Буровые работы на угольных разрезах
На ряде угольных месторождений породы вскрыши представлены мягкими, связными породами, не требующими их предварительной подготовки к выемке. В некоторых случаях в таких условиях буровзрывные работы ведутся только в зимний период для разрушения мерзлоты. На большинстве карьеров, ведущих буровзрывную подготовку горных пород к выемке, вскрышные породы относятся к I классу по буримости с показателем буримости породы Пб = 1-5. К этому же классу относится и большинство крепких углей, требующих их подготовки перед выемкой. Для бурения в таких породах хорошие результаты показывают буровые станки вращательного действия с режущими долотами. Однако на ряде месторождений вскрышные породы имеют большую прочность, относятся ко II-III классам по буримости. В этих условиях положительно зареконмедовали себя станки шарошечного бурения. При разработке таких месторождений буровзрывные работы являются важнейшим технологическим процессом, во многом определяющим успешное проведение всех последующих процессов. Такие условия разработки характерны для большинства разрезов Кузбасса, Нерюнгринского разреза и разрезов Экибастуза.
На разрезах России на начало 1991 года в эксплуатации находилось 687 буровых станков различных марок. Основу парка станков вращательного бурения с режущими долотами составляли буровые станки СВБ-2, СВБ-2М (179 шт.) и СБР-160 (113 шт.). Однако буровые станки этого типа вытесняются шарошечными станками. Среди шарошечных буровых станков на угольных разрезах предпочтение имеют станки среднего типа (2СБШ-200 — 64 шт., ЗСБШ-200-60 — 62 шт., 2СБШ-200Н — 60 шт., 4СБШ-200-40 — 46 шт., 5СБШ-200-36 — 41 шт.). Шарошечные буровые станки тяжелого типа (СБШ-250МН — 35 шт., СБШ-250-55 — 13 шт., 2СБШ-320-55 — 1 шт., СБШ-400-55 — 1 шт.) используются на разрезах с крепкими породами вскрыши. Кроме тою, на разрезах Кузбасса и Якутии работает 25 тяжелых импортных шарошечных буровых станков 60R и M-4SS.
Станки вращательного действия с режущими коронками используются со шнековой, воздушной и шнеково-воздушной очисткой скважин. Для этих буровых станков созданы режущие коронки, обеспечивающие эффективное бурение в различных горно-геологических условиях. При бурении скважин станками шарошечного типа на угольных разрезах широкое применение получили шарошечные долота с фрезерованными зубьями.
Эффективным для разработки сложноструктурных вскрышных уступов является использование комбинированных буровых станков. Такие буровые станки в зависимости от условий бурения могут работать с режущим, шарошечным и комбинированным (режущеударным и режуще-шарошечным) буровым инструментом. 10 буровых станков СВШК-200 такого типа используются на Коркинском угольном разрезе. Буровой станок может бурить вертикальные и наклонные скважины диаметром 190-216 мм и глубиной до 50 м. Он обеспечивает усилие подачи 200 кН, плавное регулирование частоты вращения долота от 0 до 180 мин-1. На разрезах Экибастуза имеется положительный опыт использования режущих коронок диаметром 214 и 243 мм на буровых станках 2СБП1-200Н.
Перспективным является применение горизонтальных скважин на разрезах, что позволит в некоторых условиях повысить качество дробления вскрышных пород, исключить завышения по подошве уступа, снизить объем бурения и удельный расход ВВ. В обводненных породах снижается при этом расход водоустойчивых ВВ. Горизонтальные скважины дают хорошие результаты при подготовке и выемке легко- и средневзрываемых пород. При трудновзрываемых породах лучшие результаты дает комбинированное (вертикальное и горизонтальное) расположение скважин. Диаметр горизонтальных скважин и расстояние между ними увеличиваются при увеличении высоты уступа. При высоте уступа 10,15 и 20 м оптимальный диаметр скважины составляет соответственно 150, 190 и 230 мм при расстоянии между скважинами 3-6, 6-9 и 8-10 м.
Наиболее благоприятной является организация работы бурового оборудования с закреплением одного или группы буровых станков за определенным экскаватором в течение длительного периода времени. При этом отсутствуют перегоны станков с уступа на уступ, упрощается общая организация работ, сокращение расходов на бурение достигает 7-12 % по сравнению с организацией работ без закрепления станков. Однако для получения высоких экономических показателей необходима строгая взаимная увязка производительности буровых станков и экскаваторов. Если это не достигается при закреплении буровых станков, то следует применять более гибкую комбинированную организацию обуривания, при которой часть буровых станков закрепляется за экскаваторами, а часть работает без закрепления.