БУРОВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ

Принцип и теория ударного бурения

В породах с коэффициентом крепости f> 6 по шкале проф. М. М. Протодьяконова применяется преимущественно ударное бу­рение шпуров. При ударном бурении рабочим инструментом яв­
ляется бур — стальной стержень диаметром 22—32 мм, имеющий плоский затыльник с одного конца и коронку с заостренным лезвием с другого. Принцип ударного бурения состоит в следующем. При ударе по затыльнику бура лезвие сминает породу и внедряется в нее на глубину h, образуя щель (рис. 84, а). При сильном ударе энергия его может через смятую породу передаться на боковые поверхности щели и вызвать скалывание породы сбоку щели. Но - в шпуре при малой поверхности забоя, порода зажата и скалывание

Ее по бокам щели очень мало (рис. 84, аиб). После первого удара бур поворачивает­ся на некоторый угол со и снова наносит­ся удар по буру, при этом лезвие делает в. породе новую борозду (рис. 84, в). При до­статочной силе удара и глубине разруше­ния h секторы породы в пределах угла о> скалываются в момент образования второй борозды. Образовавшаяся породная ме­лочь удаляется из шпура водой или возду­хом.

Как видно из рис. 84, значительная часть площади забоя шпура (ближе к цент­ру) подвергается повторным ударам, вызы­вающим переизмельчение породы. Чем меньше угол поворота бура после каждого^ удара, тем большая часть площади забоя будет подвергаться бесполезным повтор­ным ударам. Однако угол поворота со не должен быть очень большим, иначе порода не будет скалываться, а будет сминаться лезвиями бура при следующем цикле пово­ротов его.

■ Л. А. Шрейнер [15] считает, что при удар­ном бурении порода разрушается только вследствие вдавливания долота и что дру­гих факторов, вызывающих разрушение по­роды, нет. Сопротивление породы в таком случае характеризуется динамической твердостью, т. е. сопротив­лением породы вдавливанию инструмента при ударном характере приложения внешних сил. Динамическая твердость породы (квар­цитов и известняков) приблизительно в 8—9 раз меньше, чем их статическая твердость [15].

Поверхность забоя при ударном бурении шероховата, вслед­ствие чего величина сопротивления вдавливанию является перемен­ной. Роль трения в процессах ударного бурения во много раз мень­ше, чем при бурении долотами режущего типа, что повышает к. п. д. разрушения и уменьшает износ долот.

Вследствие сложности процесса разрушения горной породы при ударном бурении до сих пор еще нет общепризнанной теории
этого процесса. Ряд рабочих гипотез и теорий созданных советски­ми и зарубежными учеными, хотя и не исчерпывают полностью всех вопросов механизма разрушения породы, но частично освещают отдельные вопросы [22, 23].

Процесс ударного бурения - прерывистый (порода разрушается только в момент удара), а вращательного — непрерывный. Вслед­ствие этого вращательное бурение (в тех породах, где оно приме­нимо) более производительно, чем ударное. Энергетические затраты на единицу объема шпура или скважины при вращательном буре­нии, при котором порода разрушается главным образом за счет скалывания, меньшие, чем при ударном бурении. Если учесть еще, что ударное бурение шпуров осуществляют пневматическими буро­выми машинами, которые потребляют более дорогую энергию, чем электрические машины вращательного бурения, то преимущества ■последнего будут еще заметнее.