Технологични основи на сондажните работи в кариери
# Целта на сондирането е създаването на кладенци и дупки в скалната маса. Пробиването на кладенци е трудоемък и скъп процес, особено в много твърди скали.
Ефективността на пробиване на взривни дупки се определя от скоростта на пробиване.
Сондиране на кладенци и корди в кариери се извършва със специални скално-пробивни (пробивни) машини, разделени на две групи: механично въздействие върху дъното на кладенеца (ударно, ротационно и ударно-ротационно сондиране); физически методи за въздействие върху дънния отвор (термично, хидравлично, експлозивно сондиране и др.).
Ударното сондиране се извършва с ударно-въжени и конусни пробивни машини. Въжените ударни машини бяха широко използвани в кариерите за пробиване на взривни дупки с диаметър 200-300 mm до началото на 60-те години. Понастоящем те са напълно заменени от по-производителни ролкови и пневматични ударни пробивни машини и се използват само за пробиване на водоредуциращи и други технологични кладенци с диаметър 300–600 mm и дълбочина 60 m или повече, както и за специално сондиране при извличане на каменни блокове.
Пневматичните перфоратори (ръчни и ядкови) се използват за пробиване на отвори с диаметър 32-40 и 50-75 mm в скала. Ръчните понякога, а колонните винаги се използват в комбинация с пневматични опори, колони, самоходни колички. Ролковите сондажни машини през последните двадесет години са най-разпространени при пробиване на кладенци с диаметър 160-320 mm и дълбочина до 35 m в скали с коефициент на якост според Protodyakonov f = 8-14. Основните им предимства са висока производителност (20-150 м/смяна), непрекъснатост на процеса на сондиране, възможност за неговата автоматизация; недостатъци са голямата маса на машините и ниското съпротивление на битовете в трудни за пробиване скали.
Ротационното сондиране се извършва от шнекови и диамантени сондажни машини. Пробиването на дупки, предимно в големи парчета, може да се извърши с електрически бормашини.
Шнековите сондажни машини се използват широко за пробиване на вертикални и наклонени отвори с диаметър 125-160 mm и дълбочина до 25 m в скали с f = 4-6, главно във въглищни мини (въглища, кал, мек варовик) и при разработването на крехки строителни скали (мергел, мек варовик и др.). Производителността им е 15-120 м/смяна. Машините се характеризират с лекота на работа, като работата им осигурява благоприятни санитарни и екологични условия. Ротационно ударно сондиране с DTH чукове се използва за пробиване на кладенци с диаметър 100–200 mm и дълбочина до 30 m при разработване на строителни скали с f = 8–20, в хидротехническото строителство, в рудни кариери с производствен капацитет до 4 милиона m первази и др.) Целесъобразно е тези машини да се използват при пробиване на силно абразивни, много и изключително трудни за г вилни скали с f = 20. Производителността им е 10-35 m / смяна. Цената на пробиване на 1 m3 от скалата е 1,5–2,5 пъти по-висока, отколкото при пробиване на скала с f
Термичното (огнево) сондиране, поради своята селективност, е широко разпространено при пробиване на кладенци с диаметър 250-360 mm и дълбочина до 17-22 m, главно в много и изключително трудни за пробиване кварцови скали (f> 10). Може да се използва успешно в скали с f= 10-16. Крехкото разрушаване на скалите възниква в резултат на нагряване на дъното на кладенеца със свръхзвукови горещи струи и появата на топлинни напрежения.превишаване на крайната якост на минералното образувание.
Възможността за термично разширение на диаметъра на заредената част на кладенците (до 400–500 mm) позволява да се намали обемът на пробиване в силно напукани скали чрез увеличаване на разстоянието между кладенците. Производителността в добре термично пробити скали достига 12-15 m/h. В трудни термично пробити скали този метод ефективно разширява кладенци, пробити с ролкови ножове. Технологията на сондиране определя последователността на операциите за образуване на кладенци. При пробиване на блок от скална маса обикновено се извършват следните операции: настройка на машината на дадено ниво, самопробиване, изграждане на сондажната колона при задълбочаване на кладенеца, демонтиране на сондажната колона, подмяна на износени инструменти, преместване на машината до маркировката на следващия кладенец. Сондирането на кладенци е прекъснат процес и включва редица повтарящи се операции.
Техническата скорост зависи от способността за пробиване на скалата, конструкцията и вида на сондажния инструмент, натоварването на сондажния инструмент, неговата скорост на въртене, метода и условията за отстраняване на сондажните частици. Режимът на пробиване се характеризира с големината на развиваните сили, честотата на ударите и въртенето на работния инструмент и отстраняването на сондажните частици. Всеки тип сондиране се характеризира със своите възможни параметри на режима на сондиране.
Технологията на ударно-въженото пробиване на кладенци е следната. Сондажна колона с тегло 0,8-3 тона периодично се издига и пада почти свободно на дъното на кладенеца. След всеки удар снарядът (и острието на битото) се завъртат под определен ъгъл с помощта на въжен фиксатор, което осигурява равномерно разрушаване на скалата по цялата дънна площ. Продуктите за унищожаване се смесват с вода, периодично или постоянно се изсипватдобре и оформете сондажни изрезки. Последният периодично се отстранява от кладенеца с помощта на резервоар.
Скоростта на пробиване с ударно въже се определя основно от масата на сондажната колона, чиято стойност е 2700-2900 kg. Почистването на кладенци от изрезки се извършва след 0,6-1 m пробиване; в същото време в много трудни за пробиване скали интервалът е минимален.
Ударното пробиване на дупки в кариери се извършва с ръчни и ядкови перфоратори, чиято маса е съответно равна на 10-30 и 40-70 kg, налягане на сгъстен въздух 0,5 MPa, диаметър на отвора 36-46 и 46-75 mm, дълбочина на пробиване 3-4 и 8-15 m.
Сондажните чукове се захранват със сгъстен въздух, като правило, от мобилни компресори, максималното налягане на сгъстен въздух е 0,6-0,7 MPa, тегло 1-6 тона. Компресорните станции се задвижват от двигатели с вътрешно горене или електродвигатели. Технологията на шнековото сондиране се състои в образуването на взривни дупки с режещи корони (фрези) под въздействието на захранващата сила и въртенето на сондажната колона. Предаването на въртящия момент и силата на подаване към фрезата, както и отстраняването на сондажните частици от дъното на отвора се осигуряват от шнекови пръти със спирални фланци.
Основните технологични операции на шнековото сондиране на кладенец са: самото пробиване, изграждането и разглобяването на сондажна колона, състояща се от отделни пръти. Силата се прилага към ножа и последният се подава към дъното на кладенеца, както под действието на масата на ротатора и сондажната колона (машина SBR-125), така и принудително (SBR-160). Ходът на машината SBR-125 е походен, а SBR-160 и SBR-200 са гъсенични.
Фрезите имат остриета, подсилени с вложки от твърда сплав. Формата на режещите ножове се избира в зависимост от способността за пробиване на скалите и диаметъра на кладенците. В плътни пластични скали се използват резци от типа "риба".опашка" (фиг. а). При f=4 по-ефективни са фрезите със сменяеми зъби (фиг.б); режещите елементи се сменят лесно, а животът на инструмента достига 1000 m или повече. В скали с f = 3-5 успешно се използват прекъсващи фрези под формата на запоени (фиг. c) или сменяеми (фиг. d) елементи от твърда сплав. За пробиване на крехки и напукани скали се използват фрези с извити режещи остриета (фиг. д), а понякога и пръстеновидни фрези с два режещи елемента (фиг. д). Използването на челни режещи ножове с преден отрицателен ъгъл (фиг.g), които изискват голямо усилие и скорост на въртене, позволява да се разшири обхватът на шнековото сондиране и да се прилага в скали с f до 7.
За по-добро почистване на кладенци от сондажни частици се препоръчва подаването на сгъстен въздух към спиралите на шнека през централната тръба (шнеково-пневматично почистване). Режимът на шнеково пробиване се характеризира със силите на подаване, скоростта на въртене на сондажния инструмент и ефективността на отстраняване на продуктите на разрушаване.
Ролковото пробиване се извършва с битове, които имат конусовидни фрези с фрезовани зъби (назъбени битове) или щифтове, подсилени с твърди сплави (щифтови битове) като разрушително тяло. Когато свредлото се завърти, фрезите поставят зъби (щифтове) на дъното на кладенеца. Откъснатите скални частици се отстраняват от дъното на кладенеца със сгъстен въздух или смес въздух-вода. По маса и развита захранваща сила ролково-конусните пробивни машини се разделят на леки (тегло до 40 тона, захранваща сила до 200 kN, диаметър на отвора 150-220 mm, рационална област на приложение са скали с f = 6-10), средни (тегло до 65 тона, захранващо усилие до 350 kN, диаметър на отвора 220-270 mm, f = 10-14) и тежки (тегло до 1 20 t захранваща сила до 700 kN, диаметър на отвора 320-400 mm, f> 14). Леките машини включват SBSh-160,за машини от среден тип - 2СБШ-200Н, ЗСБШ-200, СБШ-250МН; за тежкотоварни машини - SBSh-320, SBSh-400. Машина СБШК-400 е предназначена за пробиване на скали с ф