Материал: Недин В.В. Буровзрывные работы учебное пособие для студентов горных вузов и факультетов

28 Горные породы и буровые работы

Ру

Сила Р" по величине равна -у. Тогда, произведя соответствующие пре-

2/i

где 7? — число лезвий в головке-бура.

При числе ударов в минуту п скорость бурения в 1 мин. будет

Площадь забоя шпура

гс Ь2

Объем породы, выбуриваемой в 1 мин.

^мин ~ S3l.

Работа одного удара при числе лезвий 7?

Практически расход работы будет больше, так как здесь не учтены вред­ ные сопротивления движению и повторное дробление породы, величина ко­ торого зависит от конструкции инструмента и степени его затупления.

Если принять, что степень затупления учитывается коэффициентом т]з, угол заточки и конструкция инструмента — коэффициентом т]4, а вредные со­ противления — коэффициентом т|В, то расход мощности составит

Работа разрушения, отнесенная к единице объема

Это соответствует разрушению со свободной поверхностью инструментом, у которого аи < ct0-

Вращательное бурение

При вращательном бурении буровой инструмент вращается

с определенной окружной скоростью и одновременно получает осевое давление. Для вращательного бурения шпуров применяют электросверла. Под воздействием осевого давления резец внед­

ряется в породу, а под воздействием окружного усилия срезает или скалывает породу тонкими слоями.

Производительность вращательного бурения в основном за­ висит от режима работы бурильных машин, который определяет­ ся сочетанием следующих главных факторов: а) числа оборотов шпинделя; б) скорости подачи бура; в) величины осевого давле­ ния и г) способа удаления разрушенной резцом породы. Перечи­ сленные факторы находятся во взаимозависимости с потребля­ емой мощностью бурильной машины. Выбор наивыгоднейшего режима вращательного бурения сводится к определению числа оборотов шпинделя, величины осевого давления и способа уда­ ления разрушенной породы, обеспечивающих при заданной мощ­ ности наибольшую скорость бурения.

По В. Г. Михайлову1, при применении резцов формы № З21 зависимости между основными параметрами вращательного бу­ рения могут быть выражены следующими простыми формулами:

гдеРр —усилие подачи на резце; Np— мощность на резце;

Рш—усилие подачи на шпинделе электросверла; Л/ш— мощность на шпинделе электросверла; п —число оборотов шпинделя;

а •— временное сопротивление породы смятию;

s —подача резца на один оборот, приходящаяся на перо; jx —0,5—0,9— коэффициент трения победита о буримую породу;

1 В. Г. Михайлов. Сверление шпуров, Металлургиздат, 1947. 2 См. гл. III, стр. 38.

а— ширина затупленной площадки на периферии главной коронки резца;

Рх и Nх — соответственно добавочное усилие и добавочная мощ­ ность, создаваемые глубиной и углом наклона шпура,

с учетом свойств пород.

Приведенные зависимости—линейные. Однако исследования различных режимов бурения показали, что зависимости между параметрами вращательного бурения часто более сложны.

Опытными работами ДонУГИ установлено, что процесс раз­ рушения угля и породы при бурении электровращательными бу­

рильными машинами является скачкообразным. Вначале, при не­ больших усилиях (область упругих деформаций), сохраняется линейная зависимость глубины вдавливания от величины прило­ женного усилия. В дальнейшем (за пределами упругих деформа­ ций) при относительно небольшом увеличении усилия подачи глубина вдавливания резко возрастает. Существует определен­ ный предел пропорциональности (рис. 3), при достижении кото­ рого рост осевого давления не приводит к пропорциональному росту глубины вдавливания. Из этих данных (видно, что бурение должно производиться при осевом давлении, превосходящем пре­ дел упругости.

Опытные работы в лабораторных и производственных услови­ ях показали, что с увеличением числа оборотов шпинделя произ­

водительность бурения растет до определенного предела; даль­ нейшее увеличение числа оборотов, наоборот, приводит к сниже­ нию производительности. С увеличением числа оборотов шпинде­ ля потребляемая электросверлом мощность пропорционально возрастает, причем этот рост идет неравномерно: до предела мак­ симальной производительности потребляемая мощность увеличи­ вается незначительно, а с ростом числа оборотов сверх этого пре­ дела мощность возрастает резко.

В результате опытных работ, проведенных ДонУГИ ’, были построены кривые зависимостей скорости бурения (подачи) и потребляемой мощности от числа оборотов бурового шпинделя при бурении по углю средней крепости ручным электросверлом

(рис. 4). Из этих кривых видно, что наибольшее значение скоро­ сти бурения при осевом давлении 25 и 42 кг соответствует 800— 1000 об/мин; при дальнейшем увеличении числа оборотов ско­ рость бурения снижается и только при осевом давлении 55 кг она продолжает возрастать очень медленно.

Кривые на рис. 4 показывают также, что при одном и том же

путем увеличения усилия подачи (разумеется, если это допуска­ ет мощность двигателя).

При бурении в более крепких породах применяются электро-

вращательные бурильные машины с механической подачей, и для этих случаев режим бурения не­ сколько отличается от вышепри­ веденного. С увеличением крепо­ сти пород необходимо увеличи­ вать осевое давление и уменьшать число оборотов.

На рис. 5 построены кривые на основании опытных работ, про­ веденных в производственных условиях для определения опти-