ЗАНЯТИЕ №3
Выбор типа, расчет производительности и количества буровых станков
1. Выбор типа буровых станков. При подготовке крепких горных пород к выемке буровзрывным способом для размещения взрывчатых веществ в массиве необходимо бурить скважины. Физико-механические свойства горных пород значительно различаются. Поэтому для бурения взрывных скважин применяются несколько типов буровых станков, отличающихся характером воздействия на забой скважины. Выбор типа бурового станка зависит от свойств горных пород. Для оценки свойств горных пород применительно к бурению взрывных скважин используется относительный показатель «трудности бурения породы» - Пб, который определяется по выражению
,
где 
– предел прочности породы при сжатии, МПа;
– предел прочности породы на сдвиг, МПа;
– плотность породы, т/м3.
По показателю Пб породы разделены на 5 классов:
I класс – легкобуримые породы (
= 1-5);
II класс – породы средней трудности бурения (
= 5,1-10);
III класс – труднобуримые породы ( = 10,1-15);
IV класс – весьма труднобуримые породы ( = 15,1-20);
V класс – исключительно труднобуримые породы ( > 20).
Наименования пород, относящихся к тому или иному классу, приведены в табл. 3.
Таблица 3
Классификация пород по относительному показателю
«трудности бурения породы»
| Класс пород |
| Наименование пород | |
| Легкобуримые | 1-5 | Бурые и каменные угли, плотные глины, гипс, соли, мергель, сланцы, неплотные известняки, аргиллиты и алевролиты средней плотности | |
| Класс пород |
| Наименование пород | |
| Средней трудности бурения | 5,1-10 | Известняки, сланцы, слабо сцементированные песчаники, апатито-нефелиновые руды, доломиты, выветренные габбро, сиениты | |
| Труднобуримые | 10,1-15 | Диориты, габбро, окремнелые известняки, средние граниты, гранодиориты, окварцованные известняки | |
| Весьма труднобуримые | 15,1-20 | Граниты, роговики, кварциты, диабазы, гранито-гнейсы, скарны, гранодиориты, пегматит | |
| Исключительно труднобуримые | >20 | Базальты, джеспилиты, андезиты, диориты | |
В зависимости от принадлежности горных пород к тому или иному классу, применяются следующие типы буровых станков:
- легкобуримые – станки вращательного бурения резцовыми коронками (шнековое бурение) – СБР ( =1-5);
- средней трудности бурения и труднобуримые – станки вращательного бурения шарошечными долотами (шарошечное бурение) – СБШ ( =5,1-15);
- весьма труднобуримые – станки ударно-вращательного бурения погружными пневмоударниками (пневмоударное бурение) – СБУ ( =15,1-20);
- исключительно труднобуримые – станки термического (огневого) бурения – СБО ( > 20).
На рис. 26 представлен общий вид бурового станка шарошечного типа, а на рис. 27 показаны варианты шарошечных долот.
Производительность бурового станка
Сменная производительность бурового станка определяется по формуле
, м/см,
где 
– продолжительность смены, ч, (
= 8ч);
, 
– продолжительность выполнения соответственно основных и вспомогательных операций, приходящихся на 1м скважины, ч;
– коэффициент использования сменного времени.
,
где 
– техническая скорость бурения, м/ч.
Техническая скорость бурения в проектной и производственной практике рассчитывается для конкретной модели бурового станка. В каждом типе станков выпускаются несколько моделей, отличающихся диаметром, глубиной буримых скважин, усилием подачи, частотой вращения бурового инструмента и другими техническими характеристиками. Выбор модели бурового станка зависит не только от свойств горных пород, но и от модели применяемого экскаватора, высоты уступа, требуемой кусковатости и других факторов. В настоящем задании модель бурового станка задается. Соответственно техническая скорость бурения не рассчитывается, а берется из табл. 4.
Рис. 26. Общий вид бурового станка шарошечного типа
Рис. 27. Основные типы шарошечных долот:
а) – зубчатое; б), в) – штыревые с клиновидной и
сферической формой рабочей поверхности
твердосплавных зубьев;
г) - комбинированное
Таблица 4
Техническая скорость бурения
| Модель бурового станка | Диаметр скважины, мм | Показатель 
| Техническая скорость бурения, м/ч | Масса станка, т |
| 2 СБР-125-24 | 2-3 3-4 4-5 | 18-22 15-18 8,5-12 | ||
| СБР-160А-24 | 2-3 3-4 4-5 | 25-30 20-25 14-16 | ||
| 5СБШ-200-36 | 5-8 8-12 12-14 14-16 | 10-12 7,2-8,6 5,8-6,7 3,8-4,9 | ||
| 5-8 8-12 12-14 14-16 | 9,1-10 6,6-8,3 5,0-6,1 3,4-4,2 | |||
| СБШ-250МНА-32 СБШ-250-55 СБШ-270ИЗ | 10-12 12-14 14-16 | 11-12 9,1-10,5 5,9-6,9 | 71,5 | |
| 10-12 12-14 14-16 | 10-11 8,1-9,3 5,1-6,0 | |||
| СБШ-320-36 | 10-12 12-14 14-16 16-18 | 12-13 10-11 7,2-8,3 6,3-7,0 | ||
| СБУ-125А-32 СБУ-125А-24 | 12-14 14-16 | 6-7 5-6 | 9,9 8,5 | |
| СБУ-125У-52 | 14-16 16-18 | 6-7 5-6 | 13,5 |
Техническая скорость термического бурения при > 20 и при использовании в качестве окислителя – воздуха составляет 3-10 м/ч.
Продолжительность выполнения вспомогательных операций принимается равной:
Коэффициент использования сменного времени находится по формуле
,
где 
, 
, 
– соответственно продолжительность подготовительно-заключительных операций, регламентированных перерывов, внеплановых простоев в течение смены, ч.
Величины 
и 
нормируются на карьерах и составляют в сумме 0,5-1 ч.
Величина 
определяется на основании хронометражных наблюдений и для учебных расчетов принимается равной 0,5ч.
Годовая производительность бурового станка
, м/год,
где 
– число рабочих смен в сутки (
= 2);
– число рабочих дней станка в году (270).
3. Рабочий парк буровых станков (количество буровых станков в работе) рассчитывается по формуле
, шт.,
где 
– годовой объем горных пород, обуриваемых данным типом буровых станков, м3;
– выход взорванной горной массы с 1 м скважины, м3.
Задание: выбрать буровой станок, рассчитать производительность и количество станков. Исходные данные представлены в табл. 5.
Контрольные вопросы:
1.С какой целью определяется показатель «трудности бурения породы»?
2.Какой принцип воздействия на забой скважины у станков различного типа?
3.Как удаляется буровой шлам из скважины при бурении у станков
различного типа?
4.Как расшифровывается аббревиатура моделей буровых станков?
Таблица 5
Исходные данные для выполнения задания третьего занятия
| Номер варианта | Наименование месторождения, карьера | Название горной породы |  , МПа
|  , МПа
|  ,
т/м3
|  , м3/м
|
| Березовское (Кузбасс) | Алевролит карбонатный | 92,0 | 23,0 | 2,97 | ||
| Бачатское | Песчаник | 62,0 | 15,0 | 2,51 | ||
| Разрез Кедровский | Алевролит | 75,0 | 18,3 | 2,60 | ||
| Разрез Красногорский | Алевролит | 64,5 | 12,7 | 2,55 | ||
| Разрез Томусинский | Конгломерат | 72,0 | 18,0 | 2,50 | ||
| Разрез Коркинский | Аргиллит карбонатный | 82,5 | 20,5 | 2,34 | ||
| Харанорское | Аргиллит | 40,0 | 9,8 | 1,90 | ||
| Высокогорское | Боксит | 86,0 | 21,5 | 3,0 | ||
| Ковдорское | Руда апатитовая | 125,0 | 25,0 | 3,6 | ||
| Коршуновское | Руда мартитовая | 119,0 | 23,8 | 3,5 | ||
| Лебединское | Кварцит железистый | 178,0 | 35,6 | 3,1 | ||
| Оленегорское | Гнейсы | 115,0 | 23,0 | 2,73 | ||
| Мончегорское | Диабаз | 167,0 | 33,4 | 3,04 | ||
| Апатиты | Апатитовая руда | 106,0 | 21,2 | 3,3 | ||
| Баженовское | Серпентинит | 95,0 | 23,6 | 2,6 | ||
| Расвумчоррское | Пятнистая руда | 92,5 | 22,9 | 2,8 | ||
| Фоминское | Мрамор | 78,0 | 19,4 | 2,7 | ||
| Гусихинское | Гранит | 144,0 | 28,7 | 2,66 | ||
| Саватеевское | Пегматит | 134,0 | 26,8 | 2,56 | ||
| Карьер Журавка | Габбро | 147,0 | 29,4 | 2,94 | ||
| Стойленское | Кварцит | 3,2 | ||||
| Кедровско-Крохалевское (разрез Черниговский) | Аргиллиты алевролиты | 2,38 | ||||
| Костомукшское | Кварцит | 2,4 | ||||
| Разрез Междуреченский | Песчаник | 2,55 | ||||
| Сорское | Медная руда | 2,8 |
С 1 по 15-ый вариант – 
= 5 млн.м3/год,
с 16 по 25-ый – 8 млн.м3/год.