Бурение шпуров является одним из главных технологических процессов. По времени и трудоемкости работ бурение шпуров занимает от 25 до 40% общей продолжительности и трудоемкости проходческого цикла.

Бурение шпуров производят электросверлами и перфораторами (ручными и колонковыми) и бурильными установками.

Бурение шпуров ручными электросверлами и перфораторами. Ручные электросверла применяют при бурении шпуров диаметром 41-44 мм и глубиной до 3 м при проведении выработок по углю и мягкой породе. В горнодобывающей промышленности применяют электросверла. При бурении шпуров по антрацитам и породам средней крепости применяют электросверла с принудительной подачей с помощью стального каната. Конец каната крепят крюком к легкой распорной стойке, установленной в забое. Электрические сверла изготовляют во взрывобезопасном исполнении и применяют в шахтах, опасных по газу и пыли.

Пневматические сверла применяют для бурения шпуров диаметром 36 мм и глубиной до 3 м при проведении выработок по слабым породам (/"< 4).

Ручные перфораторы применяют при бурении шпуров диаметром 40— 46 мм и глубиной до 4 м при проведении выработок в крепких и средней крепости породах с/> 5.

В качестве бурового инструмента применяют коронки трех типов: долотчатые, крестовые и штыревые.

Долотчатые коронки применяют для бурения любых пород, крестовые — для трещиноватых и штыревые — для крепких пород. Для коронок установлен следующий ряд наружных диаметров: 28, 32, 36, 40, 43, 52, 60, 75 и 85 мм.

Производительность бурения шпуров электросверлами и перфораторами зависит от числа машин, прочности породи диаметра шпура.

Главными недостатками бурения электросверлами и перфораторами являются тяжелый труд бурильщиков и низкая производительность труда.

Для повышения качества бурения шпуров целесообразно за каждым бурильщиком закреплять определенные шпуры и устанавливать очередность бурения шпуров, при которой исключаются помехи в работе. После взрыва производят анализ качества шпуров каждого бурильщика.

Бурение шпуров колонковыми машинами. Для облегчения труда бурильщиков и повышения скорости бурения применяют колонковые электросверла, электросверла на манипуляторах и колонковые перфораторы.

Колонковые электросверла применяются при бурении шпуров диаметром 36—50 мм в породах с / — 5 4- 10. Колонковые электросверла устанавливают на распорных колонках типа КЭБ-1, КЭБ-2, КЭБ-3, КЭБ-5, КЭР-2 и др.

Более совершенным является бурение колонковыми электросверлами на манипуляторах, установленных на ковшовых погрузочных машинах.

Колонковые перфораторы более мощные, чем ручные, их применяют для бурения шпуров с колонок, манипуляторов и буровых кареток при проведении горных выработок в крепких и очень крепких породах. По конструкции колонковые перфораторы имеют такое же устройство, как и ручные, но отличаются ббльшими размерами и имеют приливы для крепления и передвижения их в салазках автоподатчика.

Бурение шпуров колонковыми машинами облегчает труд бурильщиков и увеличивает скорость бурения за счет увеличения усилия подачи.

Существенным недостатком колонковых машин является значительная затрата времени на монтаж, демонтаж и перестановку колонок. По этой причине чистое время бурения колонковыми машинами составляет 20—35% общего времени бурения шпуров.

Бурение колонковыми машинами можно производить при отсутствии бурильных установок или при невозможности по разным причинам применить механизированное бурение.

Буровые установки. Механизированное бурение шпуров производят бурильными установками (каретками) и навесным оборудованием, смонтированным на погрузочных машинах.

Промышленность выпускает бурильные установки (каретки) вращательного бурения с электросверлами, вращательно-ударного и ударно-поворотного бурения.

В угольной промышленности наибольшее распространение имеют установки БУ-1, БУР-2, БУЭ-1 и БУЭ-2. С использованием этих установок проводят около 50% выработок.

Бурильные установки позволяют полностью механизировать и частично автоматизировать работы по бурению шпуров с высокой скоростью. Тяжелый труд бурильщика заменяется управлением механизмами.

Объем механизированного бурения шпуров на шахтах-новостройках непрерывно увеличивается и в последние годы составляет в угольной промышленности 53%, а в горнорудной промышленности при более крепких породах — 40% общего объема бурения шпуров.

Применение механизированного бурения позволяет увеличить скорость проходки на 20-25%, производительность труда — на 20—23% и снизить трудоемкость работ в 2—3 раза. Среднемесячная производительность бурильных установок составляет 580—700 м3 обуренной породы в массиве.

Мероприятия по уменьшению вибрации, шума и пылеобразования. Бурение шпуров перфораторами сопровождается вибрацией, шумом и пылеобразованием. Длительное воздействие вибрации вызывает у проходчиков вибрационную болезнь.

Предельно допустимые значения вибрационной скорости в октановых полосах 16—2000 Гц изменяются от 5 до 0,45 см/с. Вибрационная скорость перфораторов ПР-ЗОк превышает нормальное значение в 5 раз, ПР-24ЛУ — в 3 раза. Для уменьшения вибрации до нормативных значений перфораторы оснащают виброгасящими устройствами — сварной рамой с трубками, в которых помещены пружины. Для гашения вибрации применяют рукавицы с полихлорвиниловыми вкладышами.

Шум при работе перфоратора возникает в результате выхлопа отработанного воздуха, вибрации буровых штанг и соударения деталей.

Общий уровень звукового давления не должен превышать 85 дБ и изменяется на среднегеометрических частотах 63—4000 Гц в пределах от 99 до 76 дБ. В выпускаемых ручных перфораторах уровень звукового давления превышает нормативное на 30—35 дБ. Поэтому при работе с перфораторами необходимо применять индивидуальные средства защиты слуха — заглушки из ткани ФП, заглушки Беруши, противошумные каски ВЦНИОТ-2м, антифоны и др. Указанные средства снижают громкость шума от 7 до 25 раз.

При всех способах бурения шпуров образуется пыль, которая вредно влияет на здоровье проходчиков. Основным средством борьбы с пылеобразованием при бурении является промывка шпуров водой.

При бурении перфораторами применяют две схемы подачи промывочной воды:

•          центральная — вода подается к задней головке перфоратора и через тонкую водопроводящую трубку, входящую в резинотканевое отверстие хвостовика бура, поступает в забой шпура;

•          боковая — вода поступает в канал бура, минуя перфоратор, через муфту, надеваемую на штангу, в теле которой имеется боковое отверстие.

Для повышения пылеподавляющих свойств воды применяют смачиватель ДБ в концентрации 0,05%. Его вводят во внутришахтную водопроводную сеть с помощью дозаторов ДСУ-2 и ДСУ-3 с пропускной способностью 0,5-6 м3/ч, максимальным давлением воды — 1,6 МПа. Вместимость дозатора ДСУ-2 — 11л, дозатора ДСУ-3 — 30 л. Расход промывочной воды составляет для ручных перфораторов 3 л/мин, для колонковых перфораторов — 5 л/мин, для бурильных машин — 12 л/мин. Бурение с промывкой можно применять при наличии в шахте водопроводной сети.

Вторым способом борьбы с пылью является сухое пылеулавливание.

Существуют три вида пылеулавливания: осевое (центральное) — удаление пыли от забоя шпура производят через штангу и перфоратор посредством эжектора, встроенного в пылеуловитель, или эжекторной станции; боковое — удаление пыли из забоя шпура через канал бура; удаление пыли от устья шпура.

Сухое пылеулавливание применяют в следующих случаях:

•          в удаленных горных выработках, где отсутствует водопроводная сеть, а также когда краткое время бурения не оправдывает затрат на сооружение водопровода;

•          в горных выработках, где бурение с промывкой воды не может быть применено (ограниченные водные ресурсы, в горных выработках с постоянными отрицательными температурами, в случае вспучивания пород при их насыщении водой, на горных предприятиях, где недопустимо повышение влажности воздуха, и т.п.).