Лукьянов В.Г., Комащенко В.И., Шмурыгин В.А. Взрывные работы

Подождите немного. Документ загружается.

111

применением индивидуальных средств защиты – респираторов. При бурении

перфораторами с промывкой вода, поступающая к забою, с помощью сжато-

го воздуха разбрызгивается на мелкие частицы (размерами 40…60 мкм), ко-

торые обволакивают пылинки (более 2 мкм), оседают на стенках шпура, а

затем стекают в забой в виде шлама.

Для достижения максимальной эффективности пылеподавления и

высокой скорости бурения шпуров с промывкой необходимо соблюдать

оптимальные режимы промывки, так как недостаточный расход воды

ухудшает вынос буровой мелочи из шпура, а при повышенном расходе

забой обводняется, что также затрудняет работу. Расход воды при буре-

нии составляет для переносных перфораторов не менее 3 л/мин, для ко-

лонковых и телескопных – не менее 5 л/мин, для бурильных машин

вращательно-ударного действия – не менее 12 л/мин. В результате до-

бавления к промывочной воде поверхностно-активных веществ (ПАВ) в

количестве 0,1…0,2 % пылинки обволакиваются плёнкой, выпадают в

осадок, образуя стекающий из шпура шлам.

Рис. 1.44. Схемы промывки шпуров:

1 – водяная завеса; 2 – зумпф; 3 – насосная установка; 4 – фильтр;

5 – дозатор смачивателя ДСУ-4; 6 – магнитная установка; 7 – вентиль;

8 – расходомер; 9 – переходники; 10 – напорные рукава; 11 – перфораторы;

12 – бур; 13 – муфта; 14 – поддерживающая колонка; 15 – водоподводящий рукав;

16 – бачок индивидуального водоснабжения забоя

112

Существует две схемы подачи воды. По первой схеме (рис. 1.44, а)

промывочная вода под давлением 0,2…0,3 МПа от центральной магист-

рали или индивидуальных бачков подаётся по напорным шлангам к пер-

форатору, затем по трубке, проходящей внутри перфоратора, попадает в

канал буровой штанги и, выходя из отверстия в коронке, омывает забой.

По второй

схеме вода по шлангу и затем промывочной муфте, надетой на

хвостовик бура, попадает в канал буровой штанги, минуя корпус перфо-

ратора (рис. 1.44, б).

В некоторых условиях бурение шпуров с промывкой водой не-

возможно (многолетнемёрзлые породы и отрицательная температура в

забое, высокогорные или безводные районы, сильная слёживаемость

смоченной породы, образование сальников на буре и др.).

На горных предприятиях, где нет возможности бурить шпуры и

скважины с промывкой, применяется сухое пылеулавливание. Пыль из

шпура (скважины) или через канал бура отсасывают в пылеуловитель и

собирают в сухих или водяных фильтрах либо в циклонных устройст-

вах. Поступление воздуха с пылью в пылеуловитель обеспечивается

эжектором, специальным вентилятором или вакуумным насосом.

В СНГ на горных работах применяются следующие пылеуловите-

ли: ТБИОТ-ДСП-3 – для улавливания пыли при сухом бурении перенос-

ными и телескопными перфораторами; ПО-4М – при бурении перенос-

ными перфораторами с центральным или боковым отсосом пыли

(рис. 1.45); УПЗ-2 – для отсоса и улавливания пыли при сухом бурении

шпуров переносными и телескопными перфораторами; ВНПП-1М-71РД

– для отсоса пыли при бурении шпуров всухую.

Промышленностью выпускаются следующие виды ПАВ: ДБ (ди-

бутил), смачиватели ОП-7, ОП-10, ДС-РАС, ОТ, сульфанол, мылонафт и др.

Рис. 1.45. Перфоратор с пылеуловителем ПО-4М

113

Схема устройства системы пылеотсоса показана на рис. 1.45. Про-

дукты бурения через бур (1) и центральную трубку перфоратора (2) попа-

дают в резинотканевый рукав (3) и транспортируются в пылеулавливаю-

щую установку (4). Установка оборудована пылеуловителем и эжектором.

Для работы с пылеотсосом буровые штанги должны иметь внут-

ренний канал диаметром не менее 10 мм, а коронка – два отверстия

диаметром 7…8 мм. Перфоратор с виброгасящей кареткой устанавлива-

ется на пневмоподдержке (5). Сжатый воздух к перфоратору и пневмо-

поддержке подается по шлангу (6).

Широко используют способ связывания пыли при бурении шпуров

пористой пеной, представляющей 3%-й водный раствор пирогена.

При ведении горных работ на карьерах, где для бурения скважин

применяют станки шарошечного бурения, используют в основном сухие

системы пылеулавливания (пылеосадочные камеры, циклоны, мульти-

циклоны и тканевые фильтры) и системы пылеподавления с помощью

воды (бурение с промывкой и водовоздушной смесью, очисткой отса-

сываемого воздуха в гидрофильтрах).

Широко применяются трёхступенчатые системы улавливания пы-

ли. Они состоят из бункера или зонда для улавливания буровой мелочи

размером более 3 000 мкм (ступень I), циклонов и мультициклонов –

для улавливания пылевидных частиц размером от 3 000 до 60 мкм

(II ступень), рукавных фильтров – для осаждения частиц менее 60 мкм.

Иногда на ступенях II и III устанавливают мокрые пылеуловители.

Перечисленные системы обеспечивают снижение запылённости

до предельно допустимой концентрации.

Техническая характеристика пылеуловителя ПО-4М

Расход сжатого воздуха, м

/мин........................................... 1,23

Разрежение на входе в эжектор, кПа:

при бурении............................................................................... 29

максимальное ............................................................................ 60

Наибольшее расстояние от пылеуловителя до забоя, м. ...... 60

Основные размеры, мм:

высота....................................................................................... 900

диаметр..................................................................................... 500

Масса, кг .................................................................................... 35

Осевший толстый слой пыли убирают специальными машинами.

Рудничную пыль смывают поливной машиной конструкции МакНИИ.

Во всех случаях, когда применение перечисленных выше техни-

ческих средств и инженерных мероприятий не позволяет снизить запы-

114

лённость воздуха до предельно допустимой концентрации (ПДК), рабо-

ты должны выполняться в противопылевых респираторах «Астра-2»,

Ф-62Ш, ШВ1, «Лепесток-5», У-2К, РП-К и др.

1.6.2. Технические средства для борьбы с шумом и вибра-

цией при бурении

Производственный шум снижает внимание, работоспособность и

неблагоприятно сказывается на здоровье рабочего. Чрезмерный шум

снижает производительность труда на 20…30 %. Шум при работе пер-

фораторов возникает в результате выхлопа отработанного воздуха, виб-

рации буровых штанг и соударения деталей.

Степень вредности шума зависит от его интенсивности и частоты, а

также от продолжительности пребывания работающего в этих условиях

(табл. 1.16).

Таблица 1.16

Условия труда в зависимости от уровня и частоты шума

Уровень громкости шума, дБ

Условия труда

Низкочастот-

ные шумы

(до 300 Гц)

Среднечастот-

ные шумы

(от 300 до 800 Гц)

Высокочастот-

ные шумы

(> 800 Гц)

Нормальные <90 <75 <65

Допустимые 91…100 76…85 66…75

Неблагоприятные

101…115 86…100 76…90

Особо

неблагоприятные

>115 >100 >90

Главным и эффективным способом борьбы с шумом является пе-

реход на другие источники энергии – электрический, гидравлический,

электрогидравлический и т. п.

Для поглощения шума при работе бурильных машин ударно-

поворотного действия применяют различные конструкции глушителей

и средства индивидуальной защиты.

Так, реактивные и комбинированные глушители позволяют сни-

зить шум от выхлопа сжатого воздуха до 20 дБ. Однако при применении

глушителей производительность бурения снижается более чем на 10 %.

Перфоратор с глушителем шума в виде резинового колпака

(рис. 1.46) снижает уровень звукового давления со 119 до 114 дБ, масса

глушителя 1,6 кг.

В качестве средств индивидуальной защиты от шума применяют

противошумные каски, полупластичные антифоны и заглушки.

115

Антифоны представляют собой наушники, которые прижимаются

к околоушной области пластинчатой пружиной и с помощью ремешка

удерживаются на голове бурильщика.

Заглушки состоят из резиновой оболочки, наполнителя и направ-

ляющего стержня из пластмассы, который вставляется в слуховой аппарат.

Заглушающая способность некоторых технических средств шу-

моподавления приведена в табл. 1.17.

Таблица 1.17

Заглушающая способность (дБ) технических средств (по К.Н. Власову)

Октавные полосы среднегеометрических

частот, Гц

Средства

125 250 500 1000 2000 4000 8000

Каска ВЦНИИОТ-2М

7 12 14 22 35 40 32

Заглушки из ткани ФПА-111 15 15 18 20 25 30 30

Заглушки НИИГРИ 2 7 6 12 18 27 29

Антифоны 5 8 8 2 20 28 29

Рис. 1.46. Глушитель шума на перфораторе:

1 – глушитель; 2 – насадка; 3 – стяжной болт

Если работа связана с наличием шума, то необходимо с помощью

специальных приборов (шумо- и частотомеров) установить интенсив-

ность (в децибелах), частоту шума (в герцах) и в необходимых случаях

наметить мероприятия по его снижению.

Длительное воздействие вибрации может вызвать так называемую

вибрационную болезнь (заболевание суставов с нарушением двигатель-

ных рефлексов организма человека). Воздействие вибрации приводит к

снижению производительности труда рабочих и уменьшению надёжно-

сти работы оборудования. Так, большая часть аварий и поломок проис-

ходит в результате завышенных уровней вибрации.

116

Для уменьшения вибраций, возникающих при работе оборудова-

ния и инструментов, следует применять различные вибропоглощающие

средства, виброизоляторы, а также средства индивидуальной защиты.

С целью предупреждения заболевания вибрационной болезнью

рабочих, занятых на бурении при проведении горных выработок, необ-

ходимо использовать проходческие буровые каретки для устранения

контакта рабочих с буровым инструментом.

На горных предприятиях действуют санитарные нормы и правила,

регламентирующие уровень вибрации. Допустимые значения виброско-

рости в двух интервалах частот колеблются от 11 до 3000 и от 2 до 63 Гц.

Предельно допустимые уровни вибрации в октавных полосах по

частоте приведены ниже:

Частота, Гц <11 16 32 63 125 250 500 1 000 2 000

Виброскорость,

см/с

<5 5 3,5 2,5 1,8 1,2 0,9 0,63 0,45

На геолого-разведочных и горных предприятиях наибольший процент

заболеваний вибрационной болезнью приходится на долю рабочих, рабо-

тающих с ручными инструментами ударного и вращательного действий.

Современные перфораторы создают виброскорости корпуса на

всех частотах выше нормы. Поэтому все ручные перфораторы эксплуа-

тируются с виброзащитными устройствами. Колонки и каретки также

надежно защищают оператора от опасных влияний вибрации.

Виброгасящее устройство перфоратора (рис. 1.47) состоит из свар-

ной рамы (1), представляющей собой две трубы, скрепленные кронштей-

ном с отверстием для присоединения пневматической поддержки. В тру-

бах помещены рабочие пружины (4) и ползуны (6). Между направляю-

щим кронштейном (2) и упорными кольцами на трубах рамы установле-

ны вспомогательные пружины (3), которые предназначены для гашения

вибрации работающего перфоратора при извлечении буровой штанги из

шпура. Виброгасящее устройство соединяется с перфоратором осью (5),

вставляемой в отверстие прилива цилиндра перфоратора, и при помощи

направляющего кронштейна (2), установленного под головками стяжных

болтов (7). В трубах рамы виброгасящего устройства имеются пазы, по

которым виброгасящее устройство перемещается относительно перфора-

тора. Усилие подачи от пневматической поддержки передается перфора-

тору через рабочие пружины. Кронштейн рукоятки (9) виброгасящего

устройства изолируется от рамы эластичными кольцами (8), гасящими

высокочастотную вибрацию. Масса виброгасящего устройства 6 кг.

117

Рис. 1.47. Виброгасящее устройство перфоратора

Для телескопных перфораторов ТП-29 и ПТ-36 разработаны вибро-

защитные рукоятки ПРВ-2А, у которых вибрация гасится упругим элемен-

том, сделанным из стального каната или резинового стержня. Следует

иметь в виду, что виброгасящие устройства, как правило, гасят колебания с

низкими частотами. Для гашения высокочастотных колебаний применяют

рукавицы с полихлорвиниловыми вкладышами. Рукавицы уменьшают уро-

вень вибрации в среднем на 5 дБ на частотах 20…40 Гц, на 10 дБ на часто-

тах 50…100 Гц и на 20 дБ на частотах более 100 Гц. Бурение взрывных

скважин шарошечными станками сопровождается значительной вибрацией

станков. Её влияние зависит от продолжительности и характера воздейст-

вия на рабочего (местная или общая вибрация, повороты, круговые движе-

ния, толчки). Действие этого фактора считается повышенным при наличии

местной или общей вибрации на протяжении более половины рабочей сме-

ны. Если рабочий испытывает местную или общую вибрацию на протяже-

нии всей смены, сильные толчки и повороты, то действие этого фактора

считается сильным. На буровых станках у пульта управления, где находит-

ся машинист станка, применяют резиновые коврики, а также амортизаторы,

снижающие вибрацию станка при бурении.

Для снижения уровня вибраций на станках шарошечного бурения

широко применяются забойные амортизаторы, устанавливаемые между

долотом и буровыми штангами. Упругие элементы амортизатора гасят

вибрации, возникающие при работе долота на забое.

118

Уровень вибрации на станках снижается в 1,5 раза, а стойкость

долот увеличивается на 30…60 %. Скорость бурения при одинаковых

осевых усилиях с амортизаторами и без них примерно одинакова или

даже несколько (на 15…20 %) выше.

Решающее значение в профилактике вибрационной и шумовой

болезней у горнорабочих имеют инженерно-технические мероприятия,

как, например, усовершенствование горных машин и механизмов в на-

правлении ликвидации вредных воздействий на организм человека при

работе этих машин, а также переход на автоматическое и дистанцион-

ное управление горными машинами и механизмами.

В настоящее время возможности ручных пневматических буриль-

ных машин для проведения геолого-разведочных выработок ограниче-

ны. Наметились тенденции использования более тяжёлых буровых ма-

шин с массой свыше 30 кг, смонтированных на манипуляторах или са-

лазках. Тяжёлые бурильные машины позволяют на 30…50 % сократить

время на бурение за счёт высоких усилий подачи и на 10…15 % повы-

сить производительность. Их применение позволяет исключить непо-

средственный контакт проходчика с бурильной машиной.

Контрольные вопросы

1. Что влияет на условия труда рабочих при бурении?

2. Как осуществляется пылеподавление при бурении?

3. Опишите способы борьбы с шумом и вибрацией при бурении.

1.7. Машины для производства сжатого воздуха, электроагрегаты

и воздухопроводные сети

Энергия сжатого воздуха необходима для приведения в действие

приводов перфораторов и некоторых других пневматических машин,

используемых при производстве горно-разведочных работ (сжатый воз-

дух потребляется и при бурении разведочных скважин).

Для обеспечения пневматических машин сжатым воздухом при

проведении горных выработок в геолого-разведочных партиях и экспе-

дициях применяют компрессорные установки. Компрессоры по принци-

пу действия подразделяют на турбинные, ротационные, винтовые, гид-

равлические и поршневые.

Турбокомпрессоры (рис. 1.48) применяются преимущественно на

крупных горных предприятиях. При вращении с частотой п колёса (1) с

лопатками, насаженными на вал (2), воздух, заполняющий каналы (3),

отбрасывается к наружной поверхности насоса с избыточным давлением.

Далее воздух попадает в диффузор (4), в котором вследствие расширения

119

каналов происходит преобразование динамического воздействия в стати-

ческое давление. Подача турбокомпрессора превышает 200 м

/мин при

давлении сжатого воздуха 0,6…0,8 МПа.

Рис. 1.48. Секция турбокомпрессора

В ротационных компрессорах (рис. 1.49), благодаря эксцентрич-

ному по отношению к оси цилиндра расположению ротора с пластин-

ками, образуется серповидное пространство. При вращении ротора пла-

стинки выдвигаются из пазов, прижимаются к стенкам цилиндра и об-

разуют камеры, постепенно уменьшающиеся при вращении ротора.

Вследствие этого происходит сжатие заключённого в них воздуха.

Подача ротационных компрессоров составляет до 50 м

/мин, ко-

нечное давление сжатого воздуха – до 0,9 МПа.

Рис. 1.49. Схема работа ротационного компрессора:

1 – корпус; 2 – ротор; 3 – пластина; 4 – всасывающий патрубок;

5 – ось цилиндра; 6 – блок цилиндра; 7 – нагнетательный патрубок; ABCD – ячейки

120

В винтовых компрессорах воздух из всасывающего патрубка по-

ступает в винтовые каналы между ведущим и ведомым роторами, разме-

щёнными в цилиндрических расточках корпуса. Роторы находятся в за-

цеплении посредством шестерней связи и вращаются в противополож-

ном направлении. В определённый момент вращения заполненные воз-

духом полости изолируются от всасывающего патрубка, а затем зубцы

одного ротора заполняют впадины другого, в связи с чем уменьшается

объём воздуха в канале и происходит его сжатие. Сжатие продолжается

до соединения заполненной воздухом полости с выхлопным отверстием.

В гидрокомпрессорах для сжатия засасываемого воздуха исполь-

зуется энергия воды, движущейся по вертикальному трубопроводу.

В поршневом компрессоре (рис. 1.50) поршень выполняет воз-

вратно-поступательное движение. При движении поршня вниз происхо-

дит всасывание атмосферного воздуха через клапан, а при обратном дви-

жении (вверх) происходит сжатие его до тех пор, пока давление в цилинд-

ре не достигнет такого же давления, как и в воздухосборнике, после чего

воздух выталкивается в воздухосборник через нагнетательный клапан.

Различают следующие виды поршневых компрессоров: по способу

действия – простого (процесс всасывания происходит при прямом ходе, на-

гнетание – при обратном) и двойного действия (всасывание и нагнетание при

любом ходе); по числу ступеней сжатия – одно- и многоступенчатые; по

способу установки – передвижные и стационарные; по подаче – с малой

(до 10 м

/мин), средней (10…30 м

/мин) и большой (свыше 30 м

/мин) пода-

чей; по расположению цилиндров – наклонные, горизонтальные и вертикаль-

ные; по способу охлаждения – с воздушным и водяным охлаждением.

Рис. 1.50. Схема поршневых компрессоров простого действия:

а – одноступенчатого; б – двухступенчатого; 1 и 2 – всасывающий и нагнетатель-

ный клапаны; 3 – воздухосборник; 4 – цилиндр;

5 – поршень; 6 – промежуточный холодильник