Расчёт режимных параметров бурильных установок с буровыми машинами вращательно-ударного действия 4 страница

ГБП – пневматический перфоратор; ГБГ – гидравлический перфоратор.

Таблица 2

Технические характеристики буровых машин, используемых
на бурильных установках

Наименование	Тип бурильной машины
ПК-60	Электрическая	1100-1-1М	БГА-1М	ГП1	ГБГ
Масса, кг, не более			-		-
Энергия удара ударника, Дж не менее		-				125-180
Частота ударов, с^-1не менее	41,7	Частота вращения 2,5; 5,3; 12				40-60

2. Расчёт режимных параметров шахтных бурильных установок

К режимным параметрам бурильных установок (кареток) относятся число ударов за один оборот бура, частота вращения бура, осевое усилие подачи машины на забой, энергия удара, интенсивность очистки шпура, механическая скорость и производительность бурения.

Угол поворота между ударами по О.Д. Алимову и Л.Т. Дворникову рассчитывают по формуле:

ω = 5(А_у/10) + 1) – 0,7·f

где А_у – энергия удара поршня ударника, Дж, f – коэффициент крепости горных пород.

Число ударов за один оборот бура:

m = 360 / ω

Рациональная частота ударов бурильной машины, Гц:

n_у = 33,3 + 5000 · f /А_у²

Частота вращения бура (с^-1):

n = 60 n_y/m

Крутящий момент на буре, Н.м:

М=500 – 25·f

Осевое усилие выбирают по зависимости на рис. 2.

Рис. 2. - Зависимость скорости бурения от усилия подачи

Расход промывочной жидкости при диаметре коронки 40 – 42 мм равен 13 – 15 л/мин.

Механическая скорость бурения вращательно-ударной установки (мм/мин):

V_м = 100(20-f).

Сменная эксплуатационная производительность (м) определяется с учётом затрат времени на организационные и технические простои, не зависящие от конструкции машины.

Техническая производительность бурения вращательно-ударной установкой (м/ч):

где k_г – коэффициент готовности; R – число бурильных машин на установке; k_о – коэффициент одновременности; v_м – механическая скорость бурения шпуров, м/мин; v_ох – скорость обратного хода бурильной головки, м/мин; Т_з – время замены резца (коронки), мин; В – стойкость резца (коронки) на одну заточку, м; Т_н – время наведения бурильной машины с одного шпура (скважины) на другой, мин; Т_зб – время забуривания шпура (скважины), мин; m – число шпуров в забое; L – глубина шпура, м.

Коэффициент готовности:

где Т – наработка на отказ; Т_в – время восстановления отказа.

Коэффициент одновременности К_о = 1; 0,8; 0,7 при числе бурильных машин соответственно 1; 2; 3.

Эксплуатационная производительность (м/смену) подсчитывается исходя из длительности смены, затрат времени на подготовительно-заключительные операции и простои по организационным причинам:

,

где Т_см - длительность смены, мин; Т_пз - время на подготовительно-заключительные операции, мин; Т_оп - время организационных простоев, мин; Т_п - время перегона установки, мин.

Данные о расходе материалов и сжатого воздуха при вращательно-ударном бурении (на 1000 м шпуров) приведены в табл. 3.

Таблица 3

Расход материалов и сжатого воздуха при вращательно-ударном бурении

Коэффициент крепости пород	6-8	8-10	10-12	12-14
Буровые коронки, шт.
Буровые штанги, шт.
Сжатый воздух, м^3

2.2. Расчёт режимных параметров бурильных установок с буровыми машинами ударно-вращательного действия (перфораторами с независимым вращением бура)

При ударно-вращательном бурении перфораторами с независимым вращением бура оптимальная частота вращения (с^-1) бурового инструмента:

n = 145/d,

где d – диаметр шпура, мм.

Формула справедлива при 35 < d < 80 мм.

Практика показывает, что пневматические бурильные головки ударно-вращательного действия целесообразно эксплуатировать на повышенном давлении сжатого воздуха (0,6-0,7 МПа). Увеличение давления на 0,1 МПа позволяет увеличить механическую скорость бурения на 20 %.

Начальная механическая скорость бурения (мм/с) – скорость бурения первого метра шпура или скважины ударно-вращательными установками:

V_н = 50·A·n/d²·f

где А - энергия удара перфоратора, Дж; n - частота ударов, Гц; d - диаметр шпура, мм; f - коэффициент крепости пород.

Теоретическая производительность бурения шпуров ударно-вращательной установкой (м/ч):

Техническая производительность бурения (м/ч) шпуров:

,

где α – декремент затухания энергии силового импульса. Его величина зависит от глубины шпура или скважины и типа перфоратора. Для перфоратора с геликоидальной парой величина декремента α наибольшая.

Перфораторы с независимым вращением и большой массой поршня имеют α наименьшие.

Таблица 4

Величина декремента затухания α для различных типов перфораторов

Тип перфоратора	ПП54В	ВВС-53	ПК60А	ПК75А	URD-475	ГП-3
Декремент затухания α	0,24	0,062	0,05	0,04	0,03	0,02

Таблица 5

Значения величины 1-е^-α·L для различных αL

αL	0,4	0,8	1,2	1,6	2,0	2,4
1-е^-α·^L	0,3	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0

Эксплуатационная производительность (м/смену):

,

где Т_см - длительность смены, мин; Т_пз - время на подготовительно-заключительные операции, мин; Т_оп - время организационных простоев, мин; Т_п - время перегона установки, мин.

Расход коронок для пород различной крепости на 1000 м шпуров приведен в табл. 6.

Таблица 6

Расход коронок для пород различной крепости на 1000 м шпуров

Коэффициент крепости пород	6-8	8-10	10-12	12-14	14-16	16-18	18-20
Число коронок при диаметре шпура:
40 мм
43 мм
46 мм

Затраты времени на отдельные операции приведены втаблице 7.

Таблица 7

Затраты времени на отдельные операции

Операции	Обозначение	Затраты времени, мин
Подготовительно-заключительные	Тпз
Время организации простоев	Топ
Время замены резца (коронки)	Тз
Время перегона установки	Тп
Время наведения бурильной машины с одного шпура (скважины) на другой	Тн
Время забуривания шпура (скважины)	Тзб

2.3. Расчет количества буровых кареток для проведения
буровых работ на предприятии

При известном сменном задании объёма буровых работ необходимое количество буровых установок определяется по формуле:

N_y = K_зап·L_см/Q_э,

где k_зап = 1,2-1,3 – коэффициент запаса, учитывающий число станков, находящихся в ремонте;

Исходные данные для выполнения индивидуальных заданий приведены в табл. 8.

Таблица 8

Варианты заданий для расчёта параметров

Вариант	Тип установки	Коэффициент крепости, f	Диаметр шпура, мм	Коэффициент готовности, kг	Число шпуров в забое	Производительность рудника по бурению, тыс.м/год
	УБШ 121 (УБШ 101)			0,9
	БК-2П			0,8
	2УБН-2П (УБШ-208)			0,7
	УБА			0,9
	СБУ2МН (УБШ-304)			0,85
	1СБУ2К (УБШ-401)			0,8
	СБКН2М (УБШ 207)			0,7
	БУ-1Б (УБШ 202)			0,6
	БУР2Б (УБШ 302)			0,85
	БКГ-2 (УБШ 309)			0,7
	БУЭ-1М (УБШ 204)			0,9
	УБШ-322Д (УБШ 312)			0,8
	УБШ-532Д (УБШ 501)			0,85
	УБШ -321ДГ (УБШ 315)			0,8
	УБШ 121 (УБШ 101)			0,9
	БК-2П			0,6
	2УБН-2П			0,8
	2УБН-2П (УБШ-208)			0,85
	УБА			0,7
	СБУ2МН			0,8

Скорость обратного хода бурильной головки принимается по технической характеристике используемого на буровой каретке податчика. В расчётах можно принимать в пределах от 5 до 20 м/мин.

Недостающие данные принять самостоятельно.

Дата добавления: 2014-12-23