Термические способы бурения горных пород

В настоящее время из немеханических способов наиболее ши­роко в практике используют термическое бурение. Оно осуще­ствляется воздействием на породу высокотемпературной сверхзвуковой газовой струи, интенсивно разогревающей тонкий поверхностный слой породы, в котором возникают термиче­ские напряжения, приводящие к хрупкому отколу от поверх­ности мелких чешуек и частиц

Для того чтобы процесс бурения шел бы­стро, необходимы высокие градиенты температур. Последние зависят не только от свойств породы, но и от интенсивности теплопередачи и, следовательно, от скорости истечение газовой струн и величины теплового потоке. Чем больше градиент температур, тем больше термические напряжения, no мемыие толщина откалываемых чешуек

Интенсивные тепловые потоки создаются специальными га­зовыми горелками, в рабочей камере которых происходят пе­ремешивание горючего и окислителя и бурное их сгорание (с* рис. 17.1,6).

Наиболее эффективно разрушаются породы, сложенные ми­нералами с различными коэффициентами теплового расшире­ния, имеющие жесткий, противодействующий расширению зерен цемент, небольшие коэффициенты теплопроводности и большие значения модуля упругости Е.

Высокая теплопроводность пород и низкие градиенты тем­ператур отрицательно сказываются на эффективности термобу­рения. Производительность бурения резко снижается в случае увеличения пластичности породы при нагреве ее и плавлении.

В мягких и рыхлых породах (группа строения 3} возни­кающие термические напряжения невелики. Железистые по­роды склонны к плавлению, легко прогреваются газовой струей на большие глубины, что приводит к снижению градиента тем­ператур и термических напряжений. Поэтому перечисленные породы трудно поддаются термическому разрушению.

В трещиноватых породах скорость бурения уменьшается до двух раз.

Как показывает опыт, термическому бурению хорошо под­даются породы, в состав которых входит кварц, обладающий высоким параметром П_тб, высокой температурой плавления и не теряющий своей хрупкости с повышением температуры.

Производительность станков термического бурения значи­тельно более высокая, чем механического, в том числе шарошечного. Так, среднесменная производительность станка ог­невого бурения по бакальским кварцитам составляет 90 м, по железистым кварцитам ЮГОКа —16—18 м, по железистым кварцитам Оленегорска — 9—10 м. На карьерах работают бензовоздушные станки СБТМ-20..