Перфораторы

Перфораторы, инструменты, применяемые гл. обр. в горном деле для бурения шпуров. Последние обыкновенно служат для помещения чатых веществ при ных работах (смотрите). По роду применяемой энергии перфораторы разделяются на ручные, пневматические, электрические и гидравлические.

Ручные П. Эти П. относятся к группе вращательных. В горном деле вследствие их малой производительности они почти вышли из употребления. Существуют две кон-

Фигура 2.

струкции П. этого рода: П. сист. Рачетта (фигура 1) и П. сист. Эллиота (фигура 2). Средняя производительность первого в минуту общего времени бурения: в песчанике—6 миллиметров, в глинистом сланце— 13 миллиметров и в угле—40 миллиметров. Вследствие Фнг. 1. _своего малого веса этот П. удобен для проведения шпуров в разных направлениях. Производительность П. сист. Эллиота (приспособленного для бурения горизонтальных шпуров) в минуту: в песчанике—7 миллиметров, в глинистом сланце—17 миллиметров и в угле—40 миллиметров.

Пневматичесние П. имеют широкое применение в горном деле и м. б. разбиты на две группы: ударные (для твердых пород) и вращательные (для мягких пород). Ударные

П. в свою очередь делятся на две группы: П. молоткового типа и П. долбежно-поршневые; главное различие между этими типами сводится к тому, что в молотковых П. рабочая часть (бур) не связана с поршнем; ио-сутедний во время работы наносит ряд частых ударов тыльной части бура; в долбежно-поршневом П. бур связан жестко со штоком поршня и совершает с ним движение вперед и назад. Молотковые П. отличаются сравнительно небольшим весом, работают с большим числом ударов и имеют короткий ход поршня. Этот тип П., наиболее широко применяемый в горном деле, подразделяется на 3 группы: 1) ручные весом 10—20кг, длиной 35—70 см, которые при работе удерживаются руками; применяются они гл. обр.при бурении шпуров в породах незначительной крепости;2) более тяжелые, весом 30—45 килограмм, длиной 125—140 см, устанавливаемые на особых подставках, а чаще на распорных колонках; применяются преимущественно для бурения глубоких шпуров в крепких породах; 3) П. с телеско-пич. нажимной стойкой применяются для бурения восстающих шпуров. Вес этих П. колеблется от 25 до 35 кз. На фигуре 3 показа-зан ручной П. молоткового типа фирмы Ingersoll-Rand Со. Здесь 1—муфта, 2—стержень с геликоидальной нарезкой, 3—кольцо с зубцами на внутренней поверхности (храповик), 4—нижняя шайба, 5—верхняя упорная шайба, 6 — поршень с гайкой, 7— втулка с прямой нарезкой, 8—распределительная коробка с лубрикатором и приспособлением для продувки шпура сжатым воздухом, 9—курок для продувки и 10—держатель бура. Подача воздуха попеременно по одну и другую сторону поршня происходит по каналам, просверленным в стенках цилиндра. Распределение воздуха производится крыльчатым клапаном, к-рый перекидывается воздухом, поступающим с одной или 6 другой стороны клапана в зависимости от положения поршня. В нек-рых П. воздух распределяется шариковыми клапанами, цилиндрич. золотниками и прочие Заднюю поверхность поршня обычно делают больше передней, чтобы рабочий ход совершался с большей скоростью, чем холостой, с этой же целью каналы, подводящие воздух при холостом ходе поршня, делают меньшего сечения, чем при рабочем ходе. В конце холостого хода поршня образуется воздушный буфер, чем предупреждаются удары о крышку цилиндра. П. обычно имеют особый механизм для поворачивания бура. В нек-рых П. новейшей конструкции поворачивание бура производится независимым воздушным двигателем.

При бурении П. для удаления измельченной породы необходимо производить промывку и продувку шпуров. Продувка шпура делается свежим или отработанным воздухом. Воздух поступает к забою шпура по каналу внутри бура. Для продувки полной •струей свежего воздуха в П. имеется специальное приспособление в распределительной коробке, при посредстве которого воздух .направляется в канал бура при крайнем верхнем положении поршня. Механизм для продувки приводится в действие курком, который расположен на распределительной коробке, близ рукоятки. Продувка шпуров воздухом не экономична и сопровождается выделением большого количествапыли.

Фигура 4.

Более экономичной является промывка шпуров водой. Вода подводится к П. двумя способами: или рядом с воздухопроводом проводится отдельный трубопровод, подающий воду из напорного резервуара, или вблизи работ устанавливают один или несколько баков с водой. Баки соединяются с трубопроводом сжатого воздуха, последний вытесняет воду и по рукаву подает ее в П. На фигуре 4 показана установка для промывки шпуров водой по второму способу. На фигуре 5 представлено устройство для подачи воды внутри П. Вода подается по особой тонкой трубочке, проходящей через геликоидальный стержень и поршень и входящей в тыльную "часть пустотелого бура. Иногда при бурении шпуров устраивается комбинированная очистка забоя: продувка отработанным воз

духом и промывка водой. Смазка П. устраивается обычно непрерывная и автоматическая. Подача смазки осуществляется поступающим воздухом. Аппарат для смазки {лубрикатор) помещается внутри распределительной коробки; в других П. лубрикатор помещается отдельно, сбоку цилиндра.

Буры для П. применяются различного сечения: квадратные, шестигранные со •скошенными краями, круглые, спиральные. Тыльная частьбуров бываетчаще шестигранного сечения и несет упорное кольцо. Форма долота в зависимости от назначения бывает разнообразная. Для твердых пород чаще применяются формы: крестообразная, с двумя параллельными лезвиями, шестигранная; для мягких пород—Z-образная и др. При

Т. 9. т. XVI.

бурении шпуров производится смена затупленных буров; одним буром в зависимости от крепости породы можно пробурить 100—500 миллиметров. Т. к. края головки бура истираются и следовательно уменьшается диаметр шпура, то следующий бур должен иметь долото немного меньше предыдущего. Диам. головки бура обычно уменьшают на 1,5— 3 миллиметров в зависимости от крепости пород и глубины шпура. Заправка буров производится на специальных станках (бурозаправочные машины), особыми штампами, соответствующими форме долота. Бурозаправочные станки обычно приводятся в действие сжатым воздухом. Сменные долбта пока не получили широкого распространения; при бурении в твердых породах они оказались неэкономичными. На фигуре 6 представлены различные формы стальных буровых головок. Обычно буры применяются пустотелые, длиной до 5 метров и более; разница в длинах буров одного комплекта колеблется до 600 миллиметров, в зависимости от количества сменяемых буров на п. м шпура. Количество буров в комплекте зависит от твердости пород и глубины шпура. Наиболее употребительные размеры буровой стали—30 миллиметров—круглая, 22 миллиметров—шестигранная со скошенными краями, 20 миллиметров— шестигранная ;чаще применяются пустотелые заготовки стали. При бурении по углю и в рыхлых породах применяют спиральные бу

Фигура 6.

ры, автоматическим поворачиванием которых достигается удаление буровой пыли из забоя шпура.

Давление воздуха: в П. обычно применяется в 5—6 aim. Увеличение давления сверх этой нормы вызывает сильное изнашивание П. и поломку буров, увеличение же скорости бурения при этом сравнительно с увеличением давления незначительно. Расход свободного воздуха (приведенного к атмосферному давлению) П. колеблется от

I, 5 до 2,5 м³/мин (в зависимости от веса перфоратора).

Производительность П. колеблется в зависимости от крепости пород и обычно составляет: в граните 3—6, в кварците 2—5, в известняке 9—13, в угле средней крепости 70—75 см/мин. Чистое время бурения составляет 50—40% всего рабочего времени; остальное время уходит на смену буров, перестановку П. и прочие Производительность П. в 6-часовую рабочую смену при руде средней крепости составляет 10—15 метров Шпуры при подземных горных работах чаще бурят длиной 1—5 метров Мощность, потребляемая одним П., составляет ок. 15 №, считая, что на сжатие 1 м³/мии при давлении 6 aim требуется 7 ГР на валу компрессора. Кпд

II. может быть принят в 10—15%.

Колонковые П. Тяжелые П. при бурении устанавливаются на особых подставках, стойках. При подземных работах для бурения горизонтальных или слабо наклонных шпуров чаще применяются трубчатые стойки (колонки) с распорными винтами. Вес такой колонки колеблется от 50 до 185 килограмм, длина 1,8—3 м, диам. 75—100 миллиметров. П. в этом случае устанавливается на особой подставке, которая закрепляется на горизонтально расположенном коротком валу; последний особым зажимом укрепляется на вертикальной стойке (колонке). Благодаря подвижности соединений П. может быть повернут в любое положение. При бурении подача П. производится посредством винта, вращаемого от руки. Автоматическая подача бура не получила распространения.

Телескопические П. При бурении восстающих шпуров применяют телескопии. стойки, которые раздвигаются действием сжатого воздуха. П. и стойка конструктивно составляют одно целое. Повертывание аппарата производится вручную. В последнее время однако появились телескопии. П. с механизмом для автоматич. поворачивания бура или с независимым для этой цели воздушным двигателем. Телескопии. П. снабжают приспособлением для разбрызгивания воды с целью увлажнения воздуха или устройствами для промывки шпура водой и продувки воздухом. Длина телескопических П. обычно 1,3 м, если штанга сдвинута; в раздвижном положении длина доходит до 2 метров П. тяжелого типа при работе на поверхности (в карьерах) часто устанавливаются на треногах. При проходке штоль-нообразных выработок большого сечения несколько П. (4—8 штук) могут устанавливаться на специальной тележке, движущейся по рельсам; в этом случае перед ом пробуренных шпуров П. могут быть быстро удалены от забоя.

Долбежно-поршневые П. В этих П. бур связан со штоком поршня. П. эти обладают более тяжелым весом (чаще от 50 до 150 килограмм) и делают меньшее количество ударов (от 300 до 600 в мин.) по сравнению с молотковыми П. В настоящее время они выходят из употребления и применяются иногда в открытых работах при бурений глубоких шпуров большого диаметра. Представителем этой группы могут служить П. фирмы «Ингерсоль Ранд» (фигура 7, где а—поршень,

Фигура 7,

б—шток, в—головка штока, г—бур, д—геликоидальный стержень, е—храповое колесо с собачкой). Этот П. делает 600 ударов в мин. и расходует 3 м³ свободного воздуха в мин. при давлении 5,5 atm. Распределение воздуха производится посредством крыльчатого клапана. Вращательные движения в этих П. производятся посредством винтового стержня и храпового колеса при обратном ходе поршня. Ударные П. могут приводиться в действие кроме воздуха—паром, что в некоторых случаях целесообразно, наир, при работе парового экскаватора.

Вращательные пневматические П. в настоящее время получили широкое распространение, особенно П. легкого типа. Они весят 7—14 килограмма и работают при давлении 4—5 atm. Число оборотов двигателя 3 000 в мин.; сверло делает 125—500 об/мин. Расход воздуха 0,85 м³/мин. Производительность до 2 м/мин при начальном диам. шпура в 40 миллиметров. Применяются для бурения шпуров в углях. Двигатель такого П. устроен

по принципу турбины коловратного типа (фигура 8). В кожухе находится эксцентрично установленное колесо а, б—алюминиевые лопатки, в—кран для впуска сжатого воздуха, г—каналы для впуска и выпуска отработанного воздуха; направления движения воздуха указаны стрелками. Иногда применяются поршневые двигатели.

ίлектрические П. Электрич. П. разделяются на вращательные, пульсаторные и ударные. Электрич. вращательные П. применяются в мягких породах и разделяются на: 1) легкие, т. и. электрические сверла, работающие вручную и предназначенные для бурения в мягких породах, и

2) более тяжелые, устанавливаемые на распорных колонках. П. строятся с моторами трехфазного тока, причем мотор соединяется с П. непосредственно или при помощи гибкого вала; последняя конструкция менее распространена. Сверло делает 100—300 об/мин. в зависимости от крепости пород. Ручные электрич. сверла весят 12—13 килограмма. Мощность их 0,3—0,4 kW. Производительность легких П. в таких породах, как гипс, каменная соль, уголь, равна 0,5—1,5 м/мин. Тяжелые электрич. П. имеют мощность 2,5 kW. Производительность их 0,15 м/мин в крепких породах (известняк, песчаник).

Электропульсаторные П. состоят из электродвигателя с пульсатором, который установлен на отдельной тележке, и пневматич. П. особого устройства. Принцип действия основан на передаче движения поршню П. посредством двух пульсирующих столбов воздуха. Электродвигатель приводит во вращение коленчатый вал пульсатора. Один цилиндр последнего соединен рукавом с цилиндром П. по одну сторону поршня его, а другой цилиндр другим рукавом по другую сторону поршня П. Для начала работы требуется установить во всем аппарате давление 2,5—3 aim. Пульсатор снабжен регулирующим вентилем, которым устанавливается необходимое давление в зависимости от твер дости породы. В этих П. отсутствует устройство для распределения воздуха. Поворачивание бура совершается храповым механизмом. Общий вес установки 770—900 килограмм. Мощность двигателя 3—6 №. Число ударов в мин.—400. Вследствие своей громоздкости и других недостатков этот тип П. широкого применения не получил.

Ударные электрические П. Действие этих П. основано на принципе сжатия и растяжения пружин. П. делает 400—500 ударов в минуту и требует затраты энергии 1,5—2 №. Вес П. с электродвигателем 100 килограмм. Производительность перфоратора в крепких породах 4,5 — 6 см/мин (чистое время бурения).

Гидравличесние П. Эти П. относятся к группе вращательных. Применение их чрезвычайно ограниченное. Они применяются при бурении в крепких породах. К этой группе относится турбинный П. «Доннерс-марк», предназначенный для работы в каменном угле. В качестве двигателя в этом П. применено колесо Пельтона, от которого при помощи червячной передачи движение передается сверлу. При бурении по углю в течение 3 мин. проводится шпур глубиной 2 метров при расходе за это время 80 л воды.

См. Механизация горных работ и Разработка полезных ископаемых.

Лит.: Справочник по каменноуг. делу, изд. Дон-угля, Харьков, 1928; Г е ф е р Г., Справочник по горному делу, ч. 1—2, Берлин, 1923; Р e e 1 e R., Mining Engineers’ Handbook, 2 ed., N. Y., 1928. M. Яковлев.