Виды буровых станков, которые применяются при разработке карьеров

Открытая разработка твердых пород не обходится без буровзрывных работ. Скважины для взрывчатки прокладывают при помощи буровых станков – буровых машин, размещенных на самоходной платформе или перемещаемой раме. При разработке ископаемых применяют различные виды буровых станков. Об их классификации «ЗАПОВНЮВАЧІ» рассказывали в статье «Буровой станок – незаменимый помощник при разработке твердых пород«. В этом материале болле подробно рассмотрим устройство станков для открытых горных работ.

Основные типы буровых станков, которые применяются в Украине

Наиболее распространены машины, разрушающие породу механическим воздействием. Для разработки не слишком твердых материалов (известняков, угля) применяют агрегаты вращательного (шнекового) действия. Их буровой стан сделан в виде шнека, резцовая головка оснащена перьями. Режущая кромка перьев армирована твердыми сплавами. Инструмент с усилием прижимается к забою и вращается. Разрушенная порода удаляется из зоны бурения при помощи шнека.

Понятие «станок буровой ударный» объединяет три типа машин:

• ударно-канатные;
• гидроперфораторные;
• с пневмоударником.

В ударно-канатном станке к приводному механизму на канате с поворотным замком подвешен рабочий снаряд массой от 1 до 3 т. Кривошипно-шатунный механизм поднимает снаряд на 08-1 м над дном забоя, а затем «роняет». Тот клиновидным долотом ударяет по дну. При подъеме канат натягивается и раскручивается, бур поворачивается на 15-60°. Во время свободного падения канат снова закручивается, замок поворачивается и фиксируется в новом положении. В минуту станок совершает 45-60 ударов.

По мере углубления скважины длину каната увеличивают. Разрушенную породу вымывают водой, шлам поднимают наверх в желонке – цилиндрической емкости. Несмотря на простоту конструкции и относительную дешевизну ударно-канатные станки применяют редко. Они могут бурить исключительно лишь вертикальные скважины. У них слишком малая скорость бурения. Повысить частоту ударов не позволяет инерционность системы. 

Ударный механизм гидроперфораторного станка находится над землей. Удары на рабочую коронку (долото) передаются через длинную штангу. Такие станки бурят вертикальные и наклонные скважины диаметром до 150 мм.

В Украине наиболее распространены машины с пневмоударником фирм Sandvik и Epiroc. По конструкции такой тип станка можно сравнить с привычным для многих отбойным молотком. Пневмоударник находится в трубе непосредственно над коронкой. Эти машины могут делать вертикальные и наклонные скважины диаметром от 76 до 305 мм, чаще – от 130 до 150 мм.

В станках ударно-вращательного бурения названные выше действия сочетаются. Бур плотно прижат к забою и непрерывно вращается, а по хвостовику с большой частотой бьет пневмоударник. Такие типы буровых станков тоже могут бурить вертикальные и наклонные скважины диаметром свыше 200 мм. В связи с переходом на скважины меньших диаметров количество шарошечных станков в Украине уменьшается.

Наиболее универсальны и производительны станки шарошечного бурения. Они могут прокладывать вертикальные, наклонные и горизонтальные скважины. Рабочий орган – шарошка – плотно прижата к забою, вращается и перекатывается. Ее зубья бьют, скалывают и дробят материал. 

В большинстве типов машин разрушенная порода удаляется сжатым воздухом или паровоздушной смесью. Другие типы буровых станков используют иные виды физического воздействия или сочетают их с механическими. Их применение ограничено спецификой горных пород и большим энергопотреблением.

Буровые станки для открытых горных работ

Для работы в карьере лучше подходят гусеничные шасси. Они оказывают низкое давление на грунт. Расположенные на внешней поверхности ленты грунтозацепы обеспечивают хорошее сцепление с грунтом. А внутренняя гладкая поверхность оказывает меньшее сопротивление движению, чем колесо на грунте. Благодаря этому лучше проходимость и ниже энергозатраты. 

Высокой производительностью и малым расходом топлива отличаются японские станки Furukawa серии HCR. Они бурят скважины диаметром до 150 мм и глубиной до 25 м, скорость проходки выше 1,6 м/мин.

Настоящий прорыв в прокладке скважин – карьерные буровые станки компании Epiroc. К примеру, модель Smart Roc T45 объединяет высокую производительность с топливной экономичностью.

Расходовать ровно столько энергии, сколько необходимо для выполнения работы помогает автоматика. Станок бурит скважины диаметром 102 мм. Расход топлива – 20 л/час – на треть меньше, чем у аналогичных старых моделей.

В станках Atlas Copco (Epiroc) гидрофицированы все рабочие системы. Энергию для воздушного компрессора и маслонасосной станции вырабатывает дизельный мотор. Модель Atlas Copco T4BH бурит вертикальные и наклонные (до 30°) скважины диаметром 130-254 мм на глубину до 45,7 м со скоростью 14,6 м/мин. 

Одна из проблем, которые могут привести к поломкам станков – возможные ошибки оператора. Так, например, человек не чувствует, что бур попал в трещину. Сжатый воздух уходит, мелочь перестает выдуваться и заклинивает инструмент. Тогда в недобуренной скважине останется буровая штанга стоимостью 100-150 тыс грн.

Буровые станки для открытых горных работ компании Sandvik серий Pantera и Leopard помогают избежать подобных аварий.

Если вдруг из-за попадания в щель упало давление, машина сама вынимает инструмент, чтобы не заклинило. Автоматика строго следит за соблюдением заданного угла бурения. Это позволяет четко выдержать заданные параметры сетки скважин. Благодаря «умной» гидравлике, которая регулирует подачу масла по семистам каналам, количество рукавов высокого давления удалось сократить практически на 90%. Электроника отключает системы, когда их работа не нужна, чтобы сократить энергопотребление. Станок Leopard DI 550 по рабочим характеристикам аналогичен модели Smart Roc T45.

Отлично зарекомендовали себя карьерные буровые станки Caterpillar, Furukawa и Komatsu.