Busenje i Miniranje - Ninko Purtic

,I

I,,. "

I f

r'·

''I

,'.:'1,."•. .. m;'. ","!.." / - ,2a.£

I r I

I

..

.,

.~

U2,S J.

...";,',-i i..

i . 2 ••.11111!., •.1.....___

'-D VI Vl

00 I"-- ('!.

2.0. OSNOv:'\E FIZICKO-MEHANICKE I TEHNICKE KARAKTERISTIKE RADNE SREDINE

Pod pojmom "radna sredina" podrazumevmo stenske i rudne mase u kojirna se izvode rudarske operacije. Stensku masu sacinjavaju organsh ; neorganske rudne mate· rije koje sacinjavaju zemljinu koru. Stenska masa moze da predstavlja kompaktnu stens­ ku celinu u kojoj su rnineralne cestice cvrsto povezane silom kohezije ili cementirajucim materijalom, ill moze da bude iz bilo kojih razloga u izdrobljenom iii rastresitom stanju.

lU:lf -¥:>g;K):J[ Aouoseod

-. q

I

I

I

I

100

000000

000

I

I

\0. \0. V .

("'!,

t'UI:>fNP 'tOT - Z 0 'afu

-

'" 0

I I 100 • • • _ _ "'1

N

Iv

88(!)8..!.1

0'0·

000000

•

000

V>

Prema postanku stene mogu biti: eruptivne, sedirnentne i metamorfne.

~

Eruptivne {magmatske) stpne 7.astupljene su 95% u zemIjinoj korL Nastale su iz magme posIe njenog hladenja i ocvr~avanja. U zavisnosti od uslova hlaaenja magme, eruptivne stene dele se u dye grupe: dubinske (intruzivne) i izlivne (efuzivne). Dubinske stene postale su kristalizacijom magrne na vecoj dubini pri cemu su stenske cestice u medusobnom dodiru ocvrsle u sitnozrnu staklastu masu nepravilnog obllka (granit, dio­ rit i dr.). Izlivne (efuzivne) stene postale su izlivanjem magrne na povrsinu zernlje kao posledica delovanja vulkana pri cemu su ocvrsle u plocastim oblicima. Sedimentne stene sacinjavaju oko 1% svih stenskih masa zemljine kore. One su postale talozenjem organskih i neorganskih materija na dnu mora iii jezera, pri cemu su ocvrsle pod dejstvom velikog pritiska i prirodnih mineralnih veziva. Sedimentne stene pojavljuju se u slojevitirn oblicima koji su cesto puta poremeceni iz svog prvobitnog po­ lozaja.

21v.0"l- ~1\0.- ­

q 'tw:>/~ , sOT - nA · J.

'tl:>

-trnp:xiW! tlU;?PSTl:>fe

S/W't

or - nA

N

I

I

I

~

~

"1.

CIl

0\000 ....... ""N

\0

0\ .......

N

_

::E

u.l

l

::I'"

"l

!:u.!::"jo _ ...r::::< .....

0

.r:'Q

"ct;

'~'~ C __

2~-=~v~~

2..:~.;jj~~~

~

~=:

::: u

~. ~ ~ Cf.

::;

..>l

.:I

sila kohezije i sila unutraSnjeg trenja na dodirnim povr~inama minera!nih zmaca. Mine­ rama zrcna ovih stena su razIicitc krupnoce. Ovoj grupi pripadaju sve eruptivne stene (graniti, bazalti, kYarciti i dr.) neke sedirnentne (krecnjak, ugalj i dr.) kao i neke meta­

morfne (izmenjeni andezit).

..Q

'"

f-o

-

•~

iU

..

0

o

.l:l

r--;.

o

.....

r;::

0

o

V).

o

~ 'S:

"l

~

It

00

.g

o

o

I

~

'V

00

o

o o......

8......

8

o

o o

8

o..... I

o

I

'0

I.r)

'V

o

8

~ '0

l"­

I

I

o

o.....

I"­

'" .... .5.9

t::: __

I.r)

\0.

('I::l I

~ 15. 6 0..'" (/) f!

-2, ,... ,;, r;:: :;::l . _

c:

cd

•..., "d o 0

o .....

o.....

1\

N

~

9.....

~

!

15.

~

'"

8­

.-;;­

.~ .~

'" ~

.!!!.,

0

"I.

0.

1\

o

-;

..,

.s: 0

c: a>~ ....... .~

0.

"I.

..,

~~ u 0

.., ......,

ca(.)

'S:

:::l

.:.:

0

0..0

::1­ o....Q

:aD

~

.2- a '0 ::I

'2­ 0'0 .:.: ... ....... '" .......~

'I)

~.£2

'" .......

1\

..,r;:

,-..

...

"I.

I

I

,-.. ....

V).

......

~

~

or;: ..,

c..

ca .:.:... (.)

::I

p.

0

>

0

o..§.

:::l

,-.. ~

:a ;I!

'0

..Q '-'

·0 .:.:

'" S

0..

0

­

I

o

'0

'" 0 f!.:.: 0...9 r;::..Q

8..~

..,

o

::I

'".........s: ....

o

cau

0..'"

(/)

q

I

..,

cao 6'" g .~ r;::

\0,

o

.s:

:::l

'"

I.r)

I

N



:§~ " cJ' ~ 6 3 ~ (/) .~ 0.. ....

....1il

o



:::l

3.1.1. Sklop-struktura stenske mase u sirem smislu predstavlja fizicko.morfolo­ ski nacin pojavljivanja stenske mase kao posledica gencze i morfoloSkih pojava, PIema

""'"

'" r;:: 6; Nz . Pri rotaciono-udamom postupku busenja razaranje stene na dnu bUSotine vrsi sc zubima krune koji izazivaju veliku koncentraciju naprezanja u kontaktu sa stenom. Ako je koncentracija naprezanja tj. osni pritisak yeti od cvrstoce stene na utiskivanje, doci cc do razaranja stene. Obzirom da zubi krune mogu biti razlicitog oblika i velicine sto zavisi od fizicko-mehanickih karakteristika stene. Kod kruna sa velikim korakom i dugim zubima moze se govoriti 0 elementima udara zuba na stenu, pa se ovaj postupak busenja moZe deklarisati kao rotaciono-udami, mada se u literaturi cesto deklarire kao cisto rotacioni. Kod ovog postupka bUSenja N z > N u ' Kod terrnickog postupka burenja stenska masa na dnu busotine razara se usled visokotemperatume gasne struje koja zagreva povrsinski sloj stene u busotini, i usled nejednakog koeficijenta sirenja mineralnill sastojaka dolazi do razaranja stene, koja se gasnim agensima iznosi na povrsinu. Pri uUSenju pomocu eksploziva, stenska masa na dnu busotine razara se poseb­ no oblikovaninl eksplozivnim punjenjima. Pri hidraulicnom busenju, dejstvom vode pod visokim pritiskom, a pri plaz­ menom bUSenju dejstvom struje plazme. U poslednje vremc razradeni su novi postupci busenja kao kombinacija terrnic­ kih i mehanickih postupaka sa izglcdima na veliku perspektivu. Njihova primcna ne zavi­ si od fizicko·mehanickih osobina stena. Vise puta u jednoj istoj radnoj sredini mogucc je primeniti viSe sistema bUSenja jcr je njihov dijapazon primene. obzirom na cvrstocu stena, sirok. U tom smislu za kona-. can izboL odlucuj uti su drugi uslovi kao: kapacitct buSilice, dub ina busenja, nagib, mobilnost busilice i df. DijapalO11 primene pojedinih sistema, grubo mozcrno definisati prrma C\TstDci stena. iZT:lZC r:,' peko kocficijenta cvrstocc (0 po DroL M.M. Proto­ dakonom.

19

u.. gde je:

za stene sa

Sistem bUSenja

['>6

1. Udamo busenje 2. Rotaciono busenje:

[ 14

a) spiralno b} sa konusnim dletima 3. Udamo-rotaciono 4. Rotaciono-udamo 5. Termicko

[=

T pz tl m t2 k t) t4

trajanje smene, min. prlprenmo-zavrsno vreme, min. cisto vreme bUSenja 1 m' busotine, min. broj cistenja busotine za I m' bUSenja vreme ciScenja bUSotine, min. broj zamena dIeta na 1 m' bu~enja vreme za zamenu jednog dleta, min. vreme premestanja buSilice od jedne busotine ka drugoj, min.

L

srednja dufina buliotina, m

Tsm

J

A - MEHANICKI POSTupeI BUSENJA

~

4.1. UZETNO UDARNO BUSENJE

I ,~

Princip rada udamog busenja zasniva se na periodicnom dizanju i spustanju teSkog bUSaeeg dleta, koje vis) na uzetu, ) pada sa odreaene visine (0,6-1,0 m) na dno hu!iotine i razara stenu. Primenjuje se za busenje busotina velikog precnika u tvrdim ) cvcstim stenama. U svrhu miniranja busenje se moZe izvoditi do 30 m, a za hidrogeoIos­ ke potrebe i do 150 m. Pribor za bUSenje je dIeto duZine 0,6-1,5 rn precnika 150­ 300 mm, mase 0,5-3,0 KN, i busaca sipka mase 15,0-20,0 KN koja se preko spojnice spaja sa dIet om. Broj udara dleta na dno bUSotine krece se od 48-60 udara/min. U toku busenja u busotinu se sipa voda 20-80 [jm' bUSotine, tako da se od nabuSenog mate­ rijala stvori muIj, koji se kaiiikom sa ventilom vadi iz buliotine. Ovim se postupkom mogu busiti sarno vertikalne busotine, i kao zastareo postupak bUSenja skoro da se viSe i ne primenjuje, jec ne moZe da obezbedi odgovarajuce ucllke. Na sl. 2 data je kinema­ ticka serna uzetno-udamog busenja, sa priborom za buflenje. Princip rada ui:etno udarne buSilice sastoji se u sledeeern: Obrtno kretanje od dizel ill elektromotora (17) preko remenog prenosa (16) prenosi se na glavno vratilo (12) koje je u vezi sa ekscentrom (11). Udama poluga (10) jednirn krajem, preko zatez­ ne koturace (15) uZetom je spojena sa bubnjem (14), a drugim krajem Samimo je vezana sa polugom (9) koja je vezana za ekscentar (11). Obrtanjem ekscentra balansima kotu­ raca (8) pritiska ill otpusta uZe (2) koje je prebaceno pecko koturace (3) ina kome visi bullace dIeto sa teskom Sipkorn. Periodicnim dizanjem i spustanjem teske sipke sa die­ tOm veSi se razaranje stene na dnu busotine. Za smenjenje potresa busillce, na vrhu ka­ tarke (7) postavijen je amortizer (4). KaSika (6) sa ventilom (I8) za ciscenje nabusenog materijala visi na uietu koje je prebaceno preko pomocne koturace (5) i spojeno sa po­ mocnim vTatilom (13). Smenski ucinak uietno..udarne busilice moze se priblizno odrediti po formuli: Tsm

Tpz

N'm tl

+ mt, +

(4

t

L

(8)

';"Am 111" ~0 I A '. ,\ '1~:",il " ~' ,~

10

,

2

'I

, , ,'il , '.

[1)\),.,

l~l '.

r~ I

eB~~~!I~ (J

18

If

I

I

It

I

4

S I. 2.

Kinematitka ~ma udarno ..utetnog bu~enja sa priborom za bu~enje; 1. ~ma bu~jlice; 2. \/nta dleta, a _ kopitasti oblik, b - krstasti, \/ zubtasti, 9 - spojnica-makaze. d kdika.

42. ROTACIONO BUSENJE Rotaciono bUSenje minskih bU50tina i minskih rupa zasniva se na principu reo zanja, i ima siroku prirnenu u povrSinskoj i podzemnoj eksploataciji za dobijanje u me . kim stenama sa koeficijentom cvrstoce f";;; 5, kao sto su ugalj, glps, lapor, SkriJjci, meki krecnjaci i dr. Na povrsinskim kopovima uglja skoro 80% bUSenja minskih busoti . na obavlja se na principu rotacionog buScnja. Rotaciono bUSenje u mekim stenarna moze da se vrsi u svakom pravcu i sa vecim ucinkom nego sa rna kojim drugim postupkom bu­ senja. Sustina ovog nacina busenja je u tome sto secivo svrdla rotira i pri tome razara

21

::(J

dno busotine, pri cemu se nabu.seni materijal neprckidno po spirali svrdJa iznosi napolje. To waci da se rotaciono bu.senje obavlja bez agensa za ispiranje sto je od posebnog zna­ caja u zimskom periodu.

Ako projektujemo sistem sila na horizontal­ nu ravan, imamo:

p.

Nl -N, cosa+Fl sin a = 0, ill

4.2.1. TEORUSKE OSNOVE RAZARANJA STENA

PRJ ROT ACIONOM BUSENJU

HItP

N2 N2

Kod rotacionog bUSenja spiraIno svrdlo se istovremeno nalazi pod dejstvom dveju sila: Oso\i.nskog pritiska (Pos) koji obezbeduje utiskivanje seciva u stenu na dnu busotine za dubinu (h), i SUe rotacije (Mkr) koja dovodi do rezanja stene time se obezbeduje napre­ dovanje u dubinu. Napredovanje pri bu.senju tesno je povezano sa jacinom potiskivanja svrdla sa kojim je proporcionalna a opada sa povecanjem prec­ nika i otpomo5Cu stene u kojoj se busi, pri cemu su pored tVrstoce, lila­ yost i tvrdoca od najveceg uticaja. BUSenje zapocinje tek kada se dostigne kriticni pritisak, odnosno kada pritisak prevazide cvrstocu stene. Prodira· nju seciva, stena se suprotstavlja otporom sUe N, koja deluje normaIno na zadnju povrsinu zuba seciva, i otporom N2 koji deluje nomlaIno na prednju stranu zuba seciva s1. 3. Osim toga javljaju se i sile trenja F 1 na zadnjoj stram seciva i F2 na prednjoj strani seciva.

gde

au

Nt/cos a

1

Pos

= Fl coso:

Pos

= N,

ill

gdeje:

N2 . f,

f = tg.::, a .; - ugao unutrasnjeg trenja.

Pos

= NI

NI

=

~

:\ i

...

:\ 2

+ FJ + F2

cos (a + IP) cos IP

sin IP sin (0: + IP)

cos IP +N I

cos IP

(14)

sin (0: +21P) cos2 IP

L'h cos 0:

°u'

(15)

L duZina seciva, h - dubina prodiranja seciva u stenu.

(16)

odavdeje:

Da bi se ld.Zaranje stene na dnu busotine vTsilo nomlalno. mora biti ispunjen uslov da ie osovinski pritisak (Pos) veci ili jednak zbiru otpora i sila trenja. Pos

(13)

Ako vrednost za (N l ) stavimo u izraz za (Pos) imaeeIDo: . L·hsin(0:+21P) Pos cos 0: . cos::! IP

Saglasno tome i sUe trenja F, i F2 ce biti:

gde je:

sin sin (0: + .p) + N cos IP I cos IP

zamenom vrednosti za N2 imamo:

(10)

F2

0:

sadaje

gde je: 00 - granicna cvrstoca stene na otkidanje, Sic 2 pon§ina kontakta po prednjoj strani zuba seCiva.

F, =N,'f

F2 -NI sin.p = 0,

tg.p cos 0: + N2 tg IP + NI sin

Pos == N2

(9)

00 sk2'

} 51. 3. Oejstvo lila pri rotacionom spiral· nom bu~nju.

Sila N2 odreduje se iz izraza: N2 =

(12)

van,imamo:

Pos==N 1

pm'dina kontakta po zadnjoj stram zuba seciva.

\

=

Projektovanjem sistema sila na vertikaInu ra-

- gramcna cvrstoca stene na utiskivanje,

sk]

tg IP sin a)

cos (0: + IP)

cos IP '

N

Sila N, odreduje se iz izraza:

Nl == au ski'

Nl cos a+ Nl tg IPsin a =' 0

h=k~ au'L'

(11)

cos at • cos 2 IP gdeje:

Vrednost koeficijenta daje:

k

sin

(at

+ 2.,0)

(k) zavisi od ugla unutrasnjeg trenja ('I') i uzima se

B

1

Koeficijent trenja

0).7

0,30

0,36

0,44

Ugao ul1utrasnjeg trenja

15

17

20

22

Brzina busenja u jedinici vremena odreduje se iz odnosa: Vb

= h'm'n

(18)



gde je: h dubina prodiranja zuba seciva,

m broj seCiva, i

n - brzina obrtanja (o/min).

\

\ -

\

4.2.2. MA8INE ZA ROTACIONO BUSENJE MINSKIH RUPA Za bu§enje minskih rupa sluze rucne rotacione bu§ilice koje mogu biti sa pne­

umatskim iIi elektricnim pogonom, i upotrebljavaju se za rad iz ruke, kod lakSih tipova,

iIi sa raznih oslonaca kod tezm tipova. Rucne rotacione pneumatske busilice sastoje se

od trupa sa dYe boeno postavljene drSke za drzanje i grla za umetanje bUSaceg svrdla, a

na kraju jedne drSke postavljena je ruCica za pustanje komprimovanog vazduha. Motor

kodovihbutilicaje lamelarnog tipa, sa ekscentricno postavljenim rotorom u odnosu na stator, sa lamelama kOje se !ako pokrecu u svojim leZistima prilikom pritiska kompri­ movanog vazduha na rotor. Broj okretaja motora se redukuje na oko 230 (za tvrdi ma­ ioko 650 za ugalj. Ove busiIice odlikuju se ma!om masom 2,5-10 kg bez sipki

za busenje. Na sl. 4, 5,6 i 7 dati su izgledi i seme rucnih rotacionih pneumatskih bu·

silica.

Rucna pneumatska rotaclOna buWica u radu.

/ 1

tJ-i

7

.'

~"L

.

--

~-

SI. 6, Serna rotacionog busen;':t: Pa - aksl;aini ;;rl­ SI. 4,

Opsti ilgled rucne rOtac;Dne pneumatske busi:ice sa detaljem preseka.

tlsak, Pt - tangencijalna sila. h vSlnf.1 urf;­ 73 medu kracirnd, k 5c"-ma ureZ3, f duo! na u reza

Rucnn pne:""rT1a f st(a rotac!ona bUSllico (pneurnat­ ska vrte\ic",' kuCiste,2 drlRe,3 9r10 la :)uSa;:U slpku, 4 dovoc kOfT'lpr!;nlranog vazdu ha, 5 - (ueica z3 oust;Jnjr:: vazduha. 6 lamelarnl Dn;-~lJl'1di:J':1 rTl'.:or, 7 - vli';0struki ZUpc3st! pre nOS.

24

25

Ruena pneumatska busilica domace proizvodnje "Twdbenik" Doboj ima sIcde­ ce karakteristike: - Snaga rnotora 1,5 KW Efektivni pritisak 4,0-5,0 dN/crn 2 Broj okretaja 8000/min - Potrosnja vazduha 1,7 rn3/min Masa 8,5 kg Ruene elektriene rotacione busillce za pogon koriste elektricnu energiju koju dobijaju od trofaznog kratkospojenog asihronog motora sa odgovarajucim prenosorn. Veliki broj obrta elektromotora preko reduktora se svodi na 600-700 za rnekSe, i oko 400 obrta za tvrCle i evrsee rnaterijale. Snaga elektromotora je 0,7-1,4 KW, a tetina busillce bez svrdla 12,5-19,0 kg. Tehnicke karakteristike jedne elektriene wene rotaci­ one busilice tipa ER-15 i ER-16 date su u tab. 11. Tabela 11 Tipovi

Karakteristike

ER-15

Snaga motora, KW Broj obrtaja vretena, o/min Frekvencija, HZ Tetina, kg

ER-16

1,0 900 50 15

1,0 500 50 16

Na 51. 8 dat je opSti izgIed elektricne rucne buIDice, a na s1. 9 kinematicka Se­ rna te buSilice.

SI.9. Kinematifka ~ma rufne elekrrifne buiilice ER-15: 1 - elektromotor.2 - reduktor, 3 - faura, 4 - ventilator.

Ruene visokofrekventne elektricne bu!ilice odlikuju se koriseenjem struje vimh frekvencija (ISO HZ, 200 HZ) koju dobijaju preko transformatora ill od sopstvenog generatora. Izraduju se za napon od Ito i 120 V, sa motorom od 1,4 KW. Odlikuju se malom tetinom 12,5-13,5 kg. U pribor za rotaciono bUSenje minskih rupa spadaju glave za bUSenje i sipke. Glave za bUSenje su iskljucivo izmenljivog tipa i snabdevene su secivima od tvrde vol­ frarnkarbid5ke legure, pa se u poslednje vreme ove krone mogu upotrebljavati i u neSto tvrtlim materijalima do f = 8. Po obIiku se uglavnom razlikuju stre1aste, polurasecene, dvokrake i u vidu lastinog repa, sto zavisi od cvrstoce i tvrdoee stenskog materijala u kome ee se primeniti. Od ovih, strelasta glava se primenjuje u tvrdim materijalima (ka. mena so, kalijeve soli) polurasecena i dvokraka za umereno tvrd materijal, dok glava u obIiku ,,ribljeg rep a" sluil iskljucivo za meke materijale. Precnik glave kreee se od 30-50 mm, dok vrat glave za pricYrStivanje na Mpku za bUSenje najce~e je konusnog ill cilindricnog oblika, sa urerom ill otvorom za pricvrlCivanje pomoeu rascepke.

2 6

5

.=t:l--=;'-..rv-.~"V'V""l""Y"'