Аналіз факторів, що впливають на ефективність технологічного процесу видобування облицювального каменю з використанням бурових робіт

Застосування буріння в каменевидобувних роботах є основою технологічного процесу відокремлення монолітів від масиву. Бурові установки використовують для буріння шпурів і свердловин при різних технологіях видобування природного облицювального каменю.

Буріння шпурів лежить в основі буроклинового способу видобування блочного каменю, використання невибухових руйнуючих засобів, вибухових речовин, гідророксплітерів, суцільного оббурювання, тому визначення продуктивності оконтурювання і часових витрат на процес буріння з врахуванням усіх факторів впливу є визначальним моментом при дослідженні часових витрат видобування блочного каменю.

Технологічний процес оконтурювання моноліту проводять у масиві з використанням технічних засобів стрічкового буріння. Характер перебігу процесу залежить від гірничо-геологічних умов родовища природного каменю, конструктивних особливостей і експлуатаційних якостей застосованих технічних засобів.

Під продуктивністю оконтурювання монолітів у масиві розуміють об’єми монолітів каменю, оконтурених у масиві рядками шпурів за одиницю часу (за годину чи за зміну).

Найбільш важливим та інтегральним показником є змінна продуктивність оконтурювання монолітів у масиві, в якій відображається вся сукупність параметрів технологічного процесу: гірничо-геометричні параметри родовища облицювального каменю, продуктивність технічних засобів стрічкового буріння, організація бурових робіт. Власне, на основі закономірностей змінної продуктивності оконтурювання монолітів у масиві можна аналізувати технологічний процес у цілому, виявити шляхи вдосконалення технічних засобів стрічкового буріння.

На змінну продуктивність при оконтурюванні монолітів засобами стрічкового буріння впливають:

1. Частота зустрічі тріщин – тріщинуватість масиву. Використання утворених тріщинами поверхонь як сторін монолітів, що оконтурюються, забезпечує суттєве підвищення змінної продуктивності за інших рівних умов. Отже, технічні засоби стрічкового буріння повинні мати максимальну пристосованість до тріщин, тобто високу маневреність і маніпулятор з можливістю різноманітної орієнтації бурильних машин у просторі.

2. Розміри монолітів, що оконтурюються. Зі збільшенням розмірів монолітів, що оконтурюються, змінна продуктивність інтенсивно росте. Збільшення змінної продуктивності при зростанні розмірів моноліту обумовлено зменшенням відношення поверхонь оголення (тобто сумарної довжини моноліту, що оконтурюється) до об’єму моноліту.

3. Відстань між оконтурюючими шпурами. Зі зростанням відстані між оконтурюючими шпурами змінна продуктивність збільшується за інших однакових умов, зменшується об’єм бурових робіт з оконтурювання моноліту в масиві. Але збільшення відстані між оконтурюючими шпурами обмежується можливостями технологічного циклу: при великих її значеннях відколювання моноліту за допомогою клинів ускладнене, а шляхом підривання – потрібне збільшення потужності заряду, що обумовлює розвиток великої кількості мікротріщин у моноліті й масиві та спричиняє негативний вплив на довговічність виробів і облицювальних плит.

4. Кількість і структурна схема бурильних машин – виконавчі вузли технічного засобу стрічкового буріння.

5. К

   © М.В. Добровольська, В.В. Котенко, 2011

   онструктивні й режимні параметри бурильних машин (охарактеризовані швидкістю буріння). Змінна продуктивність збільшується при збільшенні швидкості буріння, але при досягненні нею певних значень змінна продуктивність змінюється несуттєво. Це потрібно враховувати при виборі потужностей і визначенні кількості бурильних машин у технічному засобі стрічкового буріння.

6. Швидкість зворотного ходу бурильної машини.

7. Стійкість інструменту.

8. Міцнісні властивості природного каменю.

9. Тривалість допоміжних операцій (час настроювання бурильних машин на технологічний процес, час перестановки бурильних машин з одного рядка шпурів на інший, час заміни інструменту). При вдосконаленні технічних засобів стрічкового буріння зменшується тривалість допоміжних операцій (координатна орієнтація бурильних машин на рядки шпурів, широка зона оббурювання з однієї установки, висока мобільність). Час заміни інструменту залежить від міцності й абразивності порід, з’єднання інструменту зі штангою, і його величина зменшується при оснащенні технічних засобів стрічкового буріння пристроями для оперативного знімання інструменту.

10. Тривалість підготовчо-заключних операцій, простої з організаційно-технічних і технологічних причин.

Для забезпечення ефективності технологічного процесу потрібно враховувати чинники, що забезпечують отримання блока високої якості й мінімальні втрати каменю при його видобуванні з використанням бурових робіт. На втрати каменю при оконтурюванні монолітів у масиві мають вплив:

• розмір монолітів – при збільшенні розмірів монолітів втрати каменю зменшуються;

• діаметр шпурів – при зменшенні діаметра шпурів втрати сировини при оконтурюванні блоків у масиві зменшуються і збільшується корисний об’єм кожного моноліту;

• анізотропні властивості порід, тобто їх неоднакова здатність розколюватися за різними напрямами;

• відхилення центрів шпурів від лінії розмітки в бік моноліту і масиву збільшує втрати каменю. В технічних засобах має бути чітке лінійне позиціювання бурильних машин і механізми їх компенсації (тобто надійні пристрої їх встановлення або кріплення до масиву каменю);

• введення рядка шпурів від визначеного напрямку підвищує втрати каменю. Оснащення технічних засобів стрічкового буріння маніпуляційною системою з координатною орієнтацією бурильних машин забезпечує мінімізацію втрат каменю при його видобуванні;

• нахил рядка шпурів, тобто відхилення площини рядка шпурів від визначеної площини розколювання, збільшує втрати каменю. Доцільне використання бурильних машин ударно-поворотної дії як основного виконавчого вузла технічних засобів стрічкового буріння й оснащення їх жорсткими направляючими.

• Отже, значення продуктивності може бути підвищене шляхом: вибору оптимальних розмірів монолітів, при яких їх величини повинні бути рівними чи кратними відстані між відповідними взаємно перпендикулярними тріщинами масиву; врахування форми моноліту, щоб відношення його поверхні до об’єму було мінімальним; врахування встановленої потужності технічного засобу, яка повинна бути максимально реалізована на буріння рядків шпурів із врахуванням існуючих обмежень міцності бурового інструменту (ця умова практично зводиться до вибору кількості бурильних машин у технічному засобі); видобування каменю з врахуванням анізотропних властивостей порід; забезпечення сумісної маніпуляції бурильних машин; застосування надійних засобів буріння; максимального використання в часі технічних засобів стрічкового буріння (перехід на багатовибійні схеми здійснення технологічного процесу).

УДК 628.477

А.В. Ільченко, к.т.н., доц.

І.Г. Коцюба, аспір.

Житомирський державний технологічний університет