Использование бурового инструмента и оборудования производства ЗАО «Машиностроительный Холдинг» гарантия эффективности буровых работ

В.В. Люханов, С.Б. Алферов

С начала 2010 года специалистами ЗАО «Машиностроительный Холдинг» проведено значительное количество научно-изыскательских и промышленных испытаний бурового оборудования и инструмента в условиях подземных рудников и карьеров как в России, так и за рубежом. О некоторых из них рассказывается в статье.

Для повышения производительности и эффективности проведения буровых работ ЗАО «Машиностроительный Холдинг» (ЗАО «МХ») совместно с институтом горного машиностроения ОАО «НИПИГОРМАШ» постоянно проводят научно-изыскательские работы, промышленные испытания и мониторинг качества выпускаемой продукции при непосредственном участии специалистов горных предприятий. В процессе общения с ними происходит обмен опытом по эксплуатации бурового оборудования и укрепление связей между горным производством и машиностроением. Всё это способствует изучению проблем горного производства и принятию конкретных решений для повышения эффективности проведения буровых работ.

С начала 2010 года специалистами ЗАО «МХ» проведено значительное количество научно-изыскательских и промышленных испытаний бурового оборудования и инструмента в условиях подземных рудников и карьеров, как в России, так и за рубежом.

Крупнейшее в сибирском регионе горнодобывающее предприятие по добыче и переработке железной руды – ОАО «Евразруда» (Новокузнецк), имеет несколько филиалов с подземным способом добычи руды: Абаканский, Таштагольский, Горно-Шорский и Казский.

Рассказывает директор Таштагольского филиала, д.т.н. Игорь Федорович Матвеев: «Одна из проблем, стоящая перед филиалами ОАО «Евразруда» и требующая оперативного решения в настоящее время – необходимость повышения эффективности буровзрывных работ, в том числе путём приобретения новой буровой техники. В последние несколько лет на Абаканском филиале (г. Абаза) успешно внедрена и обоснована технология обуривания рудного массива очистных блоков не пучками нисходящих скважин диаметром 105 мм, а скважинами диаметром 250 мм. Результатом внедрения данной технологии стал рост производительности труда машинистов буровых установок, а также снижение удельного расхода взрывчатых веществ на обрушение рудного массива блока и на вторичное дробление, что, естественно, улучшило экономические показатели работы филиала.

Буровая коронка КНШ&160ТШS и расширитель скважины Р250/160Ш&160 (в условиях Таштагольского филиала ОАО «Евразруда») Буровая коронка КНШ&160ТШS и расширитель скважины Р250/160Ш&160 (в условиях Таштагольского филиала ОАО «Евразруда»)

Буровая коронка КНШ&160ТШS и расширитель скважины
Р250/160Ш&160 (в условиях Таштагольского филиала
ОАО «Евразруда»)

На Таштагольском филиале успешный опыт использования скважин большого диаметра имел место ещё в 1980-е годы, однако, в связи с отсутствием серийного производства бурового оборудования для скважин большого диаметра, эти работы были остановлены. Особенность отработки Таштагольского месторождения состоит в его удароопасности, которая обусловлена наличием высоких напряжений в массиве горных пород. По этой причине, в отличие от наших соседей, мы ограничены в размерах сечений выработок. Кроме того на Таштагольском филиале теряется до 20% взрывных скважин в результате разрушения их под воздействием горного давления, а ведение буровых работ на семи горизонтах и 3–4 подэтажах требует значительных трудозатрат на установки, перестановки и перемещения станков в стеснённых условиях. Поэтому когда перед Таштагольским филиалом встал вопрос о выборе бурового оборудования для бурения скважин большого диаметра, мы, учитывая наши условия, провели работу по изучению буровой техники и бурового инструмента разных производителей, опыта работы других предприятий и в итоге остановились на буровых станках БПA100М и буровом инструменте производства ЗАО «МХ». Интерес к станкам типа БП был обусловлен тем, что одна из отличительных особенностей их конструкции состоит в разнообразии возможного исполнения, что позволяет заказчику выбирать длину податчика и оптимальный буровой став, в зависимости от сечения выработок и применяемых на предприятии диаметров бурения. Также по желанию заказчика на вращатель и подачу устанавливаются редукторы с повышенным (в 1.5 раза) передаточным числом, от самоходного бурового станка БПA100С. Повышенный крутящий момент (до 180 кгс·м) и усилие подачи (до 2400 кгс·м) позволяют бурить глубокие (до 120 м) скважины увеличенного диаметра в очень сложных горно-геологических условиях. Разнообразие исполнений станков БП позволяет применять буровые штанги различного диаметра (76 мм или 89 мм) и длины. Замена нескольких деталей для перехода с одного диаметра бурового става на другой – очень проста и оперативна. Обычно машинист станка затрачивает на эту операцию 20–30 минут.

Для бурения скважин увеличенного диаметра в сложных горно-геологических условиях специалистами ЗАО «МХ» разработаны дополнительные опции к станкам БП. Они включают: два нижних гидравлических упора оригинальной конструкции и дополнительный распор между рамой податчика и распорной колонкой. Управление дополнительным нижним распором осуществляется также, как и верхним гидрораспором колонки с помощью компактного ручного насоса на выносном пульте. Установка опций занимает небольшое время. По желанию заказчика этими опциями комплектуются любые модификации станков БП. Сочетание верхнего и нижних гидравлических распоров значительно уменьшает нагрузку на распорную колонку и обеспечивает надёжную фиксацию станка на оси бурения. Для Таштагольского филиала, специалисты ЗАО «МХ» модернизировали и адаптировали буровой станок БПA100М к применению в выработках ограниченного размера, прокладываемых в условиях высокого горного давления. В ходе модернизации изготовлены редукторы вращателя и податчика с увеличенным передаточным числом. Для стеснённых условий Таштагольского филиала применена буровая штанга длиной L=820 мм и номинальным диаметром D=89 мм. Применение бурового става диаметром 89 мм уменьшает затрубное пространство и значительно увеличивает скорость выноса бурового шлама, что способствует повышению производительности бурения и уменьшению износа бурового инструмента, а также увеличивает жёсткость бурового снаряда, повышает точность бурения скважин и позволяет использовать станок для бурения скважин увеличенного диаметра. На модернизированном БПA100М установлены две вспомогательные лебедки, одна из них ручная, другая – пневматическая, обе с тяговым усилием 1000 кг. Максимально снижена масса основных узлов и механизмов станка для облегчения его доставки и переноса в горных выработках.

Для бурения скважин увеличенного диаметра специалистами ЗАО «МХ» подобран и испытан необходимый буровой инструмент: пневмоударники ПA160A5,5Ш с расширителями скважин Р250/160ШA160 и буровыми коронками КНШA160ТШS».

До начала применения буровых станков БП-100М в Таштагольском филиале на других предприятиях ОАО «Евразруда» для бурения скважин увеличенного диаметра использовались станки СБУ-6, а для бурения скважин диаметром 105 мм – станки НКР-100. Отметим, что буровой станок СБУ-6 создан в 1969 г. специалистами института ОАО «НИПИГОРМАШ» – ведущего отраслевого института горного машиностроения, разработки которого успешно применяются многими машиностроительными заводами: Артемовским, Карпинским, Дарасунским, Пермским заводом горного оборудования, Старооскольским и другими. В 1971 г. конструкторская документация станка СБУ-6 была передана на серийное производство в «Кыштымский машзавод».

Самоходный буровой станок БП&100С

Самоходный буровой станок БП&100С

И.Ф. Матвеев: «При эксплуатации станков БПA100М выявлен ряд преимуществ перед станками НКРA100 и СБУA6. БПA100М имеет меньшие габариты и массу, чем станок СБУA6, снабжен укороченным податчиком (длиной 1900 мм), распорной колонкой (высота в собранном положении от 2100 мм до З500 мм), уменьшенными салазками (шириной 916 мм). Его габаритные размеры (ДЅВЅШ) в транспортном положении – 1900Ѕ1700Ѕ1040 мм. Это позволяет эксплуатировать станок в горных выработках с минимальными размерами: сечением 2.2Ѕ2.2 м – при веерном бурении и 2.0Ѕ2.2 м – при бурении нисходящих скважин. Кроме этого, проходить выработки постоянного сечения 2.2Ѕ2.2 м, без оформления завивок под установку станка НКРA100 на пучки скважин, что снижает объёмы проходки и крепления выработок, а также повышает их устойчивость в условиях высокого горного давления.Параметры станка БПA100М позволяют использовать его не только на прямых выработках, но и в заходах стандартного сечения длиной до 5–6 м. Масса станка в сборе 790 кг (а станка СБУA6 – 1700 кг), что обеспечивает снижение трудозатрат на его перевозки и перестановки с блока на блок, с подэтажа на подэтаж в условиях многогоризонтной отработки и малообъёмности блоков руды Таштагольского филиала. Управление станком БПA100М осуществляется с выносного пульта, располагаемого на расстоянии до 5 м от зоны бурения, на безопасном и менее обводнённом месте, что обеспечивает допустимый уровень шума и вибрации для машиниста.

На станке БПA100М спуско-подъёмные операции механизированы, наращивание и свинчивание штанг осуществляется при помощи пневмоцилиндра в люнет-патроне и подвижного фиксатора на вращателе (на станках СБУA6 и НКРA100 все эти операции выполняются вручную при помощи штангового ключа).

Буровой станок БП&100С в забое шахты им. Губкина, ОАО «Комбинат КМАруда»

Буровой станок БП&100С в забое шахты им. Губкина, ОАО «Комбинат КМАруда»

В период 2009–2010 годов наш филиал проводил испытания станков БПA100М в блоках, рудный массив которых был значительно нарушен в результате неоднократных горных ударов.

В этих сложнейших условиях станком БПA100М были обурены пучки скважин диаметром 160 и 250 мм в тех местах, где скважины диаметром 105 мм не могли отбурить станком НКРA100.

За период испытаний в сложных условиях буровые станки БПA100М показали следующие результаты:

- линейная скорость бурения скважин диаметром 160 мм составила в среднем 12 п.м. в смену, максимальная – 27 п.м. в смену.

- скорость расширения скважин до диаметра 250 мм – в среднем 8 п.м. в смену, максимальная –14 п.м. в смену;

- объёмная скорость бурения скважин диаметром 160 мм – в среднем 0.2412 м3 в смену, что в 1.79 раз выше объемной скорости бурения скважин диаметром 105 мм станком НКРA100;

- объёмная скорость бурения с учетом расширенной до 250 мм скважины – в среднем 0.235 м3 в смену, т.е. в 1.74 раза выше объёмной скорости бурения скважин диаметром 105 мм станком НКРA100.

Нельзя не отметить надёжность и простоту в обслуживании узлов и механизмов бурового станка БПA100М: за период 2009 г. и начала 2010 г. мы ни разу не остановили буровые работы по причине технических неисправностей станка. При оценке эффективности бурового оборудования важна её экономическая составляющая. Металлоёмкость, технологичность изготовления и стоимость бурового станка БПA100М ниже, чем станка СБУA6.

Технические службы нашего филиала считают, что применение станков БПA100М значительно повышает эффективность проведения буровых работ по следующим параметрам:

1. Снижается объём проходки и крепления буровых выработок, повышается устойчивость выработок в условиях высокого горного давления;

2. Повышается производительность труда;

3. Снижаются объёмы восстановления (разбурки) нарушенных горным давлением скважин;

4. Станки БПA100М обеспечивают бурение в нарушенных горным давлением районах массива руды;

5. Соблюдение стандартных норм шума и вибрации, а также уменьшение доли ручного труда машинистов буровых установок».

Директор «Шахтостроительного Управления» ОАО «Учалинский ГОК» Анатолий Евгеньевич Зубков: «С надежностью и эффективностью бурового оборудования и бурового инструмента производства ЗАО «МХ», я знаком не понаслышке. Первые буровые станки БПA100 в ОАО «Учалинский ГОК» ПР «Узельгинский» поступили примерно в 2000 г., это были станки производства ОАО «НИПИГОРМАШ». С 2004 года к нам начали поступать станки, изготовленные ЗАО «МХ». С того времени они полностью вытеснили станки НКРA100. В условиях «Узельгинского рудника» буровые станки БПA100 применяются для бурения очистных, технологических скважин и скважин при проходке восстающих методом секционного взрывания. При эксплуатации станков БПA100 нам удалось значительно повысить производительность бурения, снизить издержки на ремонты и запасные части по сравнению со станками НКРA100, улучшить условия труда машинистов буровых установок. С 2007 года в условиях ОАО «Учалинский ГОК» организовано сервисное обслуживание бурового оборудования производства ЗАО «МХ», что существенно улучшило качество и сократило сроки ремонтов. Сервисные специалисты активно помогают в обучении персонала работе с оборудованием ЗАО «МХ», что способствует повышению эффективности его использования и буровых работ в целом.

Также мы неоднократно проводили сравнительные испытания бурового инструмента, (пневмоударников, буровых коронок, расширителей скважин, буровых штанг и т.д.) разных производителей. При сопоставлении параметров по критерию «цена-качество», в большинстве случаев выбирали инструмент производства ЗАО «МХ». Если раньше машинист буровой установки, направляясь в забой каждую смену нёс несколько лезвийных буровых коронок байонетного соединения и не был уверен в результате своей работы, то с использованием инструмента ЗАО «МХ» всё изменилось. Сейчас машинисту хватает одной штыревой коронки со шлицевым соединением на несколько смен, и он уверен, что инструмент его не подведёт.

Хочется отдельно отметить профессионализм специалистов ЗАО «МХ» и ОАО «НИПИГОРМАШ» при разработке самоходного бурового станка БПA100С.

Для условий ОАО «Учалинский ГОК» давно существовала необходимость в мобильном, самоходном буровом станке, на пневмоколесном ходу с расширенными возможностями бурения в выработках разного сечения – от 2.6Ѕ2.6 м до 4.7Ѕ4.7 м. В 2008 г., совместно с коллегами ОАО «Гайский ГОК» мы обратились в ЗАО «МХ» и ОАО «НИПИГОРМАШ» с техническим заданием на разработку самоходного бурового станка. В конце 2008 г. буровой станок БПA100С был изготовлен и поставлен в ОАО «Учалинский ГОК» ПР «Узельгинский». Испытания подтвердили надёжность заложенных конструктивнотехнических решений и характеристик, а также высокие технико-эксплуатационные показатели использования бурового станка БПA100С. При эксплуатации машинисты, механики и руководители буровых работ подземного рудника «Узельгинский» выявили основные преимущества бурового станка БПA100С:

1. Высокая манёвренность благодаря бортовому поворотуразвороту пневмошинного хода. Станок БПA100С гидрофицирован, передвижение и установка на бурение осуществляется гидроприводами. При переезде на новое место бурения станок обеспечивает перевозку буровых штанг, инструмента и вспомогательного оборудования, что уменьшает время и долю ручного труда. Механизирована установка станка на точку бурения, что значительно сокращает время на монтаж, демонтаж и переезд к следующему месту бурения. Особо отмечена машинистами буровой установки – высокая маневренность станка при бурении скважин на проходке восстающих методом секционного взрывания.

2. Надежность узлов и механизмов.

3. Простота в обслуживании и эксплуатации.

4. Особенности конструкции бурового станка БПA100С позволяют бурить в выработках разного сечения – от 2.6Ѕ2.6 м до 4.7Ѕ4.7 м.

5. Возможность бурения не только вертикального кругового веера скважин, но и наклонных вееров в плоскостях от ±20°, а также в горизонтальной плоскости вдоль продольной оси станка.

6. Для облегчения установки углов бурения в двух плоскостях на станке предусмотрены два жидкостных угломера.

7. Благодаря надежному распору станка и возможности надвигать рабочий орган до упора на забой (ход надвигания 700 мм) обеспечивается высокоточное, направленное бурение скважин.

8. Выносной передвижной пульт управления позволяет машинисту находиться в безопасном и сухом месте (до 5 м – от зоны бурения), что обеспечивает соблюдение норм по шуму и вибрациям в забое, а также исключает попадание бурового шлама на машиниста буровой установки.

Вместе с тем, промышленные испытания 2009 года позволили определить два возможных направления модернизации бурового станка БПA100С:

1. Для повышения производительности бурения в 1.8–2.3 раза станок может работать в комплекте с самоходной автономной установкой повышенного давления воздуха СКУ 10/10, разработанной специалистами ЗАО «МХ».

2. Создание на базе станка БПA100С самоходной установки для бурения геологоразведочных скважин.

После успешных промышленных испытаний в 2009 г., «Шахтостроительное Управление» ОАО «Учалинский ГОК» в 2010 г. приобрело второй самоходный буровой станок БПA100С. 23 апреля 2010 г. станок успешно введён в эксплуатацию сервисными специалистами ЗАО «МХ».

Радует то, что коллектив ЗАО «МХ» не останавливается на достигнутом и постоянно совершенствует буровое оборудование, предлагая различные его варианты и проекты по повышению эффективности проведения буровых работ. Желаю успехов коллективу ЗАО «МХ». Хочется, чтобы в нашей стране было больше таких предприятий».

В период с 23 марта по 10 апреля 2010 г. в НР Монголия в условиях ГОКа «Бор-Ундур» на подземных рудниках «Адаг» и «Бор-Ундур» введены в эксплуатацию с обучением персонала два буровых станка БП-100Н производства ЗАО «МХ». В условиях этих рудников также состоялись полномасштабные промышленные испытания буровых коронок КНШ-110БШКЕ40 и КНШ-110БШS40 с пневмоударниками повышенной точности бурения и увеличенной энергией удара П-110-3.2ШРБ производства ЗАО «МХ». В процессе ввода в эксплуатацию буровых станков БП-100Н обучены полному циклу выполнения операций, от работы на них до настройки передвижения и технического обслуживания станков, девять машинистов ГОКа «Бор-Ундур». Машинисты буровых установок и приёмочная комиссия ГОКа «Бор-Ундур» отметили ряд существенных преимуществ бурового оборудования и бурового инструмента производства ЗАО «МХ» и считают, что буровые станки БП-100Н зарекомендовали себя, как более надёжное и эффективное оборудование в сравнении с буровыми станками НКР-100МА и ЛПС-3У. Общая производительность буровых станков БП-100Н с применением бурового инструмента производства ЗАО «МХ» – коронок КНШ-110БШКЕ40 и КНШ-110БШS40, пневмоударников П-110-3.2ШРБ, буровых штанг диаметром 76 мм – в 1.5 раза превышает производительность применяемых в настоящее время станков НКР-100МА, ЛПС-3У с буровым инструментом от другого отечественного производителя.

Буровой станок БП&100Н

В ходе промышленных испытаний коронок КНШ-110БШКЕ40 и КНШ-110БШS40 установлено увеличение их эксплуатационной стойкости на 41%, пневмоударников П-110-3.2ШРБ – на 15%. Также отмечено полное отсутствие поломок хвостовиков шлицевых буровых коронок КНШ-110БШКЕ40 и КНШ-110БШS40 производства ЗАО «МХ», в сравнении с применяемыми в настоящее время буровыми коронками байонетного соединения. Руководство ГОКа «Бор-Ундур», высоко оценив качество и эксплуатационные характеристики бурового оборудования и бурового инструмента производства ЗАО «МХ», планирует в дальнейшем полностью перейти на буровые станки Бп-100Н.

С 4 марта по 6 апреля 2010 г. в условиях Горно-Шорского филиала ОАО «Евразруда» проводились промышленные испытания пневмоударников П-105ПМ МХ73.00 с буровыми коронками КНШ-105ПМS40 производства ЗАО «МХ», с целью определения их эксплуатационной стойкости в условиях шахты Шерегешская. Испытания проходили на гор. 263 м, блок 34, с крепостью руды 12–14, пород 16–18 по шкале проф. М.М. Протодьяконова. Основной рудный минерал представлен магнетитом.

В процессе промышленных испытаний пневмоударников П-105ПМ МХ73.00 с буровыми коронками КНШ-105ПМS40 производства ЗАО «МХ» приемочная комиссия отметила следующие преимущества:

- пневмоударники П-105ПМ МХ73.00 легко, без удара о забой, запускаются – в сравнении с применяемыми в настоящее время пневмоударниками другого производителя;

- стабильность работы пневмоударника при различных глубинах скважины;

- при отрыве пневмоударника от забоя буровая коронка ровно выходит на блокировку, и бурение останавливается (т.е. пневмоударник не срабатывает на холостом ходу);

- буровые коронки КНШ-105ПМS40 показали высокую эксплуатационную стойкость при бурении глубоких, нисходящих скважин по крепким магнетитовым рудам шахты Шерегешская.

Приёмочная комиссия Горно-Шорского филиала ОАО «Евразруда» высоко оценила качество бурового инструмента производства ЗАО «МХ» и считает пневмоударники П-105ПМ МХ73.00 с буровыми коронками КНШ-105ПМS40 пригодными для бурения глубоких скважин в условиях шахты Шерегешская.

В апреле 2010 г., в рамках программы изготовления импортозамещающей продукции, принятой на предприятии ЗАО «МХ», проведены промышленные испытания перфораторных буровых коронок КНШ-127.АRS.Т60 в условиях карьера ГУП «Монетный щебёночный завод». Испытания проводились с целью определения эксплуатационной стойкости и эффективности использования буровых коронок КНШ-127.АRS.Т60 производства ЗАО «МХ». Испытания велись при бурении взрывных скважин номинальным диаметром 127 мм, глубиной от 13 до 19 м. Скважины бурились в массиве, представленном гранодиаритами и плагиогранитами, крепостью 10–11 по шкале проф. М.М. Протодьяконова. Бурение проводилось на буровой установке импортного производства. Средняя стойкость буровых коронок КНШ-127.АRS.Т60 составила 1344 м при двух-трёх заточках твердосплавного вооружения. Приёмочная комиссия отметила высокую эксплуатационную стойкость буровых коронок КНШ-127.АRS.Т60 производства ЗАО «МХ» и одинаковую (с применяемыми на предприятии коронками шведского производителя) скорость бурения скважин. Также отмечено, что стоимость буровых коронок производства ЗАО «МХ» значительно ниже, что соответственно при одинаковой производительности бурения, повышает эффективность буровых работ. Приёмочная комиссия считает целесообразным применение буровых коронок КНШ-127.АRS.Т60 производства ЗАО «МХ» в горно-геологических условиях карьера ГУП «Монетный щебёночный завод».

Пневмоударник повышенной точности бурения и увеличенной энергией удара П&110&3.2ШРБ, оснащенный буровой коронкой КНШ&110БШSр40

Пневмоударник повышенной точности бурения и увеличенной энергией удара П&110&3.2ШРБ, оснащенный буровой коронкой КНШ&110БШSр40

В зависимости от системы разработки и горно-геологических особенностей месторождений у разных горнодобывающих предприятий существует собственный уникальный опыт эксплуатации горного оборудования. Специалистам ЗАО «МХ» интересны опыт эксплуатации, рекомендации по модернизации или совершенствованию горной техники, бурового оборудования, бурового инструмента, накопленные в каждом отдельном горном предприятии. Также интересует мнение и взгляд специалистов горных предприятий на перспективы развития отечественного горного машиностроения, и особенно, рекомендации по изготовлению новых видов горного оборудования как для карьеров, так и для подземных рудников. В зависимости от конкретных предложений горняков инженеры и конструкторы ЗАО «МХ» готовы приступить к сотрудничеству на коммерческой основе. Наиболее интересные проекты будут освещены на страницах специализированных горных журналов. Просим направлять предложения в письменном виде, уверяем, что каждое обращение будет внимательно изучено специалистами ЗАО «МХ» и ни одно не останется без ответа.

Журнал "Горная Промышленность" №4 (92) 2010, стр.38