Види бурових станків, які застосовуються при розробці кар’єрів

Відкрита розробка твердих порід не обходиться без буровибухових робіт. Свердловини для вибухівки прокладають за допомогою бурових станків – бурових машин, розміщених на самохідній платформі або переміщуваній рамі. При розробці копалин застосовують різні види бурових станків. Про їх класифікацію “ЗАПОВНЮВАЧІ” розповідали у статті “Буровий станок – незамінний помічник при розробці твердих порід“. У цьому тексті більш докладно розглянемо улаштування станків для відкритих гірничих робіт.

Основні типи бурових станків, які застосовуються в Україні

Найбільш поширені машини, що руйнують породу механічним впливом. Для розробки не дуже твердих матеріалів (вапняків, вугілля) застосовують агрегати обертальної (шнекової) дії. Їх буровий стан зроблений у вигляді шнека, різцева голівка оснащена пір’ям. Ріжуча кромка пір’я армована твердими сплавами. Інструмент із зусиллям притискається до забою і обертається. Зруйнована порода видаляється із зони буріння за допомогою шнеку.

Поняття “станок буровий ударний” об’єднує три типи машин:

• ударно-канатні;
• гідроперфораторні;
• з пневмоударником.

В ударно-канатному станку до приводного механізму на канаті з поворотним замком підвішений робочий снаряд масою від 1 до 3 т. Кривошипно-шатунний механізм піднімає снаряд приблизно на метр над дном забою, а потім “впускає”. Той клиноподібним долотом ударяє по дну. При підйомі канат натягується і розкручується, бур повертається на 15-60°.

Під час вільного падіння канат знову закручується, замок повертається і фіксується у новому положенні. У хвилину станок здійснює 45-60 ударів. З поглибленням свердловини довжину каната збільшують. Зруйновану породу вимивають водою, шлам піднімають нагору у желонці – циліндричній ємності. Незважаючи на простоту конструкції і відносну дешевизну ударно-канатні станки застосовують рідко. Вони можуть бурити виключно лише вертикальні свердловини. У них занадто мала швидкість буріння. Підвищити частоту ударів не дозволяє інерційність системи.

Ударний механізм гідроперфораторного станка знаходиться над землею. Удари на робочу коронку (долото) передаються через довгу штангу. Такі станки бурять вертикальні і похилі свердловини діаметром до 150 мм.

В Україні найбільш поширені машини з пневмоударником фірм Sandvik і Epiroc. За конструкцією такий тип станка можна порівняти зі звичним для багатьох відбійним молотком. Пневмоударник знаходиться у трубі безпосередньо над коронкою. Ці машини можуть робити вертикальні і похилі свердловини діаметром від 76 до 305 мм, частіше – від 130 до 150 мм.

У станках ударно-обертального буріння названі вище дії поєднуються. Бур щільно притиснутий до забою і безперервно обертається, а по хвостовику з великою частотою б’є пневмоударник. Такі типи бурових станків теж можуть бурити вертикальні і похилі свердловини діаметром понад 200 мм. У зв’язку з переходом на свердловини менших діаметрів кількість шарошечних станків в Україні зменшується.

Найбільш універсальні і продуктивні станки шарошечного буріння. Вони можуть прокладати вертикальні, похилі і горизонтальні свердловини. Робочий орган – шарошка – щільно притиснута до забою, обертається і перекочується. Її зуби б’ють, сколюють і дроблять матеріал.

У більшості типів машин зруйнована порода видаляється стисненим повітрям або пароповітряною сумішшю.

Інші типи бурових станків використовують інші види фізичного впливу або поєднують їх з механічними. Їх застосування обмежене специфікою гірничих порід і великим енергоспоживанням.

Бурові станки для відкритих гірничих робіт

Для роботи у кар’єрі краще підходять гусеничні шасі. Вони надають низький тиск на ґрунт. Розташовані на зовнішній поверхні стрічки ґрунтозацепи забезпечують добре зчеплення з ґрунтом. А внутрішня гладка поверхня чинить менший опір руху, ніж колесо на ґрунті. Завдяки цьому краще прохідність і нижче енерговитрати.

Високою продуктивністю і малою витратою палива вирізняються японські станки Furukawa серії HCR. Вони бурять свердловини діаметром до 150 мм і глибиною до 25 м, швидкість проходки вище 1,6 м/хв.

Справжній прорив у прокладанні свердловин – кар’єрні бурові станки компанії Epiroc. Наприклад, модель Smart Roc T45 об’єднує високу продуктивність з паливною економічністю.

Витрачати рівно стільки енергії, скільки необхідно для виконання роботи допомагає автоматика. Станок бурить свердловини діаметром 102 мм. Витрата палива – 20 л/год – на третину менше, ніж у аналогічних старих моделей.

У станках Atlas Copco (Epiroc) гідрофіковані всі робочі системи. Енергію для повітряного компресора і маслонасосні станції виробляє дизельний двигун. Модель Atlas Copco T4BH бурить вертикальні і похилі (до 30 °) свердловини діаметром 130-254 мм на глибину до 45,7 м зі швидкістю 14,6 м/хв.

Одна з причин, яка може призвести до поломок станків – можливі помилки оператора. Так, наприклад, людина не відчуває, що бур потрапив у тріщину. Стиснене повітря йде, дріб’язок перестає видуватися і заклинює інструмент. Тоді в недобуреній свердловині залишиться бурова штанга вартістю 100-150 тис грн.

Бурові станки для відкритих гірничих робіт компанії Sandvik серій Pantera і Leopard допомагають уникнути подібних аварій.

Якщо раптом через попадання у щілину впав тиск, машина сама виймає інструмент, щоб не заклинило. Автоматика чітко стежить за дотриманням заданого кута буріння. Це дозволяє чітко витримати задані параметри сітки свердловин. Завдяки “розумній” гідравліці, яка регулює подачу мастила по семистам каналам, кількість рукавів високого тиску вдалося скоротити майже на 90%. Електроніка відключає системи, коли їхня робота не потрібна, щоб скоротити енергоспоживання. Станок Leopard DI 550 по робочим характеристикам аналогічний моделі Smart Roc T45.

Також добре зарекомендували себе кар’єрні бурові станки Caterpillar, Furukawa та Komatsu.