Подъем Буровых Машин Преобразует Горнодобывающую и Гражданскую Инженерию Шахт

Какое специализированное оборудование может прокладывать жизненно важные вертикальные проходы, соединяющие подземные операции с поверхностью, при строительстве обширных транспортных сетей глубоко внутри шахт? Ответ заключается в буровых машинах для проходки восстающих выработок - мощных механических системах, специально разработанных для строительства вертикальных стволов. Благодаря своим уникальным методам выемки породы и замечательной приспособляемости, эти машины играют незаменимую роль в горнодобывающих операциях, гидроэнергетических проектах и развитии городской инфраструктуры.

Буровые машины для проходки восстающих выработок, также известные как системы бурения вертикальных стволов, представляют собой специализированное оборудование, используемое для создания вертикальных или наклонных подземных проходов. Эти машины работают путем вращения буровых штанг и режущих головок для разрушения и удаления горной породы, тем самым формируя стволы. Они находят широкое применение в горнодобывающей промышленности, туннелестроении, водохозяйственных и гидроэнергетических проектах для строительства вентиляционных шахт, дренажных каналов, рудоспусков, подъездных путей, кабельных шахт и напорных трубопроводов.

Буровые машины для проходки восстающих выработок в основном делятся на три категории в зависимости от методов выемки породы:

Как наиболее широко используемый тип, традиционные буровые машины для проходки восстающих выработок сначала бурят пилотное отверстие небольшого диаметра с верхнего уровня (обычно с поверхности земли или верхней галереи шахты) на нижний уровень (обычно нижнюю галерею шахты). После завершения пилотного отверстия операторы заменяют буровое долото на более крупную расширительную головку, прикрепленную к буровой колонне. Затем машина тянет расширительную головку вверх, вращая ее, чтобы прорезать породу, расширяя пилотное отверстие до желаемого диаметра ствола. Гравитация естественным образом переносит породу вниз на нижний уровень для удаления очистным оборудованием.

Этот метод превосходно подходит для создания различных вертикальных стволов, в частности, вентиляционных шахт, рудоспусков, служебных шахт и аварийных проходов. Его преимущества включают высокую эффективность выемки породы, гладкие стенки ствола и превосходную безопасность. Однако традиционная проходка восстающих выработок требует доступных рабочих пространств как на верхнем, так и на нижнем уровнях, что может ограничить ее использование в определенных ситуациях.

Подобно традиционной проходке восстающих выработок в первоначальном бурении пилотного отверстия, бурение вниз отличается тем, что расширительная головка вдавливается вниз, а не вытягивается вверх. Расширительная головка прорезает породу под действием направленного вниз усилия машины, вращаясь, что требует специальных систем для удаления отходов с забоя ствола.

Этот метод оказывается ценным, когда восходящее расширение невозможно, например, в сложных геологических условиях или в ограниченных по пространству верхних зонах. Хотя он устраняет необходимость в рабочем пространстве на нижнем уровне, бурение вниз создает большие проблемы с удалением отходов и относительно низкую эффективность выемки породы.

Этот специализированный вариант проходки восстающих выработок располагает машину на забое ствола для выемки породы вверх. Она может либо бурить непосредственно вверх, либо сначала создать пилотное отверстие перед расширением. Гравитация снова переносит отходы вниз для удаления очистными системами.

Бурение в замкнутом пространстве подходит для небольших, коротких вертикальных стволов, особенно когда нет доступа сверху. Его компактная конструкция обеспечивает удобство эксплуатации, но ограничивает максимальную глубину и диаметр выемки породы.

• Основная машина: Основной блок, обеспечивающий мощность и управление бурением, включая гидравлические системы, силовые агрегаты, системы управления и платформы операторов.
• Буровые штанги: Высокопрочные компоненты из легированной стали, соединяющие основную машину с буровым долотом, передающие крутящий момент и осевое давление.
• Буровые долота: Компоненты для резки породы, которые различаются в зависимости от твердости породы и метода выемки породы, включая роликовые долота, конусные долота и алмазные долота.
• Расширительные головки: Многорезцовые узлы для расширения пилотных отверстий до требуемых диаметров.
• Системы наведения: Измерительные приборы, программное обеспечение управления и гидравлические сервоприводы, обеспечивающие точное направление бурения.
• Системы удаления отходов: Гравитационные, пневматические или гидравлические системы для очистки разрушенного горного материала.

Буровые машины для проходки восстающих выработок выполняют критические функции в нескольких отраслях:

Эти машины строят вентиляционные шахты для циркуляции воздуха, дренажные каналы для удаления воды, рудоспуски для транспортировки материалов и подъездные пути для перемещения персонала и прокладки кабелей.

Они создают напорные трубопроводы для работы водяных турбин, дренажные шахты для контроля просачивания воды из плотин и точки доступа для технического обслуживания.

В городах они строят вентиляционные шахты метро, подземные инженерные туннели и кабельные каналы для максимального использования наземного пространства.

Технология также применяется для бурения геотермальных скважин, добычи нефти и газа и двух уникальных горнодобывающих применений:

• Медиа-отверстия: Проходы небольшого диаметра для транспортировки воды, сжатого воздуха, электроэнергии или связи между уровнями.
• Засыпные отверстия: Вертикальные каналы для доставки стабилизирующих материалов в выработанные участки, с использованием цементной засыпки, гидравлической засыпки или каменной засыпки.

По сравнению с традиционными методами разработки стволов, проходка восстающих выработок предлагает:

• Более высокие скорости выемки породы
• Более высокое качество стенок ствола, требующее минимального армирования
• Повышенную безопасность за счет дистанционного управления
• Адаптируемость к различным геологическим условиям

Однако ограничения включают:

• Высокие затраты на оборудование
• Трудности транспортировки из-за размера и веса
• Требования к рабочему пространству на нескольких уровнях

Новые тенденции в технологии проходки восстающих выработок сосредоточены на:

• Повышенной автоматизации бурения, удаления отходов и наведения
• Повышенной производительности для больших диаметров и больших глубин
• Улучшенных экологических характеристиках, снижающих шум, пыль и вибрацию

Критически важные эксплуатационные протоколы включают:

• Требования к сертифицированному обучению операторов
• Комплексные проверки оборудования перед началом эксплуатации
• Строгое соблюдение эксплуатационных процедур
• Внедрение надлежащего защитного снаряжения
• Регулярное техническое обслуживание и графики замены деталей

Как эффективные, безопасные системы вертикальной выемки породы, буровые машины для проходки восстающих выработок продолжают развиваться за счет автоматизации, интеллекта и экологических соображений. Их правильное понимание и применение остаются жизненно важными для повышения эффективности проекта при обеспечении качества и безопасности при подземном строительстве.