УДК 622.241.54:539.3

ИСПЫТАНИЯ ВЫСОКОРЕСУРСНЫХ КОРОНОК ПРИ БУРЕНИИ ШПУРОВ В ШАХТАХ

Прокопенко Сергей Артурович
Томский политехнический университет
доктор технических наук, профессор кафедры ЭиАСУ ЮТИ

Аннотация
Приведены результаты промышленных испытаний высокоресурсных буровых коронок в шахтах Кузбасса. Представлены результаты расчета экономической эффективности и возможности повышения безопасности бурения шпуров на горно-проходческих работах.

Ключевые слова: анкер, безопасность., коронка буровая, производительность, удельные затраты, шпур


TESTING HIGH-EFFICIENCY CROWNS WHEN DRILLING HOLES IN MINES

Prokopenko Sergey Arturovich
Tomsk Polytechnic University
doctor of technical Sciences, Professor of the Department EIAs UTI

Abstract
The results of industrial tests of high-efficiency drill bits in the Kuzbass mines. Presents the results of calculation of economic efficiency and improve the safety of drilling for mining and tunneling works.

Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Прокопенко С.А. Испытания высокоресурсных коронок при бурении шпуров в шахтах // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 2. Ч. 2 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/02/46957 (дата обращения: 01.10.2017).

Журнал «Уголь» в №1 за 1947 г. опубликовал статью о стахановце-бурильщике тов.Бузникове, который с января 1945 г. на шахте «Анненская» треста «Брянскуголь» работал по своему методу, позволившему выполнять нормы труда на 400-500 %, ускорить подвигание лавы с 25-30 до 70 м в месяц, в 5-6 раз сократить количество бурильщиков в забое, уменьшить расход крепежного леса на 1740 стоек в месяц [ 1  ]. Составляющими его метода были:

- изменение направления бурения шпуров не к груди забоя, а наоборот, – от груди забоя к выработанному пространству на забой бутового штрека;

-отказ от необходимости бурить колонковым электросверлом с колонкой;

-упрощение переноски электросверла из одного бутового штрека в другой;

-упрощение  закрепления электросверла при работе.

Однако все эти результаты были достигнуты за счет повышения риска травмирования бурильщика, так как его рабочее место было вынесено в незакрепленное забойное пространство (рис.1). И лишь большой опыт товарища Бузникова и чувство им состояния кровли (отмечено, что раньше он работал посадчиком лав) позволяли ему избегать аварийных ситуаций.

Рисунок 1 – Схема метода бурения шпуров стахановцем тов.Бузниковым

С той поры прошло много лет, но до сих пор наши шахтеры подвергаются существенному производственному риску от возможности обрушения пород кровли проходческих забоев в момент ее крепления. Широко распространившаяся в последнее время анкерная технология крепления выработок также не лишена этого недостатка. В настоящее время около 90% всех проводимых в шахтах Кузбасса выработок крепят сталеполимерной анкерной крепью. Технологический цикл предусматривает отбойку и отгрузку горной массы комбайном, подъем кровельной планки рабочим органом комбайна, бурение шпуров  в кровлю, установку полимерных ампул, вкручивание анкеров, закручивание гаек и притягивание кровельной планки к массиву. В продолжительности проходческого цикла 35-40 % занимает процесс крепления кровли, в котором 70-80 % времени затрачивается на бурение шпуров.

Так, например, в ОАО «Шахта Первомайская» с применением  технологии анкерного крепления в осенью 2012 г. проходят конвейерный штрек 412 комбайном КСП-35. Выработку проводят по пласту №24 средней мощностью 1,03 м. Штрек имеет сечение 16,5 м2, из которых 30% угля и 70% породы. Кровля пласта №24 представлена песчаником среднезернистым светло-серым. Крепость  пород ложной кровли (мощностью до 0,5 м) составляет f=4-6, а основной кровли (мощностью 0,5-0,8 м)  -  f=5,9-11,7 по шкале проф. М. М. Протодьяконова.

По оценке машиниста проходческого комбайна из 60 минут времени установки кровельной планки длиной 5 м (подхват В-300) на бурение шести шпуров у них уходит до 40-50 минут. Бурение 1 шпура требует 7-10 минут времени. Анкероустановщик «Рамбор» оснащен коронками РП-28(30), поставляемыми новокузнецкими заводами ООО «Горный инструмент» и ОАО «Кузмашзавод». Темп проходки выработки составляет 4-5 м/сут. Таким образом 252-288 минут ежесуточно в процессе бурения шпуров рабочие (один бурит, а второй  – поджимает кровельную планку) располагаются в опасной зоне с незакрепленной кровлей, подвергаясь опасности ее обрушения.

Недавно появилась информация об опыте  поэтапного крепления дренажного штрека 58-57 в ЗАО «Салек» ОАО «ХК СДС-Уголь».  Предложено и опробовано на первом этапе крепление кровельной планки непосредственно в забое на 3 анкера, а на втором этапе установка  оставшихся двух анкеров уже позади комбайна с отставанием от забоя на 15 м [ 2 ]. Схема поэтапного крепления позволила увеличить темпы проведения выработки с 8-10 до 14-15 м в сутки. Эта схема сокращает на 30-40% время пребывания проходчиков в опасной производственной зоне. Однако, требуется поиск дальнейших возможностей сокращения продолжительности  их труда в незакрепленном подземном пространстве.

Десять лет назад в Кемерове было создано НПП «Сибирские горнопромышленники»,  имеющее целью поставку шахтам износостойких комбайновых резцов и буровых коронок. За прошедшее время предприятию удалось добиться конструкторских и технологических возможностей повышения прочности  и производительности горно-режущего инструмента. Это, в свою очередь, обеспечило условия для снижения затратности и опасности проведения подземных выработок.

Осенью 2011 г. Филиал «Шахта «Абашевская» ОАО «Южкузбассуголь» провел испытания износостойких коронок КБК-28 для бурения шпуров под анкера. Испытания проводились на участке №1 при бурении шпуров длиной 2,5 м анкероустановщиком типа «Рамбор» с продувкой сжатым воздухом.

Комбайн ГПКС проходил главный вентиляционный штрек, кровля которого была представлена алевролитом крепостью f = 4-6 по шкале проф. М. М. Протодьяконова. Эксплуатационный ресурс применяемых бригадой новокузнецких коронок РП-28 составлял 15-20 шпурометров (шм). Время, расходуемое на бурение одного шпура, составляло 8-10 минут.

Коронки КБК-28 были установлены на анкероустановщик 11.08.11 г. В процессе их эксплуатации была отмечена возросшая скорость бурения. Продолжительность  бурения одного шпура сократилось до 2-3 минут или в 2-4 раза. Бурильщики также отметили хорошее «выштыбовывание» шпуров благодаря их хорошей продувке, что обеспечивалось конструктивными особенностями коронок. Высокая прочность инновационных изделий позволила достичь производительности на коронку  280 шм (!) или в 16 раз больше по сравнению с коронкой РП-28.

Снижение затрат на буровые коронки составило:

16 шт х 100 руб/шт = 1600 руб

1600 руб : 520 руб = 3 раза.

Рентабельность коронки КБК-28 достигла:

(1600 – 520) : 520  х 100% = 208%.

Расчет удельных затрат на 1 шм  представлен ниже:

РП-28:  100 руб./шт.  : (15-20 шм) = 5,0-6,6 руб./шм.

КБК-28: 520 руб./шт.  : 280 шм = 1,85 руб./шм.

Снижение удельных затрат составило:

(5,0-6,6) руб./шм   :  1,85 руб./шм  = 2,7 – 3,6 раза или 170-260%.

Таким образом, коронки КБК-28 в условиях шахты «Абашевская» обеспечили  повышение наработки на отказ по сравнению с РП-28 в среднем в 16 раз. Удельные затраты составили 1,85руб./шм, что в 3 раза меньше, чем у коронок РП-28.  Несмотря на большую цену покупки, рентабельность коронок КБК-28 составила 208%.

Затем коронки  КБК-28 были испытаны в ООО «Шахта Листвяжная» ОАО «ХК СДС-Уголь»  в период 03.10.2011-15.05.2012 г. при бурении шпуров анкероустановщиком типа «Рамбор» в кровлю пласта «Грамотеинский-1», представленную вязким алевролитом крепостью f= 4-5 по шкале проф. М. М. Протодьяконова. Ресурс коронок РП-28 новокузнецкого производства составлял  в этих условиях максимально 12-15 шпуров длиной 6,5 м, то есть  78-98 шм.

В процессе испытаний коронок КБК-28 были отмечены хорошая продувка шпуров от штыба, высокая скорость бурения. Если раньше на бурение шпура длиной 6,5 м коронками РП-28 требовалось 7 минут, то на  Рамборе, оснащенном  коронками КБК-28 это время составляло 3-4 минуты. За смену анкероустановщиком набуривалось 25-27 шпуров вместо 10 шпуров с коронками РП-28. В процессе испытаний произошло попадание коронки КБК-28 в установленный ранее анкер, тем не менее, ее состояние нисколько не ухудшилось и бурение было продолжено.

Коронки КБК-28 дважды затачивались после затупления и за первый цикл испытаний набурили 1280 шм, за второй -1200 шм, за третий – 500 шм. Общий эксплуатационный ресурс коронок составил 3000 шм или в 33 раза (!) больше, чем у коронок РП-28 (рис.2.)

Рисунок 2 – Сравнение ресурса коронок РП-28 и КБК-28

Экономия средств составила:

(33 шт. х 100 руб./шт.) – 520 руб./шт. = 2780 рублей на коронку.

Снижение затрат:

3300 руб. : 520 руб. = 6,3 раза или на 530% !!!

Удельные затраты коронок  КБК-28 составили 0,17 руб./шм или в 7 раз меньше (рис.3), чем у коронок РП-28 (1,2 руб/шм).

 

Рисунок 3 – Снижение удельных затрат коронок

Таким образом инновационные буровые коронки КБК-28 в условиях шахт «Абашевская» и «Листвяжная» позволили существенно (до 16-33 раз) повысить  наработку на отказ и до 7 раз  сократить удельные затраты на бурение шпуров в сравнении с применяемыми коронками РП-28. Время бурения шпуров было сокращено в   2-4 раза, что соответственно уменьшило время пребывания бурильщиков в незакрепленном забойном пространстве,  повышая безопасность их труда.


Библиографический список
  1. Якунин И.Т. Бурение в бутовых штреках (Метод стахановца-бурильщика тов. Бузникова)//Уголь. – 1947. – №1. – С.24-27.
  2. Баскаков В.П., Добровольский М.С. Опыт скоростного проведения подготовительных выработок с применением технологии поэтапного крепления// Уголь. – 2011. – №10. – С.5-8.


Все статьи автора «Прокопенко Сергей Артурович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: