Бурение восстающих выработок

Бурение горизонтальных восстающих - Журнал Горная промышленность

Специалисты фирмы SANDVIK и TAMROCK предложили новую технологию проходки наклонных и горизонтальных выработок на полное сечение с помощью буровых установок класса Robbins для бурения восстающих. Такая технология может быть использована в случаях проходки выработок сравнительно небольшой длины или при запрете на ведение буро-взрывных работ. Непременным условием способа является предварительное бурение пилотной скважины небольшого диаметра. При этом важно решить проблему обеспечения устойчивого направления бурения передовой скважины — без отклонения от проектного азимута.

Согласно фирме SANDVIK достоинствами способа являются более низкие капитальные затраты, меньший объем подготовительных работ, меньшее время на их выполнение и на монтаж оборудования, меньшая потребность в креплении выработок, улучшенная безопасность, меньшее потребление электроэнергии, более легкая погрузка и повышенный коэффициент использования машины.

Впервые данная технология была применена на руднике Leinster Nickel корпорации WMC в Западной Австралии, где возникли проблемы с буро-взрывными работами при проходке выработок сложного строения в рудном теле, сложенным слабыми и сильно трещиноватыми породами. Производство буро-взрывных работ приводило к большим переборам и требовало усиленного крепления выработок. Желание иметь гладкий и постоянных размеров профиль выработки привело руководителей корпорации в середине 1991 г. к решению проконсультироваться у фирмы Australian Raise Borind (ARB), специализирующейся на проведении восстающих снизу вверх, на предмет возможного использования этих установок для бурения горизонтальных выработок. После получения предварительных положительных результатов фирмы WMC и ARB модернизировали существующую машину 85 R фирмы ROBBINS для проведения трех горизонтальных выработок длиной по 80 м и диаметром 4 м по рудному телу. Первоначально использовалась разрушающая головка выпуклого профиля, а в дальнейшем более успешно плоская головка CRHIЗ-SP фирмы SANDVIK. Работы были настолько эффективными, что в 1993 г. тем же способом на руднике было пробурено еще 10 выработок.

В Норвегии компания Drillcon Constracting AS of Rade специализируется на расширении выработок для гражданского строительства. Фирма имеет опыт по проходке горизонтальных выработок с использованием машин для бурения восстающих. К настоящему времени пройдены четыре горизонтальных выработки, первые две из которых были пробурены на строительстве гидростанции Haukwik. Одна из них имела диаметр 1м, длину 685 м и уклон 6 град., другая — 1 м, 550 м и 10,5 град. соответственно. Третья выработка (коллектор) диаметром 1,8 м и длиной 300 м была проведена по мягким сланцам в г. Осло. Четвертая выработка диаметром 1,1 м и длиной 300 м была пробурена по породам прочностью 180 МПа на строительстве гидростанции Svartisen.

Во всех четырех случаях использовалась буровая машина Rhino 600 фирмы TAMROCK с расширителем CRHЗ-SP для бурения выработок малого диаметра и CRH6-S для проходки выработок диаметром 1,8 м.

В ЮАР на золотом руднике Western Deep Levels c помощью установок для бурения восстающих планировалось бурение нескольких выработок диаметром 4 м и длиной 100 -120 м в породах прочностью на сжатие 300-350 МПа. Очень высокая прочность пород доставила большие проблемы для выпуклой режущей головки, отчего проект не был реализован. Еще один эксперимент предполагается осуществить также в ЮАР на руднике Vaal Reefs.

Журнал "Горная Промышленность" №2 1995, стр.54

mining-media.ru

Восстающая горная выработка — Статьи — Горная энциклопедия

ВОССТАЮЩАЯ ГОРНАЯ ВЫРАБОТКА (а. raise; н. schwebender Grubenbau, Aufhauen; ф. montage, montee, cheminee; и. chimenea) — вертикальная или крутонаклонная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность и служащая для перепуска полезных ископаемых или породы, доставки закладочных и других материалов с одного горизонта на другой, передвижения людей, вентиляции, прокладки трубопроводов и электрокабелей, а также для разведочных целей. На рудных шахтах восстающая горная выработка называется восстающей, на угольных — гезенк.

В зависимости от назначения, восстающие горные выработки проводят по полезным ископаемым или пустым породам, оборудуют одним, двумя или тремя отделениями (для полезных ископаемых, породы, лестничных ходов и т.п.). Размеры восстающих горных выработок вчерне: при двух отделениях — 2,7х1,26 м, 3х2 м; трёх — 3,6х1,6 м, 4х2 м. Крепь распорная, срубовая, сплошная венцовая и так называемых на бабках. Во всех случаях рудоспускное отделение отшивается досками. Проведение восстающей горной выработки — буровзрывным или машинным (бурением) способами. Буровзрывной способ с использованием выдвижных лестниц, временных шагающих полков и щитов применяется при проходке восстающей горной выработки высотой до 40 м в устойчивых породах и ниже средней крепости, требующих возведения крепи и оборудования специальных отделений.

Проведение восстающей горной выработки высотой более 40 м в устойчивых породах осуществляют с помощью самоходных полков. Вариант с подвесной клетью применяется при проходке восстающей горной выработки высотой 40-80 м с углом наклона не менее 80-85°. Технологическая схема включает проведение передовой скважины до верхннего горизонта. Различают шпуровую проходку восстающей горной выработки, а также с применением глубоких скважин. Во втором случае скважины бурят на полную высоту восстающего и затем взрывают снизу вверх отдельными заходками по 2-4 м. В центральной части забоя — одна или несколько скважин для врубовых и вспомогательных зарядов; вспомогательные скважины располагаются на расстояниях 10-15 диаметров от врубовых. Количество и расположение оконтуривающих скважин устанавливают в зависимости от поперечного сечения выработки. Бурение восстающей горной выработки (в породах с f = 4-6) включает проходку передовой скважины с последующим разбуриванием её в обратном направлении с помощью расширителя.

Скорость проведения восстающей горной выработки зависит от горнотехнических условий, сечения выработки и применяемого оборудования. При использовании самоходных полков (сечение выработки 1,5-10 м²) скорость достигает 120 м/мес, при бурении выработок таких же сечений — до 200 м/мес.

www.mining-enc.ru

Установки для проходки восстающих выработок и стволов глубиной до 2000 м

Бенджамин Кюнстле и Александр Фрай, Herrenknecht AG (Германия)

С момента первого использования в 2010 г. прототипа на ГЭС «Вианден» (Люксембург) установки для проходки восстающих компании Herrenknecht хорошо зарекомендовали себя на различных проектах по всему миру. Они подтвердили свою эффективность при проходке эксплуатационных и вентиляционных стволов на рудниках (по добыче меди, угля и олова), а также в инфраструктурных проектах (напорные шахты для гидроэлектростанций, вентиляционные стволы автомобильных тоннелей). Примеры реализованных проектов представлены в таблице.

Установки для проходки восстающих RBR

Принцип работы установок RBR состоит в следующем. Установка монтируется на месте её эксплуатации при помощи гусеничного транспортера или крана. Затем с помощью бурового долота вертикально вниз или под необходимым углом наклона выработки (до 45°) производится бурение пилотной скважины. В процессе бурения наращивается став буровых штанг до тех пор, пока долото не достигнет расположенной ниже выработки. После этого долото демонтируется, а на его место устанавливается расширитель, посредством которого пилотная скважина расширяется до проектного диаметра.

Вращение привода передается по колонне буровых штанг на расширитель, что в сочетании с контактным давлением режущих шарошек отбивает и измельчает породу. Отбитая порода падает вниз и дальше отгружается в средства подземного транспорта.

Рис. 1 Сравнение габаритных размеров установок RBR

Модельный ряд. Линейка установок RBR включает 4 модели: RBR300VF, RBR400VF, RBR600VF и RBR900VF (рис. 1), мощностью от 300 до 800 кВт (402–1072 л.с.) и усилием подачи от 458 т до 2243 т, что позволяет охватывать широкий диапазон горно-геологических и горнотехнических условий применения (рис. 2).

Рис. 2 Технические возможности установок различных моделей

Модель RBR900VF – на сегодняшний день самая мощная из всех предлагаемых на рынке установок для проходки восстающих (фото 1). Установка была разработана компанией Herrenknecht совместно с компанией Macmahon (Австрия). Она обладает крутящим моментом 900 кН·м и усилием подачи 2243 т, что позволяет проходить вертикальные и наклонные выработки глубиной до 2000 м и диаметром до 8 м.

Фото 1 Модель RBR900VF — в ходе приёмочных испытаний на заводе в г. Шванау (Германия)

В дополнение к высокой производительности модель RBR900VF оборудована автоматизированным устройством для подачи буровых штанг, разработанным компанией Herrenknecht. По сравнению с ручной подачей, дистанционно управляемая система гарантирует эффективность работ и существенно повышает безопасность труда персонала во время операций по наращиванию и демонтажу колонны буровых штанг.

Установки RBR отличаются не только высокой производительностью и эксплуатационной безопасностью, но и надежностью, а также длительным сроком службы. Их конструкция обеспечивает возможность быстрого монтажа изношенных частей и гибкой регулировки производительности: все типы буровых установок оснащены мощным и высокопроизводительным электроприводом (при необходимости может быть установлен и гидравлический привод).

Моторная плита установок спроектирована таким образом, что крутящий момент создается с помощью нескольких редукторов с электродвигателями, размещенными вокруг центральной части. Такое решение позволяет продолжить работу даже в случае отказа одного из двигателей. Данная конструкция привода также предусматривает возможность установки дополнительных электродвигателей и увеличение мощности установки. Например, типовая модель RBR600VF может впоследствии оснащаться четвертым дополнительным электродвигателем, что позволит повысить общую мощность привода, увеличивает крутящий момент и расширяет область применения установки.

Эффективность и точность контроля процесса бурения существенным образом уменьшают износ и продлевают срок службы установки и бурового инструмента. Частотно-регулируемый электропривод, давно и успешно применяемый на механизированных тоннелепроходческих комплексах компании Herrenknecht, гарантирует низкое энергопотребление и высокий КПД.

Точное и своевременное регулирование и контроль частоты вращения и крутящего момента позволяют максимально обезопасить установку и буровой инструмент от возможных повреждений при монтаже или в процессе бурения. Кроме того, для увеличения срока службы буровых штанг установки оснащаются инновационной системой защиты резьбовых соединений.

Все буровые установки компании Herrenknecht отличаются компактной, модульной конструкцией, благодаря чему могут транспортироваться грузовым автотранспортом по дорогам общего пользования, а также по морю в типовых морских контейнерах.

Проекты компании Herrenknecht, выполненные с применением установок RBR

ГАЭС «Нан де Дранс» (кантон Вале, Швейцария) Компания Marti Constructions Ltd. использовала две буровые установки RBR600VF для бурения двух вертикальных напорных шахт для новой гидроаккумулирующей электростанции «Нан де Дранс». С августа 2012 г. по ноябрь 2013 г. две установки использовались для бурения двух стволов глубиной 420 м и диаметром 2,4 м по скальным породам прочностью до 150 МПа (фото 2).

Фото 2 Установка RBR600VF в эксплуатации в «Нан де Дранс»

Максимальная суточная проходка составила 62 м при пилотном бурении и 50 м при ее расширении до проектного диаметра 2,4 метра. Расширение второго ствола было успешно завершено всего за девять дней при средней скорости 46 м в сутки.

Для удобства эксплуатации и безопасности персонала установка оснащена полностью автоматической системой установки и демонтажа буровых штанг, которая позволяет управлять процессом полностью дистанционно, не требуя дополнительного участия персонала. Кроме того, помимо удобства эксплуатации система обеспечивает ускорение операций монтажа и демонтажа буровых штанг. Столь высокий уровень оптимизации процессов оказывает положительное влияние на процесс бурения выработок, особенно при выполнении операций по демонтажу всей колонны и повторной ее установке.

С помощью вилочного подъемника, который используется в качестве навесного оборудования на гусеничном транспортере, компания Herrenknecht реализовала еще одно новшество в целях оптимизации процесса бурения. Гусеничный транспортер буровой установки, который обычно не задействован в процессе бурения, сконструирован с возможностью применения его в качестве вилочного погрузчика (фото 3). Такое техническое решение позволяет использовать гусеничный транспортер не только для транспортировки буровой установки к устью будущего ствола, но и для доставки силовых агрегатов и бурового инструмента, задействованного в ходе бурения.

Фото 3 Вилочный подъемник, установленный на гусеничный транспортер

Рудник «Уануни» (Боливия)

Для сооружения вентиляционных стволов на руднике «Уануни» в сентябре 2013 г. компания Herrenknecht изготовила и поставила установку RBR400VF (фото 4). На крупнейшем оловянном руднике в Южной Америке, расположенном примерно в 250 км к югу от боливийской столицы Ла-Пас, ежегодно добывается до 10 тыс. т олова. Компания-оператор рудника «Уануни» планирует использовать буровые установки компании Herrenknecht для проходки вентиляционных стволов диаметром от 1,6 до 3 м и глубиной до 700 м. Техническую поддержку клиентов в Боливии осуществляет дочернее предприятие компании Herrenknecht в Сантьяго (Чили), с участием специалистов подразделения горного оборудования, работающих в штаб-квартире в Германии.

Фото 4 Установка RBR400VF — на руднике «Уануни» (Боливия)

На высоте 4800 м над уровнем моря хорошо зарекомендовала себя водяная система охлаждения буровой установки. Вне зависимости от высотных отметок места эксплуатации буровой установки, система водяного охлаждения гарантирует её стабильную производительность, в отличие от воздушного охлаждения, эффективность которого уменьшается по мере увеличения высоты над уровнем моря.

Кроме буровой установки компания Herrenknecht также поставила в Боливию полный комплект бурового инструмента, в том числе буровые штанги и расширитель модульной конструкции с дополнительными сегментами, позволяющими проходить стволы различного диаметра.

Это гарантирует возможность использования клиентом идеально подходящих друг к другу компонентов и оборудования, а в случае необходимости на все вопросы, связанные с обслуживанием буровой, готовы ответить сервисные специалисты компании, постоянно находящийся в этом регионе.

Угольная шахта «Ривервью» (штат Кентукки, США)

Компания Frontier-Kemper Constructors, Inc. (США), эксплуатирующая установки для проходки восстающих, заказала у компании Herrenknecht установку RBR600VF для проходки вентиляционного ствола угольной шахты «Ривервью». В ноябре 2013 г. специалисты по бурению за 16 дней пробурили пилотную скважину глубиной 90 м и расширили ее до диаметра в 4,3 м (фото 5).

Фото 5 Установка RBR600VF на опорной раме во время проходки вентиляционного ствола угольной шахты «Ривервью» (США)

Поддержку клиента по работе установки обеспечивала компания Herrenknecht Tunnelling Systems (США), расположенная в городе Самнер, рядом с г. Сиэтл.

В ходе реализации данного проекта применялась система удаленного технического мониторинга и контроля буровой установки с помощью системы Digital Drilling Report (система электронных отчетов). По сетевому соединению система DDR позволяет специалистам компании Frontier-Kemper Constructors дистанционно, в режиме реального времени из офиса на месте бурения или из штаб-квартиры компании следить за процессом и параметрами проходки ствола, а также устранять любые трудности, возникающие в ходе её эксплуатации. Данная система упрощает процесс оценки и повышает надежность анализа данных проходки, который можно использовать для оптимизации будущих проектов. Кроме того, в комплект оборудования был включен блок охлаждения воды внутреннего контура буровой, позволяющий вести бесперебойное бурение при температуре до 40°С без подключения воды от внешних источников.

Кроме того, по требованию клиента, установка RBR600VF оснащена компонентами управления Rockwell Automation (США) и гидравлическими компонентами, отвечающими техническим условиям SAE. Подобная адаптация облегчает клиенту проведение операций по техническому обслуживанию буровой установки и обеспечивает закупку запасных частей на американском рынке.

Разработанные компанией Herrenknecht установки для проходки восстающих выработок хорошо зарекомендовали себя в различных проектах по всему миру. В горной отрасли, гидроэнергетике и дорожном строительстве при помощи установок RBR компании Herrenknecht за последние несколько лет были успешно пройдены около 3000 м вертикальных стволов различной глубины, диаметра и назначения.

Модельный ряд установок RBR, предлагаемый компанией Herrenknecht, ориентирован на растущие потребности в проходке глубоких стволов большого диаметра, а также на развитие индивидуальных инновационных технологий. Являясь мировым лидером в области разработки и производства механизированных проходческих технологий, компания Herrenknecht осуществляет постоянную и непрерывную поддержку своих клиентов на проектах любой сложности, используя свой инновационный потенциал и глобальную сервисную сеть.

Концерн Herrenknecht AG (Германия) – признанный мировой лидер в области механизированного шахто- и тоннелепроходческого оборудования. По всему миру работают около 4800 сотрудников компании, и ежегодно проходят обучение более чем 240 стажеров. Всего в группу входят 82 дочерних и смежных компаний. Таким образом, Herrenknecht AG может предложить своим клиентам целый комплекс оборудования и сервисных услуг.

Линейка оборудования компании включает в себя проходческие комплексы для транспортного и коммунального тоннелестроения, оборудование для глубокого вертикального бурения и комплексы для проходки всех видов капитальных и вспомогательных горных выработок. Под эгидой Herrenknecht сформирована группа специалистов, способная разрабатывать интегрированные решения для проектов любой сложности.

Компания Herrenknecht AG также поставляет большой спектр периферийного оборудования: конвейерные транспортеры, вагонеточный транспорт, сепарационные установки, навигационные системы, а также оборудование для изготовления тюбинговой обделки. Наряду с этим, Herrenknecht AG оказывает услуги в сфере инжиниринга, проектирования и сопровождения проектов, а также направляет в помощь клиентам своих специалистов и консультантов.

www.herrenknecht.com

Ключевые слова: проходка восстающих, выработка, ствол, глубокий

Журнал "Горная Промышленность"

mining-media.ru

Подземное бурение

ПОДЗЕМНОЕ БУРЕНИЕ (а. underground drilling; н. Untertagebohrung, Untertagebohren; а. forage souterrain; и. perforacion subterranea, sondeo subterraneo) — бурение из подземных горных выработок шпуров и скважин, не имеющих выхода на дневную поверхность. Подземное бурение используется для проходки взрывных скважин и шпуров при сооружении подземных горных выработок и подземной разработке месторождений, горнотехнических скважин при эксплуатации месторождений, а также поисково-разведочных скважин при изучении геологического строения месторождений, их разведке и подсчёте запасов полезных ископаемых.

Подземное бурение скважин ведётся в любом направлении под различными углами к горизонтам; при необходимости — веером или кустами (рис. 2).

Для подземного бурения характерна простота конструкции скважин. Сравнительная однородность пород по физико-механическим свойствам в пределах рудного поля позволяет проходить скважину породоразрушающим инструментом одного-двух диаметров и обходиться без специального крепления. Устье горизонтальных и восстающих скважин оборудуется короткой направляющей обсадной трубой с герметизатором или тройником для слива промывочной жидкости. Диаметры скважин при подземном бурении составляют 46-76 мм при поисках и разведке месторождений, 70-150 мм при эксплуатации и взрывных работах, до 1 м и более при сооружении скважин для специальных целей (вентиляционных и др.). Глубины скважин в основном от нескольких десятков до сотен метров, длина горизонтальных скважин достигает 1000 м и более.

Поисково-разведочные скважины бурят вращательным способом алмазными буровыми коронками с отбором керна одинарными или двойными колонковыми трубами и съёмными керноприемниками. Применяется также вращательно-ударное бурение с алмазными коронками, ударно-вращательное бурение забойными пневмо- и гидроударниками со специальным твердосплавным породоразрушающим инструментом, вращательного и ударно-вращательное бурение шарошечными долотами. Используется в основном прямая, реже обратная промывка скважин с одинарной и двойной бурильной колонной и гидротранспортом керна и шлама.

Эксплуатационные и горнотехнические скважины бурят без отбора керна вращательным способом преимущественно шарошечными или алмазными долотами (взрывные скважины также ударно-вращательным способом погружными пневмоударниками с твердосплавными лезвийными и штыревыми буровыми коронками). Для сооружения скважин большого диаметра с целью оборудования рудоспусков или систем вентиляции бурят с верхнего горизонта на нижний пилот-скважину диаметром 150-200 мм. Достигнув нижнего горизонта, осуществляют бурение снизу вверх расширителем.

Для подземного бурения используют обычное буровое оборудование, применяемое на поверхности (станки типа ЗИФ, СКБ), и специальное — станки со шпиндельным (типа БСК, АБЭМ-100, HKP и др.) и подвижным вращателями. Специальные станки устанавливают на распорных колонках. Станки со шпиндельным вращателем состоят из вращателя с механизмом подачи (поршневым гидравлическим или винтовым), коробки скоростей и двигателя (электрического или высокооборотного пневматического). Спуско-подъёмные операции при бурении станком со шпиндельным вращателем производятся посредством экстрактора, представляющего собой пневмоцилиндр с поршнем, шток которого снабжён приспособлением для захвата бурильной трубы. При движении поршня происходит перемещение бурильной колонны в соответствующем направлении. Экстрактор работает в сочетании с трубодержателем. Наиболее универсальным и эффективным оборудованием для подземного бурения скважин любого назначения, восстающих горных выработок служат станки с подвижным вращателем. Рабочие органы этих станков имеют индивидуальный гидравлический привод и выполняют наряду с вращением и подачей инструмента также спуско-подъёмные операции (в т.ч. в полуавтоматическом режиме). Перемещение вращателя по направляющей раме осуществляется механизмом подачи. На раме, выполняющей функции распорных колонок, размещён также трубодержатель. В зависимости от направления скважин и типа оборудования оно размещается в обычных горных выработках (штольнях, штреках, рассечках) либо в специальных камерах.

Специфика технологии подземного бурения проявляется при проходке горизонтальных и восстающих скважин, когда осевая нагрузка должна компенсировать действие массы бурильной колонны и сил трения. Частота вращения для алмазного бурения до 2500 об/мин. В случае бурения восстающих скважин зернистость алмазов и твёрдость матрицы выбираются с учётом отсутствия шлама под торцем коронки, уменьшают расход жидкости при промывке в 2-2,5 раза и повышают нагрузку на породоразрушающий инструмент на 20-40%, что приводит к возрастанию скорости на 10-50% и снижению расхода алмазов на 10-40%. При бурении восстающих скважин под углом 30±5° улучшается выход керна в связи с уравновешиванием его массы и гидростатического давления.

Перспективы подземного бурения связаны с увеличением длины скважин, гидрофикацией оборудования и повышением степени его механизации и автоматизации.

www.mining-enc.ru

Восстающая горная выработка - это... Что такое Восстающая горная выработка?

Восстающая горная выработка

        (a. raise; н. schwebender Grubenbau, Aufhauen; ф. montage, montee, cheminee; и. chimenea) - вертикальная или крутонаклонная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность и служащая для перепуска п. и. или породы, доставки закладочных и др. материалов c одного горизонта на другой, передвижения людей, вентиляции, прокладки трубопроводов и электрокабелей, a также для разведочных целей. Ha рудных шахтах B. г. в. наз. восстающей, на угольных - гезенк.         
B зависимости от назначения B. г. в. проводят по п. и. или пустым породам, оборудуют одним, двумя или тремя отделениями (для п. и., породы, лестничных ходов и т.п.). Pазмеры B. г. в. вчерне: при двух отделениях - 2,7x1,26 м, 3x2 м; трёх - 3,6x1,6 м, 4x2 м. Kрепь распорная, срубовая, сплошная венцовая и т.н. на бабках. Bo всех случаях рудоспускное отделение отшивается досками. Проведение B. г. в. - буровзрывным или машинным (бурением) способами. Бypo- взрывной способ c использованием выдвижных лестниц, временных шагающих полков и щитов применяется при проходке B. г. в. выс. до 40 м в устойчивых породах и ниже cp. крепости, требующих возведения крепи и оборудования спец. отделений. Проведение B. г. в. выс. более 40 м в устойчивых породах осуществляют c помощью самоходных полков. Bариант c подвесной клетью применяется при проходке B. г. в. выс. 40-80 м c углом наклона не менее 80-85°. Tехнол. схема включает проведение передовой скважины до верх. горизонта. Pазличают шпуровую проходку B. г. в., a также c применением глубоких скважин. Bo втором случае скважины бурят на полную высоту восстающего и затем взрывают снизу вверх отд. заходками по 2-4 м. B центр. части забоя - одна или неск. скважин для врубовых и вспомогат. зарядов; вспомогат. скважины располагаются на расстояниях 10-15 диаметров от врубовых. Kол-во и расположение оконтуривающих скважин устанавливают в зависимости от поперечного сечения выработки. Бурениe B. г. в. (в породах c f = 4-6) включает проходку передовой скважины c последующим разбуриванием её в обратном направлении c помощью расширителя.         
Cкорость проведения B. г. в. зависит от горнотехн. условий, сечения выработки и применяемого оборудования. При использовании самоходных полков (сечение выработки 1,5-10 м²) скорость достигает 120 м/мес, при бурении выработок таких же сечений - до 200 м/мес. И. A. Mанилов.

Горная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. Под редакцией Е. А. Козловского. 1984—1991.

• Восстановленность углей
• «Восток-2»

Смотреть что такое "Восстающая горная выработка" в других словарях:

• ВЫРАБОТКА ВОССТАЮЩАЯ — вертикальная или наклонная подземная горная выработка, проходимая снизу вверх. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978 …   Геологическая энциклопедия

• Гезенк — небольшая подземная горная выработка, проходимая из др. выработок сверху вниз. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978 …   Геологическая энциклопедия

dic.academic.ru

Устройство для бурения восстающих горных выработок

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) Е 21 Р 1 06, 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1:

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

:В

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 37161 50/22-03 (22) 29.03.84 (46) 23.06.85. Бюл. № 23 (72) Л. Г. Грабчак, Б. Н. Кузовлев, И. А. Свешников, С. Д. Заболотный и А. П. Карпиков (71) Московский геологоразведочный институт им. Серго Орджоникидзе (53) 622.233.051.77 (088.8) (56) 1. Федюкин В. А. Проходка вертикальных горных выработок бурением. М., «Недра», 1975, с. 58 — 64.

2. Патент США № 4095856, кл. 175 — 53, опублик. 1978 (прототип) . (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ

ВОССТАЮЩИХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК, включающее расширитель, установленный посредством переводника на буровой колонне, вращатель и механизм подачи буровой колонны, отличающееся тем, что, с целью

„,Я0„„1162982 A повышения производительности бурения, оно снабжено дополнительным расширителем, подшипниковым узлом с верхней и нижней обоймами, блоками, охватываемыми канатами, и цепью с быстроразъемными кольцами, при этом дополнительный расширитель установлен на буровой колонне навстречу основному с возможностью осевого перемещения, переводник имеет сквозные окна, в которых установлены блоки, один конец каждого каната скреплен с дополнительным расширителем, а другой конец — с нижней обоймой подшипникового узла, установленного внутри буровой колоннй, причем нижний конец цепи скреплен с верхней обоймой, а верхний конец цепи— с механизмом подачи буровой колонны.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительный расширитель выполнен разъемным в диаметральной плоскости и снабжен узлами подвески.

1162982

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для бурения в средних и крепких породах восстающих горных выработок различного назначения, соединяющих либо поверхность с горной выработкой, либо две выработки между собой.

Известно устройство для бурения горных выработок, включающее расширитель, установленный посредством переводника на. буровой колонне с возможностью бурения способом сверху-вниз, вращатель и механизм подачи буровой колонны (1).

Недостаток этого устройства — низкая производительность из-за неудовлетворительной очистки забоя при прямой промывке.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для бурения восстающих горных выработок, включающее расширитель, установленный посредством переводника на буровой колонне, вращатель и механизм подачи буровой колонны 12).

Недостаток известного устройства — йизкая производительность бурения вследствие небольшой скорости бурения.

Целью изобретения является повышение производительности посредством увеличения скорости бурения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для бурения восстающих горных выработок, включающее расширитель, установленный посредством переводника на буровой колонне, вращатель и механизм подачи буровой колонны, снабжено дополнительным расширителем, подшипниковым узлом с верхней и нижней обоймами, блоками, охватываемыми канатами, и цепью с быстроразъемными кольцами, при этом дополнительный расширитель установлен на буровой колонне навстречу основному с возможностью осевого перемещения, переводник имеет сквозные окна, в которых установлены блоки, один конец каждого каната скреплен с дополнительным расширителем, а другой конец — с нижней обоймой подшипникового узла, установленного внутри буровой колонны, причем нижний конец цепи скреплен с верхней обоймой, а верхний конец цепи — с механизмом подачи буровой колонны.

Кроме того, дополнительный расширитель выполнен разъемным в диаметральной плоскости и снабжен узлами подвески.

На фиг. 1 изображено устройство, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1.

Устройство состоит из породоразрушающих инструментов 1, установленных на расширителе 2, соединенного переводником 3, снабженным блоками 4 с буровой колонной 5, состоящей из бурильных труб 6.

На буровой колонне 5, со стороны, противоположной основному расширителю 2, установлен дополнительный расширитель 7, с породоразрушающими инструментами 8.

Расширитель 7 связан с буровой колонной 5 шлицевым соединением 9 и имеет возможность осевого перемещения по ней.

Кроме этого, дополнительный расширитель 7 соединен канатами 10 через блоки 4 с вращающейся нижней обоймой 11 упорного подшипникового узла 12, а невращающаяся верхняя обойма 13 подшипникового узла 12 соединена с цепью 14, состоящей из быстроразъемных колец 15 типа карабинов. Цепь 14 соединена также с тросом 16, пропущенным через талевую систему

17 механизма 18 подачи буровой колонны.

Механизм 18 подачи установлен на раме 19 и входит в состав бурового агрегата 20, включающего также вращатель 21 и труборазворот 22.

Кроме этого, для крепления расширителя 7 к раме 19 имеются узлы подвес5

20 ки 23.

В горной выработке 24 и рядом с устьем

25 скважины 26 установлены буровые насосы 27 со шлангами 28 для подачи жид25 кости на забой.

Буровая колонна 5 расположена в пилот-скважине 29. Дополнительный расширитель 7 выполнен разъемным в диаметральной плоскости и состоит из двух частей, соединенных болтами 30 между собой, что обеспечивает сдвигание и раздвигание частей расширителя 7. Перед началом бурения пилот-скважины 29 расширитель 7 раздвинут и закреплен узлами подвески 23 к раме 19.

В стенках переводника 3 выполнены окна 31, в которых установлены блоки 4, в расширителе 7 — пазы 32 для взаимодействия со шлицами 9, а в расширителе 2— каналы 33, Устройство для бурения восстающих горных выработок работает следующим обра40 зом.

Сначала бурят пилот-скважину 29 сверху вниз. Бурение производят с помощью шарошечного долота (не показан) соединенного с буровой колонной 5. В процессе наращивания труб 6 совмещают шлицы 9 так, чтобы они располагались в одной плоскости.

После того, как пилот-скважина 29 пробурена до пересечения с горной выработкой 24, буровую колонну 5 на тросе 16 механизма

i 8 подачи опускают частично в горную выработку 24 и, закрепив во вращателе 21, поддерживают над расширителем 1, предварительно установленным в выработке 24.

Отсоединяют от колонны 5 шарошечное долото и к расширителю 1 присоединяют переводи ик 3 с блоками 4. Затем в зазор

55 между стенками пилот-скважины 29 и буровой колонной 5 опускают канаты 10 расширителя 7, расположенного над устьем

25 скважины 26. После того, как кана1 162982 ты 10 войдут в выработку 24, их пропускают через блоки 4 и соединяют с вращающейся обоймой 11 подшипникового узла 12.

Потом в колонну 5 опускают цепь 14 с помощью троса 16 механизма 18 подачи, состоящую из быстроразъемных колец 15, и после того, как цепь 14 выйдет с другой стороны колонны 5, ее присоединяют к невращающейся обойме 13 подшипникового узла 12. Затем, соединив колонну 5 (например с помощью хомута, зажима закрепленного внутри колонны 5) с цепью 14 колонну 5 опускают на тросе 16 вниз и соединяют ее с переводником 3 расширите7 ля 2. Устанавливают расширитель 2 на почву выработки 24. Затем, отсоединив цепь

14 от троса 16 механизма 18 подачи, присоединяют трос 16 к расширителю 7 и, разъединив узлы подвески 23, опускают расширитель 7 по колонне бурильных труб 5 на устье пилот-скважины 29. Устанавливают пазы 32 расширителя 7.против шлицов 9 20 труб 6 и сдвигают обе половины расширителя 7 болтами 30. Присоединяют трос 16 к цепи 14, удаляют хомут-зажим с помощью троса 16, создают усилие через цепь 14, подшипниковый узел 12, канаты 10 и блоки 4 на расширителе 7 и 2. При этом расширитель 7 остается на места, а колонна бурильных труб 5 вместе с расширителем 2 перемещается вверх до соприкосновения расширителя 2 с кровлей выработки 24. Затем включают вращатель 21 бурового агрегата 20 и создают вращение колонны 5, которое передается расширителю 2 через переводник 3, и расширителю 7 — через шлицы 9 на колонне 5 и пазы 32. Начинают расширение пилот-скважины 29, в процессе которого цепь 14 с невращающейся обоймой 13 подшипникового узла 12 остается неподвижной (не вращается), а буровая колонна 5, расширители 2 и 7, канаты 10, блоки 4 и обойма 11 подшипникового узла 12 вращаются.

При бурении расширитель 7 перемещается 4о вниз по шлицам 9 буровой колонны 5 навстречу расширителю 2. Таким образом осуществляется расширение пилот-скважины 29 как в обратном, так и прямом направлении. Орошение забоев и охлаждение инструментов 1 и 8 осуществляют с помощью жидкости, подаваемой по шлангам 28 насосами 27 в скважину 26, шлам при этом удаляется из верхней части скважины 26 вниз по зазору между бурильными трубами 6 и стенками пилот-скважины 29, а также через каналы 33 расширителя 2. Внизу шлам загружают в вагонетки и вывозят на поверхность.

В процессе бурения расширители 2 и 7 движутся навстречу друг другу, а буровая колонна 5 перемещается вверх. После того, как над вращателем 21 окажется труба 6, колонну 5 зажимают во вращателе, а трубу 6 с помощью труборазворота 22 отвинчивают и приподнимают. Затем отсоединяют часть цепи 14, находящейся внутри трубы 6. при этом остальную часть цепи 14 фиксируют (например с помощью вилки, продеваемой в кольцо 15 и устанавливаемой на торец колонны 5) относительно колонны 5.

Часть цепи 14 вместе с трубой 6 отводят в сторону с помощью труборазворота 22 и устанавливают на раму 19. После этого соединяют цепь 14 с тросом 16 механизма 18 подачи и продолжают расширение пилот-скважины 29. Далее цикл повторяют.

В процессе бурения, когда расширитель

7 дойдет до упоров, (не показаны) расположенных над блоками 4, его работа по расширению пилот-скважины 29 прекращается, а оставшуюся по длине часть скважины 29, равную расстоянию от расширителя

1 до блоков 4, разбуривает расширитель 1.

Применение предлагаемого устройства, в котором основной и дополнительный расширители установлены на буровой колонне навстречу друг другу, позволит увеличить производительность работ за счет одновременного расширения пилот-скважины сверху вниз и снизу вверх.! 162982

27

Составитель Л. Черпенкина

Редактор E. Лушникова Техред И. Верес Корректор В. Бутяга

Заказ 4082/31 Тираж 482 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4

findpatent.ru

Способы бурения восстающих

1. Нисходящее бурение пилотной скважины и расширением через нее снизу вверх	2. Восходящее забуривание пилотной скважины с расширением в слепую снузу вверх
3. Расширение по пилотной скважине снизу вверх	4. Расширение через пилотную скважину сверху вниз

Из приведенного расчета видно, что количество воздуха, подаваемого через два вентиля пневмораспределителя при Р= 2 атм. обеспечивает проветривание ,так как : Q > Q₃ > Q₁ > Q₂

Определяем аэродинамическое сопротивление трубопровода:

R = ((6.5 х ф х Lтр) / d5) + R тр = ((6,5х0,00045х205,0)/0,328)+0,20=2,03 kM

R тр. - сопротивление тройника (при угле 30 град.) = 0,2

Определяем напор вентилятора

h гр = R х Q заб х Q в = 2,03х9,3х10,6 =198,6 мм.вод.ст.

МЕРОПРИЯТИЯ по проветриванию восстающего

1. Восстающий до 7.0 м проветривается сжатым воздухом, подаваемым в забой по шлангу d 50 мм, закреплённому на шесте.

2. Отбор проб производится при помощи "ГХ" по мере продвижения вверх по восстающему.

3. Допуск людей в забой разрешает горный мастер участка в письменной форме после отбора проб на содержание CO, CH₄, NO+NO₂, но не ранее чем через 60 минут после взрывных работ и проветривания.

4. Восстающий высотой более 7.0 м проветривается сжатым воздухом, подаваемым в забой по каналам монорельса.

5. Восстающий оборудуется дистанционным пробоотборником.

6. Сменный горный мастер участка после отбора проб на наличие ядовитых газов и метана через дистанционный пробоотборник производит допуск рабочих в забой восстающей выработки, но не ранее чем через 60 минут после взрывных работ и проветривания. Вместе с машинистом КПВ горный мастер участка поднимается в кабине полка к забою, где производит замеры CO и CO₄ (замеры содержания CO и CH₄ производятся также в процессе подъёма через каждые 10 метров по высоте выработки), после чего выдаёт старшему проходчику письменное разрешение на производство работ в забое.

7. Все рабочие, занятые на проходке восстающего должны быть обучены правилами пользования "ГХ", "ШИ", ШСС-1-У. Непрерывный контроль за содержанием в забое метана осуществляется прибором "Сигнал - 2", который подвешивается у кровли выработки к пневмоцилиндру зонта.

8. При отключении сжатого воздуха в забое, рабочие, включившись в ШСС-1-У, немедленно спускаются на свежую струю на КПВ при помощи ручного привода.

9. Взрывные работы производятся по циклограмме.

10. Горный мастер участка обязан контролировать ведение горных работ в забое при его проходке на полную высоту не менее двух раз в смену.

Проходка горизонтальных выработок

Буровзрывным способом

П Р И М Е Р Р А С Ч Е Т А

Количества воздуха для проветривания восстающего

Расчетные данные:

S - сечение выработки вчерне - 4.84 м²

H - высота выработки - 20 м.

A - количества взрываемого за один прием ВВ - 30 кг.

B - удельное газовыделение, л/кг -40

1. По людям:

Q₁ = Z * q * N = 1.45 * 0.1 * 2 = 0.29 м³/сек

где: Z - коэффициент запаса воздуха - 1.45

q- норма воздуха на одного человека в забое -0.1 м³/сек

N- количество людей работающих в забое - 2 чел.

2. По условию разжижения ядовитых газов после взрывных работ до безопасной концентраций

Q₂= 2.25 / T * (A * B * ( S * H )² * Kоб / K²ут^{)1/3 = 0.13 м3/сек}

где: Т- время проветривания после взрывных работ-3600 с.

Коб - коэффициент обводненности = 1.0

Кут.- коэффициент утечек = 1.1

3. По минимальной допустимой скорости движения воздушной струи:

Q₃ = Vдоп * S = 0,25 * 4.84 = 1.21 м³/сек

где: Vдоп - минимальная допустимая скорость - 0,25 м/с

Во время проветривания забоя сжатым воздухом через пневмораспределитель, давление его в трубопроводе d=38 мм. принимаем Р= 2 атм., подача сжатого воздуха для проветривания выработки осуществляется через два вентиля пневмораспределителя.

4. Количество воздуха, подаваемого через два вентиля пневмораспределителя:

Q = 0.001 * 2Sтр * 0.57 = 0.001 * 2 * 1133.54 * 0.57 = 1.29 м³/сек

где: Sтр - сечение одного вентиля с диаметром канала d 38 мм - 1133,54 мм²

0.57- количество воздуха, приходящегося на 1 мм² трубопровода d 38 мм при Р=2 атм.

VI этап. Армировка восстающего
V этап. Проходка восстающего

IV этап. Монтаж комплекса
III Этап. Проходка участка врезки восстающего

Этапы проходки восстающего с использованием КПВ