Рабочий диапазон определяет класс
Наземные буровые установки работают с уступа под открытым небом: они могут быть крупнее, нести более длинные буровые штанги и использовать более мощные погружные молоты. Подземные установки должны вписываться в сечение выработки, поэтому они ниже, уже и зачастую имеют более высокую степень автоматизации при работе со штангами.
Рабочий диапазон — это жёсткое ограничение, измеряемое в миллиметрах, а не предпочтение. Выработка высотой 4 м и шириной 4,5 м задаёт максимальную высоту и ширину каждой машины, которая будет в ней работать, а также определяет, как можно ориентировать стрелу для бурения полного комплекта шпуров без перестановки. Наземная установка с той же буровой мощностью обычно на метр и более выше и шире и просто не может войти в такую выработку.
Далее рабочий диапазон определяет все остальные решения. Узкая базовая машина не может нести такой же набор штанг, поэтому глубина скважины на одну штангу меньше, а смена штанг происходит чаще — именно поэтому подземные машины автоматизируют эту операцию. Более низкая базовая машина не может вместить такой же двигатель и систему охлаждения, поэтому удельной мощности и отводу тепла приходится уделять особое внимание. А машина, спроектированная для работы в выработке, обычно также рассчитана на управление из кабины или с выносного пульта с защитой оператора, поскольку в забое нет безопасного места, чтобы стоять рядом с работающей установкой.
Опубликованные диапазоны в сравнении
В таблице ниже перечислены поверхностные и подземные модели из нашего текущего ассортимента с диаметром скважины и максимальной глубиной, чтобы вы могли напрямую увидеть разницу в возможностях.
Поверхностный и подземный классы (опубликованные параметры)
| Класс | Модель | Диаметр скважины | Макс. глубина |
|---|---|---|---|
| Поверхностный | KG430 | 90–152 mm | 25 m |
| Поверхностный | KG520 | 105–152 mm | 25 m |
| Поверхностный | KG420B | 90–130 mm | 25 m |
| Поверхностный | KG550 | 115–254 mm | — |
| Поверхностный | KG940A | 105–203 mm | — |
| Поверхностный | KZ5 | 90–115 mm | 21 m |
| Подземный | KQLG-115 | 90–152 mm | 25 m |
| Подземный | KAISHAN KJ310 | 32–102 mm | — |
| Подземный | KAISHAN KJ311 | 32–102 mm | — |
| Подземный | KJ422 | 42–102 mm | — |
| Подземный | KJ421 | 42–102 mm | — |
| Подземный | KM211 | 32–51 mm | — |
Две разные подземные задачи в одной таблице
Подземные строки — это не одно семейство. Их два, и их смешение — самая распространённая ошибка при чтении подобной таблицы.
Проходка и очистная добыча скважинами малого диаметра. KJ310 и KJ311 бурят 32–102 mm, KJ421 и KJ422 бурят 42–102 mm, а KM211 бурит 32–51 mm для анкерных работ. Это буровые установки: они используют погружной перфоратор (класса HC50, HC95 или YG18U) и несут собственный малый компрессор — 0.7 m³/min при 6–8 bar на KJ310/KJ311 и KM211, и 1.55 m³/min при 8 bar на KJ421/KJ422 — для промывки и для работы пневмоподдержки или стрелы. Этот воздух — не воздух для DTH; это вспомогательная подача, и она на один или два порядка меньше того, что требуется погружному молоту.
Подземное бурение DTH большого диаметра. KQLG-115 стоит особняком: скважины 90–152 mm до 25 m, погружной молот 3–4 дюйма и заявленная потребность в воздухе 12.0–25.0 m³/min. Это подземный эквивалент поверхностной буровой установки для взрывных скважин DTH, используемый для восстающих выработок, рудоспусков и очистного бурения там, где погружной перфоратор не может обеспечить нужный диаметр скважины. Ему нужен настоящий компрессор, и этот компрессор обычно находится вне штольни.
Диапазон диаметров скважин подскажет вам, с каким семейством вы имеете дело, прежде чем вы прочитаете что-либо ещё. Всё, что находится в диапазоне 30–50 mm с двузначным номером модели, — это проходка погружным перфоратором; машина класса DTH на 90–152 mm — это совершенно иная спецификация.
Воздух, давление и подземные отличия
Подземные работы меняют вопрос воздуха: выхлоп и вентиляция становятся первостепенным ограничением, а компрессор часто размещают вне штольни. Планируйте воздушные линии и потери давления до выбора установки.
Из этого следуют три последствия, и все три стоят денег, если их обнаружить поздно.
Дизельные двигатели в забое. Каждая дизельная машина в подготовительном забое добавляет выхлоп в систему вентиляции, которая и без того является узким местом у забоя. Часто именно вентиляционная мощность, а не буровая способность, ограничивает число машин, которые могут работать в одном забое. Электрические приводы предпочтительны там, где шахта располагает инфраструктурой, а там, где используется дизель, вентиляционный расчёт нужно выполнять для парка машин, а не для одной машины.
Размещение компрессора. Большой компрессор внутри штольни — это проблема шума, тепла и выхлопа, поэтому обычно он стоит снаружи, а воздух поступает по трубе или шлангу. Именно на этой линии теряется давление. Машина производительностью 25 m3/min, подающая воздух к молотку через 100 m недоразмеренной линии, приходит к молотку с меньшим давлением, чем показывает манометр, и молоток теряет энергию удара. Подбирайте линию под расход, сводите изгибы и соединения к минимуму и проверяйте давление у молотка, а не у компрессора.
Вентиляция и очистка скважины — одна и та же проблема в разных одеждах. Обеим нужен объём. Погружной молоток DTH под землёй требует того же давления и расхода, что и его наземный аналог — 17–24 bar для водяных скважин и производственных работ DTH, при этом опубликованный расход молотка принимается за минимум — а удельная энергия растёт, когда обратный воздуховод ограничен или скважина обводнена. Правила выбора компрессора те же, что и на поверхности; см. Лучший компрессор для бурения DTH и пример расчёта в руководстве по воздуху для открытых горных работ.
Для чего на самом деле используются станки для открытых работ
Классы станков для открытых работ в таблице разделены по диаметру скважины и по способу отработки уступа.
Бурение взрывных скважин. KG430 при 90–152 мм до 25 м и KG520 при 105–152 мм до 25 м — это станки для уступов с заявленной потребностью в воздухе 13.0–20.0 m³/min и 15.0–22.0 m³/min соответственно. Оба по конструкции рассчитаны на малую глубину: эксплуатационный уступ бурят до уровня следующего уступа, поэтому глубина 25 м соответствует стандартной высоте уступа с перебуром. Их ценность — метры за смену по сетке скважин, а не глубина.
Большие диаметры. KG550 охватывает 115–254 мм, а KG940A — 105–203 мм. Их диапазон молотков простирается от инструмента 3 дюйма до 8 дюймов, и потребность в воздухе растёт с размером молотка: для KG940A указано 15.0–26.0 m³/min. Крупнодиаметровые скважины DTH — это случай, где важны и давление, и объём, и где недостаточная мощность компрессора сразу проявляется в плохой стойкости долота.
Малые диаметры и стеснённые уступы. KZ5 при 90–115 мм до 21 м и KG420B при 90–130 мм до 25 м — это лёгкий сегмент, причём для KG420B указано 10.0–17.0 m³/min. Они подходят для узких уступов, малых забоев карьеров и подрядчиков, которым нужна одна машина для нескольких задач.
Темп добычи на уступе определяется сеткой скважин, диаметром скважины и метрами в час, и сопоставление этих показателей с проходкой подготовительного забоя — это и есть настоящий вопрос стоимости. Факторы, определяющие стоимость метра, изложены в разделе Что определяет вашу стоимость бурения за метр.
Этапы подбора
- Сначала измерьте габариты выработки. Высота и ширина сечения штольни, минимальный радиус поворота, состояние почвы и максимальная масса перевозимого груза, которую выдержит подъездной путь. На поверхности измерьте уступ и транспортную дорогу.
- Определите назначение: шпуры для взрывных работ на уступе, подготовительные забои, эксплуатационное бурение, установка анкеров или оборка кровли. Для каждого случая свой диапазон диаметров и свой класс машины.
- Зафиксируйте диаметр и глубину шпура. Подземные подготовительные работы — в основном 32–102 mm; подземное эксплуатационное бурение DTH начинается примерно с 90 mm и доходит до 152 mm; открытые работы на уступах — от 90 mm до 254 mm.
- Выберите способ бурения и класс инструмента для этого диаметра и породы. Погружной молот для небольших подготовительных шпуров, DTH — там, где этого требуют диаметр или крепость породы.
- Подберите подачу воздуха под выбранный способ. Буровая каретка со встроенным компрессором и станок DTH, которому нужно 12–25 m³/min под давлением от внешней машины, — это разные закупки.
- Проверьте вентиляцию и инженерные сети для всего парка, который будет работать в забое, а не для одной машины. Выхлоп дизеля, тепло и расчёт диаметра трубопровода сжатого воздуха должны входить в один расчёт.
- Спланируйте логистику: как машина попадает к забою, как за ней следуют компрессор и штанги, как заменить молот или стрелу в забое, где нет места для работы.
- Убедитесь, что комплект безопасности и автоматизации соответствует требованиям рудника — дистанционное управление, класс защитного навеса и способность машины бурить веер с одной установки.
Типичные ошибки
- Рассматривать одну колонку «подземный» как один класс. Проходческие буровые установки на 32–102 mm с сервисным компрессором 0.7 m³/min и установка DTH на 90–152 mm, требующая 12–25 m³/min, — это не альтернативы.
- Вспоминать о габаритных ограничениях только при прибытии машины. Высота, ширина, радиус поворота и транспортная масса — это критерии «проходит / не проходит», и после этого их уже нельзя исправить.
- Не учитывать вентиляцию при выборе машины. Бюджет вентиляции забоя определяет, сколько дизельных машин может работать на забое.
- Прокладывать воздушную линию без проверки давления у молотка. Длинная линия недостаточного сечения незаметно превращает правильно подобранный компрессор в недостаточно мощный.
- Сравнивать поверхностную и подземную установку только по буровой способности. Они созданы для разных габаритных ограничений, и более низкая стоимость поверхностной машины на метр скважины не имеет значения, если она не может войти в выработку.
- Считать автоматизацию опциональной. В стеснённом забое манипулирование штангами и дистанционное управление влияют и на время цикла, и на безопасность оператора.
- Смешивать проходческую и эксплуатационную задачи в одной закупке. Эти две задачи обычно требуют разных машин, а компромиссная машина медленна в обеих.
Контрольный список
- Размеры выработки или уступа. 2) Диаметр и глубина скважины. 3) Твёрдость породы. 4) Правила вентиляции и выпуска отработавших газов. 5) Потребности в манипулировании штангами и автоматизации. 6) Ограничения по транспортировке и доступу.
Заключение
Подземный или поверхностный способ определяется в первую очередь рабочим пространством, а во вторую — задачей бурения, и оба ответа должны быть согласованы. Начните со штольни или уступа, затем со скважины, затем с метода, затем с воздуха — и проверяйте давление на молотке, а не на компрессоре. По поверхностной стороне того же вопроса см. примечания по применению в разделе открытая добыча; по подземной стороне см. подземная добыча. Логика выбора буровой установки в разделе Как выбрать буровую установку DTH применима к обоим случаям, как только рабочее пространство определено.