Автоматизация станков для бурения крепких пород
В течение последних десяти лет автоматизация успешно использовалась при ударном бурении крепких пород в горном деле и строительстве — на очистных подземных работах, при проходке тоннелей и подготовительных выработок, а также на карьерах.
Уровень автоматизации за прошедший период вырос от единичных приборов до систем, способных осуществлять бурение на подземных очистных работах без участия человека в забое. Это стало возможным благодаря бурному развитию современного электронного оборудования.
Бурение на подземных работах
Развитие процесса бурения на подземных очистных работах прошло через стадии механизации и автоматизации. Буровые станки стали значительно более надежными в работе. Современные автоматизированные станки для бурения глубоких скважин в крепких породах являются уже обычным традиционным оборудованием для подземных работ.
Главной целью автоматизации является увеличение чистого времени бурения глубоких скважин и увеличение объема бурения за смену. С помощью автоматизации также осуществляется контроль за точностью глубины скважины.
На подземных работах эффективное рабочее время при обычной 8-часовой смене составляет, как правило, не более 5-6 ч из-за перерывов на обед и проветривание, а также значительной удаленности рабочих мест. Автоматизированный станок позволяет использовать это непродуктивное время для бурения.
После забуривания скважины станок может продолжать бурение до запрограммированной глубины без присутствия оператора на рабочем месте. После достижения глубины — бурение прекращается, буровой став извлекается, штанги разъединяются и размещаются в кассете (магазине).
За счет автоматизации сменная производительность может быть увеличена на 25%. На финской шахте Enonkoski фирмы Outokumpu производится безлюдное бурение одной скважины во время перерыва на обед и одной скважины во время пересменки. Это позволяет пробурить с помощью автоматизированного станка около 200 м в смену по сравнению с 150 м при бурении неавтоматизированным станком.
При увеличении глубины скважины возрастает роль точности ее бурения. Повышенная точность имеет огромное значение для улучшения дробимости породы, уменьшения потерь руды и снижения перебуров. Высокая точность может быть достигнута при использовании современных приборов. С помощью этих приборов производится измерение глубины скважины, наблюдение за скоростью бурения, а также запись данных по бурению.
Бурение на карьерах
Точность бурения имеет также огромное значение при выполнении буровзрывных работ на карьерах.
Результаты производства массовых взрывов могут быть улучшены за счет улучшения качества бурения: уменьшения отклонений при забуривании, достижения прямолинейности в расположении скважин в плане, снижение их девиации, соблюдение проектной глубины и диаметра скважины.
Ошибки при забуривании, нарушение прямолинейности в расположении скважин на уступе и их девиация в пространстве массива влияют на фактическое расположение скважин, увеличивая (уменьшая) расстояние между скважинами и ЛНС по сравнению с проектным расположением. Несоответствие глубины скважины (недобур) вызывает некачественную проработку подошвы уступа, а несоответствие (превышение) диаметра скважины ведет к неравномерному распределению ВВ по длине скважины.
Уменьшенное расстояние между скважинами вызывает перерасход ВВ, который приводит к чрезмерному отбросу породы, интенсивной вибрации массива и к увеличению выхода мелких фракций. Повышенное расстояние между скважинами вызывает недостаточное дробление породы с образованием негабаритных кусков, а также структурное нарушение необуренной задней части массива.
Производственные испытания, выполненные на одном из карьеров Финляндии, показали наличие корреляционной зависимости между точностью бурения и затратами на взрывание — увеличение точности ЛНС на 0.3 м приводит к годовой экономии 400 тыс.долл США.
Современные приборы дают возможность машинисту станка бурить скважины по одной линии при использовании специальных базовых точек (пикетов) на карьере. Показания глубины высвечивается на экране дисплея во время бурения.
Девиации скважины можно избежать при использовании жесткого бурового става и использовании круглых штанг большого диаметра. Отклонение при забуривании может быть уменьшено за счет использования стрелы определенного типа. Отклонение в диаметре скважины может быть уменьшено при использовании новой системы контроля. Рисунок демонстрирует, как с помощью автоматизированной измерительной системы выравнивается цепь податчика для правильного наклона скважины и направления взрывания.
