ORS~-GOS MAGYAR BÁNYÁSZATI ÉS KOHÁSZATI EGYESÜLET
ROBBANTÁSTECHNIKAI SZAKBIZOTTSÁGA
A ROBBANTÁSTECHNIKA IDŐSZERO .· KÉRDÉSEI
11. sz. füzet
A ~őze-tjövesztéssel .., elsősorban a fúrás-
sal - ka pcsolatos vizsgálatok és tapeszta0
latok
összeállitot.ta : Mónus Ferenc
o-kl. bányamérnök
A gyakorló szakemberek
előtt
ismeretes, hogy a fú-
rási munkák tervszerütlensége , vagy alacsony kapacitása rövid
idő
alatt érezteti hatását , csökken vagy ellehetet-
lenül a termelés és az egész bánya tevékenysége igen problémássá válik. A fúrási kapacitás szük volta miatt korábban igen sok problémánk volt, ezért
alapvető
feladatnak
tekintettük a fúrási munkához szükséges berendezések korszerüsitését , és kapacitásának
bővítését.
A cementipar nyersanyagtermelésének egy
jelentős
ré-
szét robbantásos jövesztési móddal végzi. A robbantólyukak elkészítése fúrógépekkel történik. Elemezve a nyersa nyagtermelés folyamatát kitünt, hogy a fúrási munkálatok
jelentős
anyag- ,
idő-
és energiaráfor-
dítást igényelnek, ezért nem közömbös, hogy ezt a müveletet milyen módszerrel,
idő-,
gép- és költségráforditás -
sa 1 végezzük. Az elmondottakat felismerve erőteljes
különböző
országokban
kutatás folyik a fúrás technológiájának és esz-
közeinek tökéletesítésére , a müvelet gazdaságosabbá tételére. Ma már
különböző
gesek, azonban
relációjú gépbeszerzések lehetsé-
megfigyelhető,
gépeket általában csak
tőkés
hogy komoly teljesitményü relációból lehet beszerezni.
A teljesség igénye nélkül felsorolunk néhány országot, ahol olyan fúrógépgyártás folyik, amely gépek nagy teljesítményükkel , automatikus, vagy félautomatikus üzemeltetéssel, igen nagy termelékenységgel kielégitik a korszerü gépek fogalmát. Ezek: USA, NSZK, Finnország, Ausztria, Svédország. Sajnálatos, hogy a KGST-n belüli fúrógépbeszerzési
i.....,_
2 lehetőség
messze elmarad a kivánt szinvonaltól és telje-
sitménytől.
Természetes, hogy amikor ilyen kijelentése-
ket teszünk, bizonyos feltételrendszerben gondolkodunk, meghatározott fúrásmód, a megkivánt teljesitmény és termelékenység szerint minösitünk. Mielőtt
a cementiparban
levő
helyzetet
bővebben
tárgyalnánk, röviden össze kell foglalnunk a k6zetfúrással kapcsolatos néhány elméleti kérdést és az
•lapvető
technológiai megoldásokat. A fúrógépeket üzemmódjuk és felhasználási területük szerint csoportosithatjuk. üzemmód szerinti csoportositás: 1./ Forgatva
müködő.
2./ ütve-forgatva
a./
Külső
b./
Merülő
müködő.
kalapácsos. kalapácsos.
3./ Forgatva-ütve
működő.
Felhasználási terület szerint: a./ Nagyátméröjü fúrólyukat készitö gépek. b./ /Az
előbbi
Kisátmérőjü
fúrólyukat
készitő
gépek.
a nagyfúrólyukas robbantáshoz - primer apri-
táshoz - használt so ••• 105 mm
átmérőjű
fúrólyukakat készit ,
mig az utóbbit általában ma már csak a másodlagos apritáshoz használjuk. Az igy készitett ro bbantólyuk
átmérő
30 ••• 50 mm./
A
különböző
fúrási módoknál a lyuk kialakitása más
és más folyamat eredményeként jön létre. A forgatva
működő
fúrásnál a fúrókorona egy-egy pont-
ja a fúrás foly amá n csigavonal mentén mozog a tengelyi-
3
rányú
előtolás
és a forgatás eredményeként. A
kőzetmeg
bontás lehasitással történik, az egész folyamat az esztergálás folyamatához hasonlitható. Az ütve-forgatva az alábbiak szerint
fúrásnál a
müködő
történik~
A fúrószerszámot meghatárokőzetbe
zott frekvenciájú ütésekkel a kőzetbe
történő
kőzetmegbontás
nyomják. A vágóél
benyomódásának mértéke a
kőzet
fizikai-
-mechanikai tulajdonságától és az ütés energiájától függ. Két ütés között a gép a fúrószárat - ezáltal a koronát is elforgatja. Lényeges feltétel, hogy a korona élei alatt fellépő
feszültség nagyobb legyen a A forgatva-ütve
müködő
kőzetszilárdság
fúrás alkalmazásánál az kőzetbe
terhelés hatására a fúró éle benyomódik a fúrókorona ez alatt az igy a réssel szomszédos
idő
értékénél. ütő
és a
alatt fordul folyamatosan ,
kőzet
is folyamatosan roncsoló-
dik a forgás irányában. Ezt a fúrásmódot hazánkban csak föld alatti fúrókocsikon használják. Annak
megh~tározására,
hogy egy adott
kőzetben
mi-
lyen fúrásmóddal érhetünk el nagyobb hatékonyságot, az elméleti megfontolásokból kiindulva a gyakorlatban végzett fúrási kísérletek eredményeinek értékelése ad
lehető
séget. Ha egy iparág meghatározott tipusú
kőzet
jöveszté-
sével foglalkozik, feltétlenül kisérletek útján szükséges meghatározni a
legkedvezőbb
és utána tájékozódni a piacon a ket legjobban szerzésének
kielégitő
eredményt adó fúrásmódot megfelelő,
vagy az igénye-
hatékonyságú és árú fúrógép be-
lehetőségéről.
4
A cementiparban mészkövet fejtenek. A mészkövek fúrhatóságára - függetlenül attól, hogy minden dés más-más paraméterekkel zők
különböző
jellemezhető
-
kőzetkifejlő
különböző
szer-
értéket adnak. Viszonylag legjobb értéket a
Protodjakonov-féle skála ad , amit felfoghatunk ebben a tartományban úgy is. mint a
törőszilárdság
századrészét.
Mindezeket ismerve, dönteni kellett a fúrási mód tekintetében. mert az ésszerüség azt diktálta, hogy a cementiparban az egységes fúrási-robbantási technológia kialakitásával
jelentős
megtakaritást érjünk el.
A kérdés eldöntése
előtt
több bányánkban végeztünk
kisérleti fúrásokat Böhler , ill. Hausherr tipusú forgató rendszerü és Ingersoll-Rand CR 250-es . Atlas Copcó ROC 601-es típusú
külsőkalapácsos
változatokkal. A
merülőka
lapácsos fúrás a géptipustól függetlenül , gyakorlatilag azonos eredményeket hozott. /A kalapácsok azonosak voltak./ A kisérletek eredményeként az
időegység
alatti lyuk-
folyóméter alapján döntöttünk a nagyteljesitményü automata, félautomata forgatva fúró gépek mellett. Az 1. sz. ábrán mutatjuk be a kisérleti eredmények adatait. Megjegyezzük, hogy a kisérleteknél a fúrógépek üze- , meltetését a gyártó cég emberei végezték, akik egyrészt t ökéletesen ismerték az adott gépet, másrészt érdekük volt az adott ni.
idő
alatt a
A géphez kevésbé
jesitménye -forgatva
jelentősen
müködő
gépekből
értő
kihozható maximumot produkál-
emberek kezelésében a gépek tel-
csökkent. A
külső
kalapácsos /ütve-
gépeknél/ gyakorlatilag 5 ... 8 m volt az
óránkénti teljesítmény , mig a forgatva fúró gépeknél 18 .•. ••• 24 m/óra. A
merülőkalapácsos
rendszernél gyakorlatilag
5
tartani lehetett az l.sz. ábrán közölt értékeket. A süritett
. levegő
nyomása minden esetben
A gépek kiválasztásánál
·.
elsősorban
közelitőleg
7 bar volt.
annak létszámigényét,
teljesitményét és árát vettük figyelembe. A
kőzetfúrás
legjellemzőbb
mutatói közül a fúrási sebessé-
get lehet kiemelni. A fúrási sebességet tényezők
lyásoló a./ az
előtolás
b./ a forgató c./ korona
jelentősen
befo-
az alábbiak : /behatoló
erő/ ,
nyomaté~
átmérő
és kialakitás,
d./ a korona forgási sebessége, e./ a
kőzet
fizikai-mechanikai tulajdonságai,
f ./ a furadék eltávolítása a fúrólyukból. A cementipar egy-egy bányája átlagosan napi 3000 t mészkövet termel. Természetesen ez egy átlagos érték, ami 800 t/nap minimum és 10000 ••• 12000 t/nap maximum értékhatárok közötti súlyozott átlag. Köztudott, hogy a nehéz és átlagosnál veszélyesebb bányai munka ma már nem vonzó , igy a létszám folyamatos csökkentésével kell számolni. Egy tonna
kő
lerobbantásához iparági szinten 0 , 04 ••• 0,05 m/t
fajlagos robbantólyuk szükséglet tartozik , a furatok átmérője
80 ••• 105 mm közötti.
Ebből
számitható, hogy átla-
gosan bányánként napi 120 ••• 150 m robbantólyukra van szükség a folyamatos termelés fenntartásához. A fúrást célszerü a
lehetőleg
szóbajöhető
nappali világitás mellett végezni, igy
müszakszám átlagosan másfél müszak naponta,
Ilyen feltételek mindenképpen szükségessé tették a 20 m/h feletti fúrási teljesitményekre képes, egy zelővel-müköd&
fúrógépek
. beszerzését.
fő
ke-
A kiválasztás so-
,_
6
rán igy már a Hausherr és Böhler gépek között kellett dönteni. A jobb müszaki ár és szolgáltatások kedvezőbb
raktár .
paraméte~ek . ellenőrzés ,
valamint a
kedvezőbb
javitás . konszignációs
alkatrészellátás stb. - végül a Böhler
gép vásá rlását eredményezte. Azóta 10 db ilyen gép üzemel bányáinkban. Szervizmunkák . esetleges nagyjavitások hazai elvégzésére 1982 . ződésünk
évtől
a magyarországi képviselettel szer-
is van. Ez azt jelenti . hogy az iparágban tipuskövetkező
géppé vált és további - a tipizálásból
-
elő
nyökkel bir. Az STCD 220 tipus körvonalrajzát a 2.sz. ábra mutatja. Fontosabb mOszaki adatok: 160 kN
Tömege Beépitett dizelmotor telj.
89 PS
= 65.5
kW /kompr.
hajtás/ 73 PS
= 53 , 7
kW /hidr.
hajtás/ Maximális
előtoló
erő
110 kN
Forgatónyomaték
0-4120 Nm /4 fokozat/
Fordulatszám
0-2 -/s /4 fokozat/
Beépitett kompr.telj.
147 l/s1 7 bar
Tárolható rudazat
10 db
Rudazathossz
4-6 m
A gépet nagy , fokozatnélkül szabályozható forgatónyomaté ka és ol6tol ó ere j e for ga tv a f úrásra kiválóan alkalmassá teszi.
A felépitmény és a futómü között fogasko-
szoró kapcsolat van . ami mindkét irányban korlátlan dulási
lehetőséget
előfor-
biztosít. Automatikus a rudazatcsere.
A négy támasztóhenger használata mellett, a gyors átállás •
--rorrr-
7 lehetősége
ad
adott. Mindez az improduktiv
idő
csökkentésére
lehetőséget.
Ezek után célszerü feleleveniteni azokat az elméleti alapokat, amelyeket a forgatva fúrásnál jó tudni. A fúrás, mint már szóltunk róla, a gyorsfilmfelvételek tanúsága szerint lehasitás útján megy végbe. A lehasitással végzett kőzetfelaprózáshoz
olyan mennyiségü munka szükséges, ami
a vágással szemben tanúsitott ellenállást, mint sorozatos legyőzni.
elemi ellenállások összegét képes
A fúrókorona élének egy pontja - mint azt már többször hangsúlyoztuk - a fúrás folyamán csigavonal mentén halad. A csigavonal emelkedését rüli elfordulás szögét
f
Ó -val, a tengely kö-
-vel jelölve, a haladó mozgás
/U/ és forgómozgás /w / szögsebessége a
következőképpen
irható le: d
u=
W=
dt
tp
dt
A haladó mozgás és a szögsebesség hányadosa, /aránya/ , d
A = Integrálva és
f= ~
df
behelyettesitéssel A
Ez az "A"érték a
=
d 2ITÍ
forg~~fúrásnál
értéke. A vágóélnek a
kőzetbe
szükséges, amely leirható G zet ellenállásakor dott
kőzet
cf
fellépő
felülete.
a kinematikai csavar állandó
történő
= GF
behatolásához G
formában, ha
feszültség, F
= az
~
=a
erő
kő-
elmorzsoló-
8
d.
F = / D - d/ .
o és
tg~
d = a korona külső és belső átmérője,~= az élszög. kőzetben
Általános esetben a
e;;
=
tg~/
D -
keletkező
d/ .
feszültség
d
ahol r 1 = a tengely irányú nyomóerő. Forgó vágószerszám esetén a kőzetellenállásból adódó feszültség felirhat6 az alábbi formában: G •
2 R
.'7r
tg~/D-d/ .
d Clj'J
Ebben az összefüggésben G = r 1 Q = a súrlódási erő tengelyre merőleges
)"=a
összetevője,
súrlódási együttható.
Ha R = 1 cm ;a levágha t 'ó réteg vas tagsága
d=
G.
tg~/D
2cir'
- d/
Gf
A tengelyirányó nyomás:
pl
=G
+ Q
r
Pl =
>
behelyettesítve G értékét,
tg~.
/D-d/
2 'lí
Mivel a fúrás alatt a korona éle eltompul, ezért fokozatosan nagyobb nyomás szükséges az él
kőzetbe
nyomásához.
A korona tompulását /Kt/ tompulási együtthatóval vesszük figyelembe:
d+A
9
ahol
~=
a tompuló felület szélessége.
A Kt értékét P1 -be helyettesitve a Pl
= tgt:>(. /D-d/.
l
6f
+
Q!
összefüggést kapjuk. merőleges
A korona forgását az élre
irányú
erő
akadályoz-
za. Az elmondott elméleti megfontolások a gyakorlatban alkalmasak arra, hogy a törvényszerüségek alapján felismerjük az összefüggéseket és eldönthessük, mely paramétert kell változtatni ahh-0z, hogy kivánt junk. A
levezetésből
mértékű
eredményt kap-
összefoglalóan az alábbiak állapit-
hatók meg: 1./ A vágással szemben tanúsított
kőzetellenállás
jó köze-
lítéssel egyenesen arányos a forgácsvastagsággal. 2./ A vágószerszám élek nyilásszögének növelésével csökken az
erőszükséglet.
3./ A szerszám tompulása
jelentősen
befolyásolja az
erő
szükséglet nagyságát. 4./ A tengelyirányú nyomást meghatározó a./ a
tényezők:
koronaátmérő,
b./ a korona élezési szöge, e./ a
kőzetellenállás,
d./ a forgás közben
fellépő
súrlódó
erő
nagysága,
e./ a korona tompulása. 5./ A vágási
erőszükségletre
hatást gyakorló
tényezők~
a./ forgácsvastagság, b./
koronaátmérő,
e./
kőzethasitással
szembeni ellenállás.
6./ A szükséges teljesitményt a vágási
erő,
a koronaát-
10 mérő
és a forgás szögsebessége határozza meg.
7./ A korona szögsebességét befolyásoló kőzet
a./ a
tényezők:
fizikai-mechanikai tulajdonságai /felépi-
tése, szövetszerkezete stb./, b./ az élezési szög, e./ a korona egy teljes fordulata alatt levágott
kő
zetréteg vastagsága. A fenti felso ro lásból látható, miért fontos, hogy a gépen tág határok között fokozatmentesen szabályozható legyen egymástól függetlenül a tengelyirányú nyomás, az előtolás
sebessége és a korona fordulatszáma. A válasz-
tott fúrógép ezeknek a kritériumoknak is megfelel. A mérnöki gyakorlatban örökösen
visszatérő
téma a mit?,
hogyan?. mellett a mennyiért? kérdése is. Vizsgálva a fúrásnál
felmerülő
költségtényezőket,
mennyiért? kérdést is tisztázni lehet. A a
a
költségtényezők
következők:
1./ A gép ára és az
ebből
adódó amortizáció.
2. / A gép üzemeltetéséhez szükséges anyagok költsége. 3./ A gép üzemeltetésével kapcsolatos mu nkabér. 4./ Közteher. 5./
~avitási
és fenntartási költségek.
6./ Fel nem osztható költségek. Célszerü a fenti
költségtényezőkkel
számolni és számitása-
inket egységnyi teljesítményre vetiteni. Az egyes tételek a gyakorlatban az a lábbiak szerint jönnek számításba: 1./ A gép ára 1983. évben 13 millió forint. Attól
függően,
hogy hány müszakban üzemeltetjük és mi-
lyen élettartammal számolunk, az am ortiz á ciós költség
11 a gép árának 12-20 %-a. Az amortizáció miatti költség évente 1560 és 2600 eFt. között mozog. Ez az egyik legnagyobb
költségtényező,
a
rész-
később
letezett fórási teljesitmények alapján fajlagosan 48,36 Ft/m. A
fórógépek foglalkoztatását 2 müszak/nap
moljuk, 280 nap/évvel. A naptári x
16
= 4480
óra, 60 %-os
tényleges fúrási
idő
idővel
szá-
igy 280 x
időalap
időkihasználás
esetén a
2688 óra/év.
Az amort izációs költségeket 1 m fúrásra az alábbiak szerint kapjuk: Éa q. f q
=
naptári
időalap
= 2688 óra/ Éa = a gép ára x = 2,6 x 10 6 Ft/ f
= tényleges
x átlagos kihasználás /4480x0,6 :
am ortizációs kulcs /13 x 10
6
x 0,2 =
átlagos fórási teljesitmény óránként
/20 m/óra/
A'f\1= amortizá ciós költségek 1 m fúrásra 2. 6 • 1 ()6
20 • 2688
2 ,6 • 10
=
6
= 48,36
Ft/m.
53760
2./ A gép üzemeltetéséhez szükséges anyagok költsége. Ez a tétel az üzem- és
összetevődik kenőanyagok
a fdrószárak, a fórókoronák, összegének
költségéből.
garnitúra fúrószár /10 db/ 600-1000 ezer tonn a
Egy kőzet
12 lerobbantásához szükséges robbantólyuk mennyiség után használódik el. Ez megfelel 30 .•. 50 ezer méter kifúrásának. 1 db 4 m-es fúrószár ára 12.398,-Ft. A fi'1rószárak elhasználódásából adódó költségeket az Éf fm
képlettel számíthatjuk. Fs= fúrószárak kopásából 1 m fúrásra
eső
költségek,
Éf =a fúrószárak beszerzési ára /értéke/, fm - a fúrásmennyiség méterben, ami alatt a fúrószár elhasználódik. #
F·
s
A
_,.10 • 12398
·=,...------
= 3,44 Ft/m.
36000
fúrókoronák ára 6000 ••• 6000 Ft , átla.gosan 7000 Ft.
Egy fúrókoronával átlagosan 400 m lyuk fúrható ki, közben többször kell köszörülni is. Eltekintve a köszörülési, javitási
költségektől,
a fúrókoronából adó-
dó költség 1 m fúrásra 17,50 Ft. A fúrókoronák költsége fúrási méterenként,
behelyettesitve az adatokat 7000 400
= 17,50
Ft/m
Fk = fajlagos fúrókorona költség /Ft/m/ Ék= a korona átlagos beszerzési ára, k
=a
korona élettartama méterben.
Ft,
13
Az üzemanyag költség fúrásméterenként ü
l.
=
a
a
f
ahol : üa = fajlagos üzemanyag költség fúrásméterenként,
1=
az egy óra alatt fogyasztott gázolaj mennyisége literben,
a =az üzemanyag egységára, Ft/ f = átlagos fúrási teljesitmény óránként. üa
A
=
15 . 8
= 6,00 Ft/m. 20
kenőanyagfogyasztásból
adódó költségek fúrási méteren-
ként I<
ahol: Ka =a
=
a
kenőanyag
q f
fajlagos költsége,
~ka =a kenőanyag ára,
q = a tiszta fúrási f
=a
idő
órában,
tényleges átlagos fúrásteljesitmény óránként 54 OOO I<
a
=
=
l,00 Ft/m
20 • 2688 3./ Bérköltség. Az átlagos órabér 20.-Ft, ami teljesitményprémiummal tiszta fúrási
időre
26.-Ft átlagbért jelent. Mivel ak-
kor is fizetünk bért, amikor a gép nem fúr /átállás, javitás, karbantartás stb./ a az alábbi költségek adódnak :
munkabérből
fúrásméterenként
14
B B
=
k
26 q + 20 ük q f
bérköltség /fajlagos/
::
idő
q = fúrási ü
=
/0,6 x naptári idő
fúrási
kieső
/naptári
időalap/, időalap
és a fúrási
idő
különbsége/
=
f
óránkénti fúrási teljesitmény.
B
=
26 • 2688 + 20 • 1792
=
1,97 Ft/m.
20 • 2688 4./ Közteher a munkabér 30 %-a. T
= 0,3
• B
= 0,3
x 1,97 Ft/m
= 0,59
Ft/m.
5./ Javitási, fenntartási költségek. Évenként és gépenként átlagosan 430.000 Ft merül fel. , ahol Jf
DJ q
f
= javitás, fenntartás fajlagos költsége, = évi átlagos javitási, fenntartási költség = tényleges fúrási idő, = óránkénti fúrási teljesitmény. Jf
=
4,3 • 105 20 • 2688
= 8,04
gépenként,
Ft/m.
6./ Fel nem osztott költségek. Több téstől,/
tényezőtől
függenek,/pl. a szervezeti felépi-
de átlagosan iparégi
szinten a szükitett ön-
költség /közvetlen költségek/ 15 %-a. A használt jelölésekkel kifejezvet
15 Fo Fo
= 0' 15 /Am + Fs
= fel Fo
+
Fk + üa + l
nem osztott k6ltségek:
= 0,15 +
/48,36 + 3,44 + 17,50 + 6,00 + l,00 +
= 0,15x86,9 = 13,04 Ft/m. 13,04 = 99,94 Ft/m, tehát jó
1,97 + 0,59 + 8,04 /
A teljes önköltség: 86,90
+
közelitéssel 100 Ft/m fúrási költséggel számolhatunk. Mivel a fajlagos fúrásszükséglet 1 t anyag robbantásához 0,04 ••• 0,05 m, 1 t
kőzetre
adódik, hogy a fúrásköltség
ebből
4 ••• 5 Ft-ra
tehető.
A jövesztett
sége 70 Ft/t, igy a fúrási költség a költségének csak 8 ••• 10 %-ára
kőzet
kőzetjövesztés
tehető.
önköltön-
A számadatok tanú-
sága szerint tehát a fúrásköltség m-ként 10 Ft-tal való csökkentése a termelvény önköltségében csak 1 Ft/t költségcsökkentést okoz. A költségelemzésnek gyakorlatilag az a legnagyobb haszna, hogy ismerve az hető
a költségcsökkentés
összetevők lehetősége
nagyságrendjét, eldöntés nagyságrendje. Lát-
ható, hogy sem a munkabér, sem a közteher, sem a
kenőa
nyag, de talán még a fúrószár költsége sem olyan tétel, amelytől
jelentős
költségcsökkenés várható. Az amortizá-
ció, a fúrókorona, a javitási
és fel nem osztott költsé-
gek terén kell csökkentést elérni a jobb eredmény érdekében. A robbantási költségek - hasonló gondolatsort követvetonnánként 2 ••• 3 Ft átlaggal számolhatók. A jövesztés /fúrás, robbantás/ költsége tehát tonnánként nem éri el a Jelentős
tétel a
kőzettermelés kőtermelés
önköltségének 15 %-át sem.
önköltségében a rakodás, szál-
litás, utántörés, osztályozás. Ezek a
költségtényezők
vi-
szonylag könnyebben módosithatók és nagyobb eredmények érhetők
el velük.
16 A tő
f ~ró gépek
leveg ő
ne m
üzemeltetésénél leggyakrabban az öbli-
megfelelő
mennyiségének és nem
megfelelő
nyomásának érezzü k hátrányát. Ilyenkor a fúradékot nem m egf elelően
tudják ből.
és
eltávolitani a vágószerszámok közelé-
A f úradék nagyobb darabjai visszahullanak a talpra
jelent ő s
mun karáforditással kell azt tovább apritani,
levegő
amig a
felhajtóereje a fórólyukból nem távolitja
el azoka t. Tudjuk , hogy az apritásra forditott munka menynyisége f ügg a
képződött
új felület nagyságától és itt
nem egyenes arányról van szó. Ez a gyakorlatban
jelentő
sen csökke nt heti a fúrás teljesitményét, növeli a korona kopását és a fúrásra fordított munkát. Az nem
megfel e lő
volta több
tényezőre
is
öblítő
levegő
visszavezethető:
1./ A kompresszor teljesitménye kicsi. 2./ Agyag harántol ása esetén, nagy talpnyomásnál, részben, vagy teljesen az
öblitő
3./ Repedezet t
levegő kőzet
előtömődnek
a koronán kiképzett,
kivezetésére szolgáló lyukak. esetén a
levegő
a repedéseken ke-
resztül elszökik, de a fúradék nagyobb darabjai a réseken nem távoznak el. 4. / A fúrólyuk talpa elvizesedik, emiatt a fúradék a fúrólyuk valamely szelvényében dugót képez, stb. A f ú rókoro na vágóéleinek száma és elhelyezésének geometriá j a is befolyásoló növelése repedékes előtti
kőzetben
tényező.
A vágóélek számának
csökkenti a fúrókorona
idő
t ö nkremenete lének valószinüségét. A ce mentipar i bányák évente 6 •.•
s millió tonna rob-
bantott készlete t produkálnak. A robbantásokat többsoros robbantástech nológiákkal hajtjuk végre. A fúrások jó ré-
17 szét
felülről
lésszögű
fúrt -
különböző dő
- fúrólyukakkal, egy kisebb részét a talpról
- sziklafal alsó lülről
pereméről
a sziklafal
történő
részéről
fúrás
a bányaudvarból - fúrjuk. A fe-
gépeiről
- Böhler STCD 220 és Hausher
KBM 12 K -hy- mér szó volt az eddigiekben. Itt pusztán azt a megjegyzést kell tenni, hogy
a Böhler
időközben
gépek tipusjele megváltozott, az STCD-220 tipusjel meghelyette TCD 221 lépett.
szűnt,
Az aláfúrás
azonban még semmit nem szól-
gépéről
tunk. Az alsó fúrólyuksor aránya a hoz -
függően
szó - 10 ••• 16
felülről
fúrt lyukaké-
attól, hogy hány soros robbantásról van
% körül mozog. A
felső
lyukat fúró gépek
vizszintes vagy közel vizszintes lyukak fúrására alkalmatlanok, . igy szükség volt aláfúrógépek beszerzésére is. A piaci kinálatot figyelembe véve döntöttünk a Böhler DTC 121 G tipusjelü gép mellett, amely gép alsó és
felső
fúrásra is egyformán alkalmas. A gép körvonalrajzát a 4. sz. ábrán láthatjuk. A gép üzemeltetése beépitett dizelmotorral történik a
levegőellátás
külön kompresszor-
ról. A kompresszor teljesitménye 7 baron minimálisan 166 l/s. Fontosabb
műszaki
adatok:
Tömege:
7400 kg = 72520 N
Beépitett dizelmotor telj.
61 PS = 45 kW·n= 36,7 f/s
Maximális
5,3 t = 51940 N
előtoló
erő:
)
Forgatónyomaték:
max. 420 mkg = 4120 Nm
Fordulatszám:
0-97 f /perc = 0-1,6 f /s
Tárolható rudazat:
9
db
18 -
Ru dazathossz :
3 m
Mász ó-képesség:
30°
~
76 mm
A fúrógép több éves átlagban 10 m/óra teljesitményt produk á l t, prospektus szerint 15 m/óra teljesitményre is képes. Az 4. sz. ábra a fúrógép körvonalrajzát adja és mutatja azt i s, hogy a gép aláfúrásra mi módon alkalmas. A bányákban alkalmazott többsoros robbantások néhány lehet séges és alkalmazott módozatát az 5. sz. ábrából ismerhe tjük meg. Va l ószinüleg mindenkiben felmerül a kérdés, miért van aláfúrás és miért nem a túlfúrásos módszert alkalmazzu k? Elméletileg a túlfúrás is alkalmas lehet, azonban az edd igi cementipari gyakorlati tapasztalatok azt mutatják, hogy a túlfúrús a mi
kőzetviszonyaink
között egyen-
let len bányaudvart, az átlagosnál rosszabb primer aprit ást eredményez,
nő
a gépek meghibásodásának gyakorisága
é s a javitások volumene, költsége, nehezebb az újabb robbant á sokhoz szükséges robbantólyukak készitése. dőe n
Ebből
ere-
a cementipari robbantások kivitelezésénél - néhány
e s e ttől
eltekintve - minden esetben aláfúrással is szá-
mo lu nk . A bányafalak magassága 20 ••• 50 m között változik, általában 30 m-re tehető. Általában 70°-os dőléssel telepitjü k a
felső
fúrólyukakat, ám attól néhány bányánkban
eltértün k és 60 ••• 65° -ig lemegyünk a dőlésszöggel. Korábban folytak kisérletek az elméletileg legjobbnak itélt 45 ° -o s dőlésszöggel is, azonban a fúrólyukak többségénél a f ú ró l y uk falából kiváló, valamint az utánhullásból a fúr ólyukba
kerü l ő
kövek eltömték azt, és igy a fúrólyukak
-- -
- - - -- -
---
19 zöme használhatatlanná vált. Sok esetben a 60-65°-os lyukaknál is hasonló jelenség játszódik le, a gyakoriság viszont jóval kisebb. Ez a jelenség tulajdonképpen a laza, kőzetszerkezettel
repedékes
Az aláfúrás segíti a
magyarázható. kőzetlábak
kirobbantását - kon-
centrálódik a töltet- az optimális aprózódást, a bányatalp egyenletes kiképzését. Számolni kell azonban a fokozott balesetveszéllyel, azért a faltakaritási munkákra nagyobb gondot kell forditani. A faltakaritási munkák
lehetőség
szerinti minimalizálása érdekében a többsoros robbantási metódusra álltunk át. /Lásd. 5.sz. ábra/ Ha a robbantási
kérdésekről
beszélünk, a lyuktelepitésen
túl a használt robbantóanyagokról és az
időzitésekről
is
szólni kell. A cementiparban használt robbanóanyagok: paxitféleségek és ANDÓ. Robbantószerek: PAG, MSG, RKG villamos gyutacsok. A lyukak közti
időzítés
20 millsec,
a soronkénti 100 millsec. Has:...:. .1álu nk MIZA és MIZF gyutacs oka t is. A
gyutacsszortiment csökkentését teszi
lehetővé
a KBFI által kifejlesztett ELIROB 801 tip. robbantógép. Robbantógépek közül az NTR 1000-4000 tip. robbantógépek a leggyakoribbak. A robbantástechnológiák kidolgozását a BKI
/1979-től
a KBFI/ és az NME bányamüveléstani tan-
széke végezte, ill. végzi.
Jellemző,
hogy minden gyár
minden bányájánál más és más szempontot kell adni az optimális robbantástechnológia kidolgozásához. A robbantással aprított
kő
megszüntetését, a
szemcseszerkezetét, a szórásveszély megengedhető
Q-maximumot, a szeizmi-
kus sebesség csökkentését, a bányai objektumok maximális
•,
20 fő
védelmét stb. kellett helyenként Az optimális kőzetben
időzités
előirni.
szempontként
meghatározása érdekében mérték a
a hangterjedés sebességét ?Sapás- és
dőlésirány
ban. A mért adatok alapján számolták az optimális tési
időzi
értékeket és vizsgáltuk a bánya fejtési irányának
helyes vagy helytelen voltát. Több helyen szükség lesz a művelési
irány megváltoztatására.
A kialakult robbantási gyakorlatot több helyen változtatni kellett, mert a közelségi
tényező
helytelen volt.
A korábbi gyakorlatban a közelségi
tényező
az optimális-
nak
itélhető
l,0 ••• 1,7 helyett 0,4 ••• 0,6 körül mozgott.
Ebben a témában haladtunk a leglassóbb tempóban a robbantástechnikai tevékenységünkben. A kialakitott robbantástechnológiákat állandó jelleggel karbantartjuk, a KBFI /Központi Bányászati Fejlesztési Intézet/ és az NME /Nehézipari
Műszaki
Egyetem/ bányamüveléstani tanszékével
ezekre a tevékenységekre
előszerződést
feladatokat az éves kutatásfejlesztési
kötöttünk, az éves szerződéseink
alap-
ján oldjuk meg. ügyelünk arra is, hogy a
legkorszerűbb
és módszereket a robbantástechnikai tükrözzék. 1983. évre kötött
ismereteket
előirásaink
szerződésünkben
kövessék,
ismét felme-
rült az aláfórás és a tólfórás kérdése. Ezt a témát a iparral közösen
fin~nszirozzuk.
kő
Reméljük, hogy véglegesen
tisztázható ez a kérdés és talán sikerül néhány bányaüzemünkben - legjobb esetben mindenütt - az aláfórást elhagyni. /Ennek költségvonzatára
később
visszatérünk./
21
Ezek után röviden nézzük át az aláfúrásnál felmerülő
költségeket.
A költségek az alábbiak szerint számolhatók: 1./ A gép ára és az abból adódó amortizáció /Am/' 2./ A gép üzemeltetéséhez szükséges anyagok költsége /Fs, Fk, üa, Ka/ 3./ A gép üzemeltetésével kapcsolatos munkabér /B/ 4./ Közteher /T/ 5./ Javitási és fenntartási költségek /Jf/ 6./ Fel nem osztható költségek /Fa/ /A jelölések megegyeznek a korábbiakkal./ 1./ A gép ára 1983-ban 6,5 millió forint. A fúrógépet két müszakban üzemeltetve 280 nap/évvel számolva a naptári időkihasználás
időalap
esetén az
280xl6 = 4480 óra/év. 60 %-as elérhető
éves
fúrásidő
4480 x
x 0,6 = 2688 óra. Az amortizációs kulcs átlagosan 14,7 %.
Átlagos óránkénti fúrásteljesitmény: 10 m. Éa A=m qf 5
Éa = a gép ára x amortizációs kulcs /6,5x0,147xlO / q = naptári
időalap
x átlagos kihasználás /4480x0,6=2688/
f = tényleges fúrási teljesitmény óránként /10 m/ A~=
amortizációs költségek 1 m fúrásra 6,5 • 106 • 0,147 = 35, 55 Ft/m. Am = 10. 2688
2./ A gép üzemeltetésével kapcsolatos költségek összetevődnek
a./ a fúrószárak /Fs/,
22 b. / a fúrókoronák /Fk/, e . / az üzemanyag /üa/, d./ a
kenőanyagok
/ka/
költségeiből.
a . / A fúrószárak elhasználódásából adódó költségek /F 6 /. A fúrószárak hossza 3 m. 1 db fúrószár ára 10.821.-Ft. Egy
garnitúra fúrószár 6 db, azaz 18 m. A fúrószárak tönk-
remenetele 36000 m fúrás után biztosan bekövetkezik. Fs
=
Éf , ahol fm
Fs
=
Éf
= a fúrószárak ára
fm
= az
fúrószárak kopásából 1 m fúrásra
eső
költség
a fúrásmennyiség m-ben, ami alatt a fúrószárak
elhasználódnak. 6 • 10821 Fs
b./ A
fúróko~onák
Ék k
l,80 Ft/m.
36000 költsége fúrási méterenként: Fk
Fk
=
=
=-
Ék k
= fajlagos fú róka rona költség = fú ró korona átlagára /7000.-Ft/db/ = a korona élettartama m-ben. 7000 400
= 17,50
Ft/m,
e./ üzemanyag költsége fúrásméterenként. E tételnél figyelembe kell venni a gép és a fúrásnál szükséges süritett
levegőt
adó
kompresszor üzemanyag
szükségletét is. A gép óránkénti üzemanyagfogyasztása átlagosan 15 liter, mig a kompresszor 20 liter/óra fo-
23
gyasztással számolható. Óránként tehát 35 liter gázolajfogyasztással számolunk. A gázolaj ára 8.-Ft/liter. Oa = faj la go s üzemanyag költség fúrás m-ként,
l
= az egy óra alatt fogyasztott üzemanyag literben,
a = az üzemanyag egységára, Ft/ f = óránkénti átlagos fúrási teljes i tmény m-ben.
üa
d./
=
!.
8 • 35
a
ü
f
Kenőanyag
a
=
= 28, 00 Ft/m.
10
fogyasztásból adódó költségek fúrási m-ként. É
Ka = q • f K
a = a É = a q f
kenőanyag
fajlagos költsége,
kenőanyag
ára,
= tiszta fúrási idő órában, = átlagos fúrási teljesítmény
óránként,
27000 ::: 1,01 Ft/m. 26880 3./ Bérköltség. A gép üzemeltetését két ember végzi. A tiszta fúrási
időre
átlagosan 26-,Ft/óra 1 a 20.-Ft/óra bér számolható. B
f
= fajlagos bérköltség = fúrási idő /0,6 naptári
q ük
=
kieső
fúrási
idő
időalap
/a naptári
= 2688
időalap
különbsége 1792 óra/év/ f
időkre
= q •
B
kieső
= óránkénti fúrási teljesitmény /10 m/
óra/év/
és a fúrási
idő
24 2 /26 q+20
0,1 <
B =
= 7,87 Ft/m.
q f 4./ Közteher a munkabér 30 %-a.
T
= 0,3
T = 0,3 . 7,87
. B;
= 2,37
Ft/m.
5./ Javitási , fenntartási költségek 2,2.
10
5 = 8,18 Ft/m
26880 Jf = javitási, fenntartási költségek fórási méterenként. DJ
= átlagos ként
f
javitási, fenntartási költség évente gépen-
/220.000.-Ft/év/
= óránkénti
fórási teljesitmény /10 m/
q = tiszta fórási
idő
/óra/
6./ A fel nem osztott költségek
F
0
= 0,15
/A m+F s +Fk+ü a +K a +B+T+Jf/
=
15,34 Ft/m.
A fórás méterenkénti önköltsége tehát Ok= 102,28 + 15,34 = 117,62.-Ft/m. A
költségtényezők
összehasonlithatóságára táblázatban fog-
laljuk össze az STCD 220 és DTC 121 G tipusjelü gépek költségadatait. Bár az aláfórógép /DTC 121 G/ ára csak fele az STCD 220énak, a táblázatban összefoglalt adatok jól mutatják, hogy egy méter aláfórás önköltsége 17,7 %-kal magasabb. Jelentős
többlet mutatkozik az üzemanyag és a munkabér
ségeknél.
~6lt -
25 Osszehasonlitó költségtáblázat /Ft/m/
Költségek
Amortizációból
STCD 220
önköltség %
DTC 121 G
önköltség %
48,36
48,38
35,55
30,22
Fúrószárakból
3,44
3,44
1,80
1,53
Fúrókoronákból
17,50
17,51
17,50
14,88
üzemanyagból
6,00
6,00
28,00
23,81
Kenöanyagból
l,00
1,00
1,01
0,86
Munkabérből
1,97
1,97
7,87
6,69
Közteher
0,59
0,59
2,37
2,02
Teljes bérköltség
2,56
2,56
10,24
8,71
Javitás, fenntart.
8,04
8,04
8,18
6,95
13,04
15,34
13,04
Fel nem osztott ktsg.13,04 Onköltség
99,94
100
117,52
100
A fúrógép ára 6,5 millió Ft 50 13 millió Ft 100 % 1983-ban Az összehasonlitásból levonható következtetések:
%
1./ Az egyszeri beruházási költségek 1:2 /6,5-13 millió Ft/. 2./ A drágább gép egységre vetített fúrásköltsége 17,7 %-kal alacsonyabb. 3./ A drágább gép létszámigénye fele a másikénak. 4./ A drágább gép fúrási egységteljesitménye a másikénak kétszerese • 5./ A hatékonyság /óránkénti fúrásteljesitmény és a létszámigény hányadosa/ a drágább gép esetében négyszeres.
26
6./ A javitási, fenntartási költségek jó közelitéssel azonosak.
7./ A drágább gép üzemanyagköltsége lényegesen kedvezdbb. 8./ A bérköltségek arányosak a fórési egységteljesitménynyel , igy a drágább gép bérköltsége cs ak egynegyede
a másikénak. A DTC 121 G jelü fórógép mind a termelékenységet,
mind az üzemanyag költséget, mind az egységnyi fórásra jutó költségeket tekintve kedvezőtlenebb, a drágább STCD
220 jelü /TDC 221/ gép az onos adata inál .
Korábban már utaltunk arra, hogy az aláfúrás elhagyásának
lehetőségeit
1983. évben ismételten felülvizsgál-
juk. A fórési adatok birtokában hetők ,
előzetes
számitások végez-
hogy az aléfórás elhagyása milyen gazdásági ered-
ményt hozhat. Az el6zetes számitáshoz az alábbi kiinduló adatokat vesszük figyelembe:
a./
~ves
robbantott men ny iség 6 ... 8 millió tonna; átlag-
ban 7 millió tonnae b,/ JAJlag.os f 1jrólyuk szükséglet
...
0,04~0,05
m/t) átlag
O ,045 m/t: .,
e./ Aláfó rás az ö sszes fúrás 10 ..• 16 %-a, átlag 13
%.
d./ Tólfórás esetén a túlfó rás mértéke a fórólyuk hosszúság / átlagosa n 30 m/ 10 %-a, azaz /maximum/ 3 méter. 6 Az ipar éves átlagban 7 x 10 x 4,5 x l0- 2 = 315,000 m robbantólyukat
f{ir.
E bből aláfórás 3,15xlü 5 xo,13 : 40.950 m. A TCD 221 tipusj el ü gépek évente tehát 3,15xl0 5 -40.950 -
=
274.050 m-t fór nak. A fúrási költségek évente 274.050x
x 99 , 94
+
40.950 x 117 , 62
= 32.205.096.-Ft.
Az aláfórás
27 elhagyásával az é ves fúrólyuk szükséglet 274.050 x 1,1
= 301.455
=
m lesz. A fór ás i költsé ge k évente 30l.455x99,94=
= 30.127.412 .- Ft. Megta ka ritható: 32.205.096
~
30.127.412
= 2.077.684
Ft/év.
A fajlagos f1.írólyukszükséglet a számitásnál figyelembe vett 0,045 helyett 0 , 043 m/t=ra módosulh at. Ezzel a megoldással az improduktiv fúr óly uk mennyiség csökken, a fajlagos robbanó a ny ag felhasználás csökkenése nem következik be feltétlenül. A
kőzetfúr ás
ha rmad á ra
Termész etes, hogy az iparági át-
csökkenthető.
létszámigénye viszont
la gs zámo kka l k imu tat ott me g t a ka ri tásb6 l /6, 5 %/ a különböző
egységek megtaka rit á si %-értékei
elté rő ek.
Vélemé-
nyünk szerint viszonyl ag kevés munkával, a fúrógépek kihasz nálásá na k mértékét minte gy 10 %-kal növelni lehet. Ez azt is jelenti , ho gy ugy a nazon eszközökkel a termelési biztonság
növelhető.
Tudatában vagyunk annak, hogy ez a
megoldás ál t a l á nos és
oszt atla n sikert nem fog aratni,
ne m is va l ószinü , ho gy gy orsan sikerül bevezetni. Amennyiben sikerül az aláfúrás és túl fúrás kérdését 1983. évben meg ol dani, ha sikerül a jele nlegi robbantástechnológiával le ga l á bb az onos értékü módszert adni, ~ költségcsökkentések érdekében - ha kompromisszumokkal is - feltétlenül bevezetésre kell kerüljön. Jelen összeállit ássa l párhuzamosan végezté k el
~~ ·
NME bá ny a müvelést a ni tanszék szakemberei vizsgálatukat az aláfúrás és túlfúrás kérdésében. Mivel össze á llit ásunk utolsó fejezete
e kérdéskör gazdaságossági kérdéseivel
foglalkozik, és megállapitásai nk felt é telezt ék az aláfúrás elhagyását,az
időközben
meg küldött NME
jelentésről
ve annak megállapitásairól is szólni kell.
illet-
28 Az NME jelentése 1983. június 15-én érkezett hozzánk. Cime: "A
kőzetjövesztést
akadályozó "beszoritás" ellen-
súlyozása túlfúrással, ill. talpaláfúrással " . A jelentés elméleti alapokat ad a lejátszódó
kőzetfizikai
kőzetösszletek
kőzetjövesztésnél
változásokról, elemzi az egyes
robbantással szembeni viselkedését és a
kőzetkifejlődést,
mint
alapvető
paramétert bizonyitja a
robbantásoknál. Kimutatja, hogy a lemezes szerkezet, az alacsony, max. 15 m-es bányafal, a kicsi
előtét
lehetővé
teszi a túlfúrásos jövesztést , ilyen esetben az aláfúrás elhagyható. Vastagpados bányafalak és normál
kifejlődés,
előtét
15 m-nél magasabb
mellett viszont a talpaláfú-
rásos technológiát jelöli meg egyedüli lehetséges módszernek. Ez azt jelenti, hogy viszonyaink között bányáinkban az aláfúrás elhagyása nem járható út. Ezek után keresve a fúrási-robbantási munkáknál a gazdaságosabb megoldásokat, az alábbi lehetlségeket látjuk: A robbantásoknál lehetséges~különböző változtatásokkal megtakaritást elérni. Ilyen pl. az inproduktiv lyukhosszúság csökkentése. Az aláfúrással készült fúrólyukak iránya, a szükséges minimális fojtáshosszúság beszabályozása a cementiparban cca 10 % talplyukmegtakaritást eredményezhet, ami 4100 m éves fúrásmegtakaritást jelent, ennek költsége: 4100. 117,62
= 482242
Ft/év. A
robbantási költségek csökkentésének lehetséges módja még a céljainknak A DCM Sejcei
megfelelő
olcsóbb robbanóanyagok használata.
Kőbányájában,
bantunk. ANDO-val
történő
ill. Keszegen paxittal robhelyettesités esetén a robba-
nóanyag költségek mintegy 20 ..• 25 %-a megtakaritható lenne.
29 érhető
További költségcsökkentés
el olyan helyeken /BCM;
TCM; LCM; Dorog/, ahol a paxit: ANDÓ felhasználási arányon még lehetséges változtatni. Ezek kihatása éves szinten mintegy félmillió forintra
becsülhető.
A teljességre törekvés igénye nélkül
állitottuk
össze ezt a kis gondolatsort, amellyel a fúrásról, a fúrógép kiválasztásról, a fúrás
költségtényezőiről
kiván-
tunk szólni és arról, ami a cementiparban a szakemberek egy részét e témakörben foglalkoztatja. Reméljük, más iparágak szakemberei is hasznát veszik egy-egy kérdésben a leirtaknak. Tudjuk, hogy az általunk megfogalmazott gondolatok nem minden fúrásmódra és nem minden zak,
sőt
désben a
kőzetet
illetően
iga-
annak kockázatát is vállaljuk, hogy egy-egy kérmienktől eltérő
véleménnyel is találkozhatunk.
Ugy véltük azonban, hogy a gyakorlati tapasztalatok közreadása mindenképpen haszonnal jár.
30
ROC Sül 18 m után 1
m/h
CR-250 21 ... 22 m után 45
\
40
\
35
\
leállt, tovább fúrni már nem tudott \
30
--·-·---w ___ „ _ _
25
*
- - - s T C D 220
\
- \ , - - - - - - - - - - - - HBM 121<-hy
20
\..
''
15 10 5
ROC 601 CR-250
3
1. ábra
6
9
12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 -48
m
Fúrási sebesség változása a lyukmélység függvényében, különböző fú ró be ~e ndezése kke 1 végzett kisé rlete kné l. Lyukmélység: 24 m
~
-
31
-
·-
~
\
2. ábra
Az STCU 220 jelü Böhler-fúrógép körvonalrajza
I
32
;fl
3. ábra
Vázlat a forgatva
müködő
fúrás
kinematikai számitásának értelmezéséhez
''
33
4. ábra
A DTC 121 G jelü Böhler-fúrógép körvonal r ajza és a talplyuk-fúráshoz szükséges néhány a lap paramétere
i
l
'1
VI
~
{. l.l i 0
tl
0
1 [? \! 0
11 \.
5. ábra
1
t
! 1 l1
1'
A CEMO-bányákban alkalmazott
4
jellemző
lyuktelepitési sémák
