О перспективах применения на открытых горных работах зарубежных мобильных буровых установок с г (стр. 1 из 2)
О перспективах применения на открытых горных работах зарубежных мобильных буровых установок с гидравлическими перфораторами
Начиная с 60-х годов, научно-технический прогресс в области бурения на карьерах СССР базировался, в основном, на создании и использовании мощных высокопроизводительных станков вращательного действия и шарошечных долот, которые раньше использовались лишь для бурения скважин на нефть и газ.
В результате к началу 90-х годов шарошечное бурение стало основным на карьерах, при этом наиболее распространенным буровым станком как в России, так и в странах СНГ стал СБШ-250 с диаметром бурения скважин 250 мм. Общий буровой парк на предприятиях черной и цветной металлургии, странах СНГ в начале 90-х годов составлял около 700 ед., из них более 600 единиц были станки СБШ-250. За прошедшие годы общая картина мало изменилась.Буровые станки с другими диаметрами скважин не находили широкого применения, поэтому их техническая база развивалась слабо.
В настоящее время горнодобывающая промышленность России претерпевает определенные изменения. Наметилась тенденция приоритетного освоения небольших месторождений с коротким сроком возврата инвестиций, в основном, в золотодобывающей промышленности и в ряде других отраслей с наиболее дефицитным сырьем.
Первостепенное значение стало уделяться качеству добываемого сырья и селективным методам добычи, с уменьшенными выемочными параметрами добычных работ (высота уступа, ширина рабочей площадки, ширина буровой заходки и прочее).
В этих условиях возникает необходимость уменьшения параметров и единичной мощности добычного и бурового оборудования. Возрастают требования к его мобильности при сохранении высокой производительности, позволяющие иметь необходимый маневр техники при отработке нескольких участков одного месторождения с разными содержаниями полезного компонента, или последовательной отработки нескольких мелких месторождений или параллельной отработки сближенных участков одного месторождения.
Это дает возможность одним и тем же комплексом оборудования выполнять большой объем работ и минимальными средствами обеспечивать управление качеством поступающей на переработку руды.
В то же время отечественная промышленность не в состоянии полностью удовлетворить потребность горнодобывающих предприятий в мобильном, высокопроизводительном буровом оборудовании, позволяющим бурить скважины уменьшенного диаметра (50 - 200 мм).
Выпускаемые отечественной промышленностью устаревшие станки СБУ 100, 125, предназначенные для бурения скважин диаметром 100 - 125 мм не могут сравниться ни по производительности, ни по надежности с зарубежными буровыми станками ударно-вращательного бурения оснащенных гидравлическими перфораторами. Здесь следует отметить, что бурение пневматическими перфораторами уступает гидравлическому не только по производительности, но и по энергетическим затратам. Так, по экспертной оценке, энергетические затраты при пневматическом бурении в 4-7 раз выше, чем при гидравлическом.
Более низкая, по сравнению с зарубежными аналогами производительность станков ударно- вращательного бурения, объясняется, как невысокими эксплуатационными качествами отечественного оборудования, так и более низкой скоростью бурения (чистой скоростью проникновения в породу).
При этом существует широкий спектр видов работ, где более выгодно использовать станки ударно-вращательного бурения с малым диаметром бурового инструмента (до 150 мм). Данное оборудование является более предпочтительным, по сравнению со станками шарошечного бурения при в следующих случаях:
- при относительно небольших масштабах карьеров;
- при выемке крупноблочных труднодробимых пород;
- при разработке сложноструктурных месторождений;
- при выемке маломощных рудных тел;
- при высокой ценности разрабатываемых руд;
- при отработке месторождений нагорного типа;
- при гражданском и промышленном строительстве;
- при стоительстве внутрикарьерных и подъезных дорог;
- при опережающей выемке приповерхностных участков несторождений с подземным способом малыми карьерами или последующем погашении приповерхностных камерных целиков;
- на вспомогательных и прочих работах (заоткоска уступов, дробление негабарита, создание экранирующих щелей, погашение карьерных рудоспусков и т.д.).
Необходимость применения на малых карьерах менее дорогостоящего и энергоемкого оборудования очевидна, однако следует отметить, что благодаря высокой производительности лучшие образцы зарубежных станков ударно-вращательного бурения оснащенных гидроперфораторами могут успешно применяться и при достаточно больших объемах добываемой горной массы (до 3 - 5 млн. м3/год). Высокая производительность буровых станков обеспечивается как за счет скорости бурения (чистой скорости проникновения в породу), так и за счет сведения к минимуму вспомогательных и подготовительных операций. Чистая скорость бурения данных станков при одинаковом диаметре бурового инструмента в 2-3 раза выше, чем у станков, оснащенных погружными пневмоударниками. Сравнительная характеристика скоростей проникновения в породу гидравлического и пневматического бурения представлена на рис. 1, 2.
| Рис. 1. Скорость проникновения в породу при ударно- вращательном бурении как функция буримости горной породы (DRI) и диаметра скважины |
 |
Тип перфоратора фирмы "Тамрок" (Ж скважины)
1 - HL 438 (Ж 38 мм), HL 500 (Ж 51 мм), HL 600 (Ж 64 мм)
2 - HL 438 (Ж 51 мм), HL 500 (Ж 64 мм), HL 600 (Ж 76 мм), HL 1000 (Ж 89 мм)
3 - HL 438 (Ж 64 мм), HL 500 (Ж 76 мм), HL 600 (Ж 89 мм), HL 1000 (Ж 102 мм)
4 - HL 438 (Ж 76 мм), HL 500 (Ж 89 мм), HL 600 (Ж 102 мм), HL 1000 (Ж 115 мм)
5 - HL 1000 (Ж 127 мм)
| Рис. 2. Скорость проникновения в породу при бурении с погружными пневмоударниками как функция от буримости горной породы (DRI), операционного давления пневмо- ударника и диаметра скважины |
 |
*Буримость горных пород в представленных выше диаграммах характеризуется Индексом Буримости (DRI). Данный индекс имеет широкое распространение в мировой практике горного производства. Индекс буримости для различных горных пород приведен на рис.3.
Повышению эксплуатационной производительности буровых установок оснащенных гидравлическими перфораторами способствует минимизация времени затрачиваемого на подготовительные и вспомогательные операции. При бурении установками оборудованными системой автоматического наращивания штанг, обладающей хорошей проходимостью соотношение чистого времени бурения к времени на подготовительные операции может быть принят равным 65/35.
В табл.1 приведена циклограмма бурения 30 метровой скважины Ж 102 мм в сланцах при использовании штанг длиной 6,1 м буровой установкой СНА - 1100 фирмы Тамрок (Финляндия).
Таблица 1.
Циклограмма бурения скважины установкой СНА - 1100 фирмы "Тамрок"
| Операции | Время |
| Перемещение на следующую скважину | 1'00'' |
| Установка манипулятора и податчика | 0'30'' |
| Бурение 1-ой штангой (5,6 м) | 3'00'' |
| Добавление 2-ой штанги (6,1 м) | 0'35'' |
| Бурение 2-ой штангой (6,1 м) | 3'00'' |
| Добавление 3-ей штанги (6,1 м) | 0'35'' |
| Бурение 3-ей штангой (6,1 м) | 3'05'' |
| Добавление 4-ой штанги (6,1 м) | 0'35'' |
| Бурение 4-ой штангой (6,1 м) | 3'05'' |
| Добавление 5-ой штанги (6,1 м) | 0'35'' |
| Бурение 5-ой штангой (6,1 м) | 3'10'' |
| Подача назад | 0'10'' |
| Свинчиваие бурового става | 3'00'' |
| Тампонирование скважины | 0'10'' |
| Полное время цикла | 22'30'' |
| Длина скважины | 30 м |
| Производительность бурения (за один цикл) | 80 м/час |
| Время бурения (68%) | 15'20'' |
| Время на подготовительные операции | 7'10'' |
Эксплуатационная производительность буровых станков ударно-вращательного бурения, оснащенных гидроперфораторами приведена на рис.4.
| Рис. 4. Производительность станков ударно-вращательного бурении как функция от скорости проникновения в породу |
 |
*Как видно из данной диаграммы произ-водительность станков оборудованных гидро-перфораторами по породам средней крепости составляет 35-40 м/час. [ Следует обратить внимание читателей на неточность, допущенную автором в опубликованной в журнале "Колыма" (№1 за 1996 год) в статье "О расширении области применения комплексов самоходного оборудования при разработке сложноструктурных месторождений.", где ошибочно указано, что 35-40 м/час является технической скоростью бурения станков (стр 49.), в то время как техническая скорость бурения станков (или чистая скорость проникновения в породу) при обуривании пород средней крепости значительно выше указанной величины.
Уменьшение диаметра бурения при разработке труднодробимых крупноблочных пород является единственной действенной мерой, позволяющей добится необходимого размера куска при отбойке и снизить выход негабарита. Зависимость между диаметром скважин и линейным размером куска отбитой породы приведена на рис. 5.
Использование мобильной гидрофи-цированной буровой техники позволяет производить качественную выемку руды при разработке сложноструктурных месторождений, отличающихся высокой изменчивостью пространственного распределения полезного компонента, и рудных тел малой мощности, требующих селективной выемки. О широком распространении технологии селективной выемке за рубежом свидетельствует тот факт, что высота уступа на карьерах на добычных работах не превышает 7 - 8 м, составляя в основном 3 - 5 м.