ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №7

РАСЧЁТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ БУРИЛЬНЫХ
УСТАНОВОК ВРАЩАТЕЛЬНО-УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ.
ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКА ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТ

Основные положения

Расчёт производительности станков ударно-вращательного действия рассмотрим на примере работы проходческого комплекса ПКК-1 (рис.7.1).

Рис.7.1. Комплекс ПКК-1

Состав комплекса:

1. Бурильная установка УБШ-253;

2. Погрузочная машина 1ППН-5;

3. Электровоз К-10;

4. Вагонетки ВГ-1,5 (8 шт.);

5. Кран-тюбингоукладчик УТ-1;

6. Платформа для доставки секций крепи;

7. Пневмобетононагнетатель ПБН-2.

Основной машиной комплекса является установка бурильная шахтная УБШ-253 с одним манипулятором и бурильной головкой. Установка имеет гусеничный ход. Областью применения установки УБШ-253 являются выработки сечением от 8 до14 м² в свету, проводимые по породам крепостью до f = 8 по шкале проф. Протодьяконова. Машина может оснащаться бурильной головкой вращательного и вращательно-ударного действия, позволяющей бурить шпуры в крепких породах до f = 16. Привод бурильной головки – электрический.

Выбор оборудования для проходческого комплекса основан на сопоставлении производительностей его отдельных машин и механизмов.

Механическая скорость бурения шпуров вращательно-ударной бурильной головкой [4]

u_м = 0,1 (20 – f), м/мин, (7.1)

где f – коэффициент крепости пород.

Механическая скорость бурения шпуров вращательной бурильной головкой [4]

u_м =6 × 10^-6 × (9 – 0,5 · f) · Р_ос · n,м/мин, (7.2)

где Р_ос – осевое усилие, Н; f – коэффициент крепости пород; n – частота вращения инструмента, с^-1.

Техническая скорость бурения шпуров вращательно-ударной и вращательной бурильной головкой

, м/ч, (7.3)

где k_г – коэффициент готовности

,

где T_o – средняя наработка на отказ, ч; T_в – среднее время восстановления отказа, ч. В формуле k_о – коэффициент одновременности, k_о = 1; 0,8; 0,7 при числе бурильных машин соответственно 1; 2; 3; R – число бурильных машин на установке; u_ох – скорость обратного хода бурильной головки, м/мин; T_з – время замены резца (коронки), мин; B – стойкость резца (коронки) на одну заточку, м; T_н – время наведения бурильной машины с одного шпура на другой, мин; T_зб – время забуривания шпура, мин; m – число шпуров в забое; L– глубина шпура, м.

Эксплуатационная производительность подсчитывается исходя из длительности смены, затрат времени на подготовительно-заключительные операции и простой по организационным причинам [4]:

, м/смену, (7.4)

где T_см – длительность смены, мин; T_пз – время на подготовительно-заключительные операции, мин; T_оп – время организационных простоев, мин; T_п – время перегона установки, мин.

Для построения графика организации работ необходимо найти:

- общую длину шпуров, пробуренных за смену

l_общ = m × L, м; (7.5)

- время бурения шпуров за один цикл

ч. (7.6)

Время погрузки породы

t_п = S_пр × L × h × + t_пп, (7.7)

где S_пр – сечение в проходке, м²; h – коэффициент использования шпура,
h = 0,9; k_р – коэффициент разрыхления породы, k_р = 1,1 ¸ 1,2; t_пп – время на подготовительно-заключительные операции, t_пп = 0,5 ч; P_п – производительность погрузки

, м³/ч, (7.8)

где j – коэффициент неравномерности нагрузки, j = 1,2 ¸ 1,3; П_т – производительность погрузочной машины, м³/ч; t – время замены вагонеток, t = 0,015 ¸ 0,034 ч; V – объём вагонетки, м³; k_з – коэффициент заполнения кузова вагонетки, k_з = 0,9 ¸ 1,0

Время монтажа и демонтажа опалубки

, (7.9)

где k_пз – коэффициент, учитывающий затраты на подготовительно-заключительные операции, k_пз = 1,1.

Время укладки бетонной смеси за опалубку пневмобетоносмесителем

, (7.10)

где Q_б – объём бетонной смеси на 1 м тоннеля, м³; l_о – длина опалубки, м; P_у – производительность пневмобетоносмесителя, м³/ч; j_у – коэффициент неравномерности работы, j_у = 0,5 ¸ 0,8.

На основании полученных данных строим график организации работ бурового проходческого комплекса.

Задание. Рассчитать теоретическую, техническую и эксплуатационную скорость бурения для станка с бурильной головкой вращательно-ударного и вращательного типа на основании данных табл. 7.1 в соответствии с вариантом. Построить график организации работ бурового проходческого комплекса, в состав которого входит станок с бурильной головкой вращательно-ударного типа.

Пример.

Исходные данные:

L = 2 м; k_г = 0,9; R = 1; k_о = 1; u_ох = 16 м/мин; T_з = 4 мин;; T_н = 5 мин; T_зб = 1 мин; m = 36; T_см = 360 мин; T_пз = 40 мин; T_оп = 60 мин; T_п = 30 мин;

для вращательно-ударной бурильной головки: f = 8; B = 335 м;

для вращательной бурильной головки: f = 4; Р_ос = 18 000 Н; n = 2,5 с^-1; B = 100 м;

S_пр = 12 м²; h = 0,9; k_р = 1,2; t_пп = 0,5 ч; j = 1,2; П_т = 75 м³/ч; t = 0,025 ч;
V = 1,5 м³; k_з =1,0; k_пз =1,1; Q_б = 3,6 м³; l_о = 2 м; P_у = 10 м³/ч; j_у = 0,5 ¸ 0,8.

Определим по формуле (7.1) механическую скорость бурения шпуров вращательно-ударной бурильной головкой

u_м = 0,1 (20 – 8) = 1,2 м/мин.

Техническую скорость бурения шпуров вращательно-ударной бурильной головкой вычислим по формуле (7.3)

м/ч.

Эксплуатационную скорость бурения шпуров вычислим по формуле (7.4)

м/смену.

Определим по формуле (7.2) механическую скорость бурения шпуров вращательной бурильной головкой

u_м =6 × 10^-6 × (9 – 0,5 · 4) · 18 000 · 2,5 = 0,63м/мин.

Техническую скорость бурения шпуров вращательной бурильной головкой вычислим по формуле (7.3)

м/ч.

Эксплуатационную скорость бурения шпуров вычислим по формуле (7.4)

м/смену.

Общую длину шпуров, пробуренных за смену, вычислим на основании формулы (7.5)

l_общ = 36 × 2 = 72 м.

Время бурения шпуров за один цикл исходя из формулы (7.6)

ч = 5 ч 13 мин.

Производительность погрузки определим на основании формулы (7.8)

м³/ч.

Определим время погрузки породы исходя из формулы (7.7)

t_п =12 × 2 × 0,9 × + 0,5 = 1,62 ч = 1 ч 37 мин.

Время монтажа и демонтажа опалубки согласно формуле (7.9)

= 3,8 ч = 3 ч 49 мин.

Время укладки бетонной смеси за опалубку пневмобетоносмесителем определим на основании формулы (10)

= 0,96 ч = 58 мин.

График организации работ бурового проходческого комплекса представлен на рис.7.2.

Варианты заданий по расчёту технической и эксплуатационной скорости
бурения шахтными бурильными установками [5].

Таблица 7.1

№	Тип бурильной установки	L, м	kг	kо	R	uох, м/мин	Tз, мин	B, м	Tн, мин	Tзб, мин
	УБШ-214У	2,1	0,94						1,5
	УБШ-215	2,2	0,92						2,5
	УБШ-227	2,3	0,94						2,0
	УБШ-252	2,4	0,92						3,0
	УБШ-253	2,5	0,90						1,5
	УБШ-253А	2,6	0,90						2,0
	УБШ-255	2,7	0,90						2,5
	УБШ-256	2,6	0,88						3,0
	УБШ-303	2,7	0,88						1,5
	УБШ-308А	3,0	0,88						2,0
	УБШ-312А	2,8	0,86	0,8					2,5
	УБШ-313	2,9	0,86	0,8					3,0
	УБШ-316	2,4	0,86	0,8					1,5
	УБШ-354	2,5	0,94	0,8					2,0
	УБШ-501А	3,5	0,92	0,7					2,5
	СБУ-2Б	2,3	0,92	0,8					3,0
	УБШ-214У	2,1	0,90						1,5
	УБШ-227	2,2	0,90						2,0
	УБШ-215	2,3	0,88						2,5
	УБШ-252	2,4	0,86						3,0
	УБШ-253	2,5	0,86						2,0
	УБШ-253А	2,6	0,94						4,5
	УБШ-255	2,7	0,94						5,0
	УБШ-256	2,6	0,92						5,5
	УБШ-303	2,7	0,92						6,0
	УБШ-308А	3,0	0,90						6,5
	УБШ-312А	2,8	0,90	0,8					5,0
	УБШ-313	2,9	0,88	0,8					5,5
	УБШ-501А	3,5	0,92	0,7					2,5
	СБУ-2Б	2,5	0,86	0,8					6,5

Продолжение табл.7.1

№	m	Tсм, мин	Tпз, мин	Tоп, мин	Tп, мин	Вращ.-уд.	Вращ.
f	B, м	f	Рос, Н	n, с-1	B, м
									14 000	11,6
									16 000	5,3
									18 000	2,5
									14 000	11,6
									16 000	5,3
									18 000	2,5
									14 000	11,6
									16 000	5,3
									18 000	2,5
									14 000	11,6
									16 000	5,3
									18 000	2,5
									14 000	11,6
									16 000	5,3
									20 000	2,5
									16 000	11,6
									16 000	5,3
									18 000	2,5
									14 000	11,6
									16 000	5,3
									18 000	2,5
									14 000	11,6
									16 000	5,3
									18 000	2,5
									14 000	11,6
									16 000	5,3
									18 000	2,5
									14 000	11,6
									20 000	2,5
									16 000	5,3

Продолжение табл.7.1

№	Sпр, м2	h	kр	tпп	j	Тип погруз. машины	Пт, м3/ч	t, ч	Тип вагонетки	V, м3	kз	kпз	Qб, м3	lо, м	Pу, м3/ч	jу
	5,0	0,9	1,1	0,5	1,2	1ППН5	75,0	0,015	ВГ-1,2	1,2	0,9	1,1	1,8	2,1		0,5
	5,5	0,9	1,1	0,5	1,2	1ППН5	75,0	0,015	ВГ-1,2	1,2	0,9	1,1	2,0	2,2		0,5
	6,0	0,9	1,1	0,5	1,2	ППМ4УМ	79,2	0,015	ВГ-1,2	1,2	0,9	1,1	2,2	2,3		0,5
	6,5	0,9	1,1	0,5	1,2	ППМ4УМ	79,2	0,015	ВГ-1,2	1,2	0,9	1,1	2,4	2,4		0,5
	10,0	0,9	1,1	0,5	1,2	ППН3А		0,020	ВГ-1,2	1,2	0,9	1,1	2,8	2,5		0,5
	8,0	0,9	1,1	0,5	1,2	ППН3А		0,020	ВГ-1,2	1,2	0,9	1,1	2,6	2,6		0,5
	14,0	0,9	1,1	0,5	1,2	1ПНБ2У		0,020	ВГ-2,2	2,2	0,9	1,1	3,2	2,7		0,5
	11,0	0,9	1,1	0,5	1,2	ППН3А		0,020	ВГ-2,2	2,2	0,9	1,1	2,9	2,6		0,5
	16,0	0,9	1,1	0,5	1,2	1ПНБ2У		0,025	ВГ-2,2	2,2	0,9	1,1	3,4	2,7		0,6
	18,0	0,9	1,1	0,5	1,2	2ПНБ2		0,025	ВГ-2,2	2,2	0,9	1,1	3,6	3,0		0,6
	24,0	0,9	1,1	0,5	1,2	ПНБ3Д2М		0,030	ВГ-4,5	4,5	0,9	1,1	5,2	2,8		0,6
	17,0	0,9	1,1	0,5	1,2	1ПНБ2У		0,025	ВГ-2,2	2,2	0,9	1,1	3,5	2,9		0,6
	19,0	0,9	1,1	0,5	1,2	2ПНБ2		0,025	ВГ-2,2	2,2	0,9	1,1	3,8	2,4		0,6
	20,0	0,9	1,1	0,5	1,2	ПНБ3Д2М		0,030	ВГ-4,5	4,5	0,9	1,1	4,6	2,5		0,6
	28,0	0,9	1,1	0,5	1,2	ПНБ4Д		0,035	ВГ-4,5	4,5	0,9	1,1	6,0	3,5		0,6
	17,0	0,9	1,1	0,5	1,2	2ПНБ2		0,025	ВГ-2,2	2,2	0,9	1,1	4,0	2,3		0,6
	6,0	0,9	1,2	0,5	1,3	1ППН5	75,0	0,015	ВГ-1,2	1,2	1,0	1,1	1,8	2,1		0,7
	6,5	0,9	1,2	0,5	1,3	1ППН5	75,0	0,015	ВГ-1,2	1,2	1,0	1,1	2,0	2,2		0,7
	7,0	0,9	1,2	0,5	1,3	ППМ4УМ	79,2	0,015	ВГ-1,2	1,2	1,0	1,1	2,2	2,3		0,7
	7,5	0,9	1,2	0,5	1,3	ППМ4УМ	79,2	0,015	ВГ-1,2	1,2	1,0	1,1	2,4	2,4		0,7
	10,5	0,9	1,2	0,5	1,3	ППН3А		0,020	ВГ-1,2	1,2	1,0	1,1	2,8	2,5		0,7
	8,5	0,9	1,2	0,5	1,3	ППН3А		0,020	ВГ-1,2	1,2	1,0	1,1	2,6	2,6		0,7
	14,5	0,9	1,2	0,5	1,3	1ПНБ2У		0,020	ВГ-2,2	2,2	1,0	1,1	3,2	2,7		0,7
	11,5	0,9	1,2	0,5	1,3	ППН3А		0,020	ВГ-2,2	2,2	1,0	1,1	2,9	2,6		0,8
	16,5	0,9	1,2	0,5	1,3	1ПНБ2У		0,025	ВГ-2,2	2,2	1,0	1,1	3,4	2,7		0,8
	18,5	0,9	1,2	0,5	1,3	2ПНБ2		0,025	ВГ-2,2	2,2	1,0	1,1	3,6	3,0		0,8
	26,0	0,9	1,2	0,5	1,3	ПНБ3Д2М		0,030	ВГ-4,5	4,5	1,0	1,1	5,2	2,8		0,8
	17,5	0,9	1,2	0,5	1,3	1ПНБ2У		0,025	ВГ-2,2	2,2	1,0	1,1	3,5	2,9		0,8
	30,0	0,9	1,2	0,5	1,3	ПНБ4Д		0,035	ВГ-4,5	4,5	1,0	1,1	6,6	3,5		0,8
	18,0	0,9	1,2	0,5	1,3	2ПНБ2		0,025	ВГ-2,2	2,2	1,0	1,1	4,2	2,5		0,8