornyh vyrabotok v krepkih porodah (Mechanization conduct of excavations in hard rock), Moscow, Nedra, 1982, p.151.
2. Brener V.A., Zhabin A.B., Shhegolevskij M.M. I dr. Shhitovye prohodcheskie kom-pleksy (Panel passical systems) / V.A. Brener, A.B. Zhabin, M.M. Shhegolevskij, Al.V. Pol-jakov, An.V.Poljakov // Uchebnoe posobie dlja studentov vuzov, Moscow. MGGU, 2009. p. 447.
3. Mitin L.A. Vojcehovskaja F.F.b Dimov L.P. i dr. Prohodcheskij kombajn po krepkim porodam s gidroudarnym ispolnitel'nym organom (Continuous miner hard rock with hy-droshock Executive body)// «Fizicheskie problemy razrabotki poleznyh iskopaemyh», No 3b 1975, p. 111-113.
4. Levin A.M., Laptev A.G. Prohodcheskij kompleks «Sojuz-19» (Tunnel complex "Soyuz-19"), «Ugol' Ukrainy», No 3, 1979, p. 15-17
5. Nezametdinov A.B. Sposob prohodki gornyh vyrabotok (Method of sinking mines) // Avtorskoe svidetel'stvo USSR No 1757265 (T), 1992.
6. Medvedev I.F. Rezhimy burenija i vybor burovyh mashin (Drilling mode and selection of drilling machines), Moscow, Nedrab 1986. p. 223
7. Rozhin V.V. Mashina prohodcheskaja (Tunneling Machine)// Patent RF № 2442898 ot 20.02.2012, B.I. No 27.
