CC BY
11
И 3 В Е СТИя
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО
ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
1966
Том 146
О ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КОЛОНКОВЫХ СВЕРЛ
/8
3
ч>
I
г /г
10
8
$
Л, Т. дворников
(Представлена кафедрой горных машин, рудничного транспорта и горной механики)
Для бурения одного шпура глубиной I со скоростью бурения V необходимо затратить время
¿п = — , мин. Р V
Как I, так и V— величины переменные, а поэтому ¿р может изменяться в большом диапазоне.
Средняя глубина шпуров, используемая при проведении подготовительных выработок, в настоящее время составляет 1,8—2,0 м. Однако
в некоторых случаях при-¿р меняются шпуры глуби-
ной как 1 му так и 3,5 м.
Скорости бурения имеют значительно больший диапазон от 50 — 100 мм/мин до 4000 мм /мин и более.
На рис. 1 представлены зависимости изменения времени, расходуемого па собственно бурение, от скорости бурения для различных по глубине шпуров [1]. Анализ этих зависимостей показывает, что:
1. При постоянной глубине шпуров увеличение скорости бурения приводит к нелинейному обратно пропорциональному уменьшению времени бурения. Так, для 1 = 2 м увеличение скорости бурения с 0,4 до 0,5 м/мин, т. е. на 0,1 м/мин дает уменьшение времени
1
1 "Щ Ё: / /)
еч&м
V е= гом етм
к е-з\
О Г 15 20 2 5 Во 13 Ь.О
Скорость бур&ния, м/мин
Рис. I. Влияние скорости бурения и глубины шпуров на время бурения
бурения шпура ПО
1 мин, а увеличение скорости бурения с 2 ж/мин до
4 м/мин, т. е. 'йа 2 м/мин дает уменьшение времени бурения лишь на 0,5 мин.
2. Увеличение скорости бурения выше 2-х метров в -минуту практически не приводит к сколько-нибудь значительному уменьшению времена бурения. Так как время вспомогательных операций при работе колонковыми электросверлами величина довольно значительная (4—8 мин), то увеличение скорости бурения выше 1,5—2,0 м/мин не может дать заметного увеличения производительности.
3. Глубина шпуров оказывает на время бурения существенное влияние при малых скоростях бурения, при больших скоростях бурения это влияние значительно уменьшается.
Производительность бурильной машины ф в шпурах, пробуренных за единицу времени, определится как
здесь ¿х — время вспомогательных операций.
Согласно данным Алимэва О. Д. время вспомогательных операций [2] включает в себя несколько составляющих:
Ъ = Ь + Ъ + Ъ +
где — время на установку бурильной машины для бурения каждого шпура и начало забуривания; t■1 — время, затрачиваемое на извлечение бурового инструмента из шпура;
¿з — время на смену бурового инструмента;
— прочие вспомогательные операции, связанные с включением и выключением машины, смазкой ее, подачей воды для промывки шпура и т. д.
На основании многочисленных хронометражных наблюдений за работой колонковых сверл ЭБК-2М и ЭСГП-4, проведенных КузНИУИ [3], а также Томским политехническим институтом, установлено, что на все вспомогательные операции, связанные с производством одного шпура колонковым электросверлом, затрачивается от 4 до 12 мин. в зависимости от способа установки сверла в забое. При установке сверла на стреле манипулятора погрузочной машины, время вспомогательных операций составляет от 4 до 8 мин.
На рис. 2 представлена'зависимость производительности бурильной машины от времени, идущего на собственно бурение для различных по величине затрат времени па вспомогательные операции.
Из рис. 2 видно, какое большое влияние на производительность бурильной машины оказывает время вспомогательных операций. Так, при £ х = 8 мин, производительность бурильной машины, как бы мы не увеличивали скорость бурения, независимо от глубины шпура, не может быть выше 0,125 шп/'мип. При tx ^ 2 мни та же производительность может быть достигнута при скорости бурения 0,25 м/мин (для 1= 1,6 м) или 0,35 м/мин (для 1 = 2 м).
В зависимости от времени вспомогательных операций теоретическая, максимально возможная производительность бурильных машин выражается кривой
1
Ята'х = "Г (РИС* 3' КРиваЯ /).
'х
Практически при скорости бурения 2 м/мин для глубины шпура 2 м производительность бурильной машины выразится кривой 2 (рис. 3).
Время со$стВдн*о бурения2 мин
Рис. 2. Влияние времени собственно бурения и времени вспомогательных операций на производительность бурильной ма'шины
2.0
—<
/
г
время
к В
Вспомогательных
8
операции,
/О мин.
Рис. 3. Производительность бурильной машины: 1 — при весьма большой скорости бурения и 2 — при скорости бурения 2 м/мин
Отсюда видно, что производительность бурильной машины не может быть выше 1 шп/мин, даже при I х = 0. При I х более 2 мин разница между теоретически возможной производительностью и производительностью при V = 2 м!мин и 1 = 2 м несущественна. Для малых значений ¿х <2 мин эта разница значительно увеличивается.
Таким образом, при уменьшении времени вспомогательных операций до 1 мин и менее на 1 шпур значительным резервом повышения производительности бурильных машин может быть увеличение скорости бурения более 2 м/мин.
Для каждого забоя характерен определенный паспорт буровзрывных работ. Количество шпуров обусловливается площадью сечения забоя, крепостью буримых пород и интенсивностью применяемого ВВ.
Рис. 4. Влияние производительности бурильной машины и числа шпуров на время обуривания забоя
В практике буровзрывных работ число шпуров одного забоя п в зависимости от указанных факторов может изменяться от 10 и до 100. Время обуривания забоя, таким образом, определится как
я
/ = — мин; (2)
<2
здесь С} — производительность бурильной машины, ши/мин.
Однако чаще всего для обуривания забоя используют не одно сверло, а два, или даже четыре (что, впрочем, встречается очень редко из-за отсутствия необходимых установочно-подающих приспособлений).
Если обозначить число бурильных машин через М, то формула (2) примет вид:
и = — . (3)
(¿м ;
8. Заказ 1087.
113
На рис. 4 представлена зависимость времени обуривания забоя от производительности бурильных машин для различных количеств шпуров в забое. Во всех случаях М нами принималось равным 2.
Из рис. 4 можно заметить, что при обуривании любого по площади забоя бурильными машинами, имеющими производительность 0,6 и более шп/мип, время на бурение не превышает 1 часа.
На основании многочисленных хронометражных наблюдений, проведенных ЦНИИподземшахтосгроем [4], КузНИУИ [3], Томским политехническим институтом [5] и др., установлены соотношения по затратам времени между отдельными операциями проходческого цикла (табл. 1). В среднем можно считать, что на операцию бурения расходуется 30% общего времени цикла.
Основываясь на этом, на рис. 5 построены зависимости изменения скорости подвигания забоя от времени, затрачиваемого на обуривание
а
Рис. 5. Влияние времени обуривания забоя и глубины шпуров на скирость проведения выработок
забоя при применении различных по глубине шпуров. Эти зависимости выражаются формулой
Лу, 60-30- 1-киш Лг 1080-/-А7//Й
™ =--25-24 =-, м месяц,
100-Л t,
киш — коэффициент использования шпура,
25, 24 — количество дней в месяце и количество часов в сутках (нами принимается четырехсменный рабочий день). Коэффициент использования шпура нами принят равным 0,8 [6]. При затратах времени на обуривание забоя 4 часа и более скорость проведения выработок не может быть более 100 м/месяц. Для проведения выработок со скоростями 200 и более метров в месяц, время на обуривание забоя не должно превышать 2-х часов. 114
Из графиков, изображенных на рис. 1, 2, 4 и 5, можно составить диаграмму изменения скорости проведения подготовительных выработок в зависимости от производительности бурильных машин, применяемых в забое. Анализируя эту диаграмму (рис. 6), можно прийти к ряду выводов, весьма важных для отыскания путей увеличения темпов проведения выработок.
1. Для успешного решения задач, поставленных перед угольной и горнорудной промышленностью семилетним планом развития народного хозяйства СССР и Программой КПСС, средние темпы проведения выра-
Время асГуро^сгрия зснГоя, /ним Время со£с/л£емо ¿урещя ,
Рис. б. Диаграмма, связывающая скорость проведения выработок с производительностью бурильных машин
боток должны быть увеличены до 300—500 лг/месяц [7]. Такие скорости проведения выработок могут быть обеспечены бурильными машинами, имеющими производительность 0,3 шпура/мин и более.
2. Для забоев большого сечения производительность бурильных машин оказывает более существенное влияние на скорость проведения выработок, чем для забоев меньшего сечения.
3. При одной и той же производительности бурильной машины и для одинаковых по сечению забоев скорость проведения выработок в значительной степени зависит от применяемой глубины шпура. Так, для выработки, имеющей 40 шп при производительности бурильной
8*. 115
машины 0,35 ши/мин, увеличение глубины шпура с 2 до 2,4 м дает прирост скорости подвигания выработки на 50 л^/месяц. Чем выше производительность бурильной машины, тем значительней влияние глубины шпура на скорость проведения выработок.
Таблица 1
Процент времени, идущего на отдельные операции проходческого цикла, от общего времени цикла
Источники данных бурение шпуров заряжание, взрывание и проветривание уборка породы погрузочными машинами крепление настилка временного пути
ЦНИИподземшахтострой [4] 28,0 9,3 37,5 25,2
[8] для / — 4—6 30,0 10,0 40,0 20 ,0
КузНИУИ [3] 45—64 6,6—7,5 17,5—30 12 — i 7 4—6
ЦЕХИН М. К. [5] 45-65 10-15 20—45
Таким образом, с увеличением производительности бурильных машин применение более глубоких шпуров весьма целесообразно.
4. Для забоев, имеющих число шпуров более 40, скорости проведения выработок более 200 .и/месяц могут быть получены лишь при производительности бурильных машин более 0,4 шп/мин. Отсюда следует, что время вспомогательных операций по обслуживанию сверла не должно быть более 2 мин.
ЛИТЕРАТУРА
1. О. Д. А л и м о в, И. Г. Басов, В. Ф. Горбунов, Д. Н. Маликов. Бурильные машины. Госгортехиздат, 1960.
2. О. Д. А л и м о в. Об оценке качества машин для бурения шпуров. Известия ТПИ, том 108, 1959.
3. А. Н. Волков. Исследования в области создания высокопроизводительных электросверл по породе. Сб. «Исследования по вопросам механизации горных работ и автоматики», КузНИУИ. № 6, Госгортехиздат, 1959.
4. X. И. А б р а м с о и, В. А. Румянцев. Область применения и экономическая эффективность вращательного бурения шпуров. ЦНИИподземшахтострой, Труды института, выпуск 1, Госгортехиздат, 1962.
5. М. К. Цехин. Исследование буровзрывных работ и повышение их эффективности при проведении горизонтальных выработок, по породе на шахтах Прокопь-евского рудника. Кандидатская диссертация, Томск, 1955.
6. Э. О. М и н д е л и. Буровзрывные работы при проведении горных выработок. Госгортехиздат, 1960.
7. Н. Д. Скоба, В. Г. П о л о ж е и к о. Скоростное проведение горизонтальных выработок в крепких породах. Госгортехиздат, 1962.
8. X. И. А б р а м с о н. Резервы повышения производительности труда проходчиков и скорости проведения горизонтальных выработок буровзрывным способом. «Подземное строительство», Госгортехиздат, 1961.
