Применение ресурсосберегающего бурового инструмента для получения скважин с некруглым поперечным сечением

        На открытых горных работах основной способ подготовки горных пород к выемке – буровзрывные работы. Актуальным является снижение удельного расхода ВВ и увеличение производительности буровых станков по обуренной массе.

        В настоящее время практически все взрывные скважины на карьерах бурят с цилиндрической формой. Мы предлагаем изменить форму скважины – бурить с квадратным поперечным сечением.

Почему для этих целей предложено использование квадратных скважин?

        Скважины с некруглым поперечным сечением должны уменьшить удельный расход ВВ. Это может выразиться в повышении производительности бурового станка по обуренной горной массе и снижении удельного расхода ВВ.

        Существуют и используются множество способов по совершенствованию буровзрывных работ, путем внесения изменений в технологические операции БВР. На практике еще не использован путь, при котором используются концентраторы напряжений на стенке скважины. Мы предлагаем использовать этот путь. Для того чтобы уменьшить выход негабаритных кусков породы.

        Результаты испытаний подтверждают то, что изменение формы скважины приводит к изменению качественного состава взорванной массы. Из графика распределения фракций видно, что большее количество кусков среднего размера при квадратной форме по сравнению с треугольными и круглыми скважинами.

        Поэтому разработан специальный инструмент для бурения скважин с квадратным поперечным сечением с использованием шарошек.

        В конструкцию инструмента заложены следующие принципы:

        1. Совмещение бурения и концентратороообразования – это позволяет не изменять технологию бурения.

        2. Использование серийных шарошечных буровых станков.

        На ряду с научными экспериментальными данными был изготовлен опытный образец двухшарошечного долота с одноконусными шарошками. Геометрические параметры долота соответствуют скважине с прямоугольным поперечным сечением со скругленными углами и диагональю 160 мм при передаточном отношении долота, равным двум.

        С помощью данного инструмента забурены следующие скважины.

clip_image002

Рис. 1 Вид первоначально забуренной скважины

        Из рисунка видно, что забуренная скважина имеет форму квадрата со скруглёнными углами.

        Наряду с опытным образцом проработаны чертежи режуще-шарошечного долота для бурения скважин с некруглым поперечным сечением.

image

Рис. 2 Режуще-шарошечное долото.

        Две шарошки 1 установлены на лапах, приваренных к корпусу долота. Шарошки имеют форму калибрующей кромки, как показано на рисунке и формируют квадратное поперечное сечение скважины. Режущий орган с резцами 2, опирающийся на пружину 3, может перемещаться в осевом направлении. Сжатие пружины регулируется гайкой 4. Режущие кромки по высоте расположены так, что повторяют профиль шарошек и производят разрушение забоя по окружности, вписанной в квадратное сечение скважины, образуемое шарошками.

          Исследованы напряжения сжатия, возникающие при статическом нагружении стенок цилиндрических скважин и скважин с некруглым поперечным сечением с помощью программы “Т-ефлекс анализ”. В первом случае рассматривались круглые скважины диаметром 200мм сеткой 5х6. Во втором случае рассматривались квадратные скважины размером 190мм и сеткой 5,5х6. Можно сделать вывод, что при большей сетке и меньшем размере скважины зона большего разрушения при использовании скважин с квадратным поперечным сечением.

          Произведен ориентировочный экономический расчет по эффективности использования таких скважин и бурового инструмента. Количественно снижение удельного расхода ВВ может быть достигнуто за счет увеличения сетки скважин, это приведет также к уменьшению объемов бурения. Тогда, исходя из условий показателей БВР разреза Березовский, снижение удельного расхода ВВ может быть снижено на 12,5% со снижением объемов бурения также на 12,5 %. По этим данным произведён расчёт экономической эффективности БВР. Из графика видно что затраты на ведение буровзрывных работ при использовании скважин с квадратным поперечным сечением меньше, чем при использовании скважин с круглым поперечным сечением.

image

Рис. 3 Сводные затраты на различные варианты БВР

Выводы.

        1. Предложен буровой инструмент для бурения скважин с квадратным поперечным сечением, который можно использовать в породах с крепостью 7-11. использование скважин с некруглым поперечным сечением влияет на эффективность БВР на открытых горных работах. Это может выразиться в повышении производительности бурового станка по обуренной горной массе и снижении удельного расхода ВВ.

        2. Требуется изготовление опытных экземпляров долота для проведения испытаний по бурению и взрыванию.

        3. Требуется более детальное исследование процесса взрывания квадратных скважин для оптимизации параметров БВР и более точного определения ожидаемого экономического эффекта.

        4. Требуется вложение инвестиций в данный проект.

Литература

        1. Богомолов, И. Д., Хуснутдинов, М. К. Анализ направлений по созданию исполнительного органа для бурения скважин с концентраторами напряжений // Совершенствование технологических процессов при разработке месторождений полезных ископаемых: Сб. науч. тр., № 19. – Кемерово, 2002. – С. 120 – 124.

        2. Богомолов, И. Д., Хуснутдинов, М. К. Геометрические и кинематические аспекты бурения скважин некруглой формы шарошечным долотом // Вестник КузГТУ. – 2004. – № 6.1. – С. 15 – 18.

        3. Богомолов, И. Д., Хуснутдинов, М. К. Забуривание квадратной скважины шарошечным долотом // Вестник КузГТУ. – 2004. – № 6.1. – С. 39 – 41.

        4. Богомолов, И. Д. Результаты исследования разрушения массива бурением скважин круглой, треугольной и прямоугольной форм / И. Д. Богомолов, А. М. Цехин, М. К. Хуснутдинов // Безопасность жизнедеятельности предприятий в угольных регионах: Материалы 4 Междунар. науч.-практ. конф., 21 – 23 ноября 2000 г. – Кемерово, 2000. – С. 89 – 90.

        5. Друкованный М. Ф. Буровзрывные работы на карьерах / М. Ф. Друкованный, Б. Н. Кукиб, Куц В. С. – М.: Недра, 1990. – 367 с.

        6. Щерабак, Г. С., Ансабаев, А. О рациональности применения щелевых скважин // Достижения техники и технологии взрывных работ в горном деле: Сб. Взрывное дело:. – № 59/16. – М.: Недра, 1966. – С. 83 – 94.

        Источник: Хуснутдинов М. К., Головин И. П., Тимшин А. Н., Малышкин Д. А. // Кузбасс: образование, наука, инновации : инновационный конвент, Кемерово, 24–25 нояб. 2011 г. В 2-х т. Т. 1 / Департамент молодёж. политики и спорта Кемер. обл., Совет молодых учёных Кузбасса, Кемер. науч. центо СО РАН. – Кемерово, 2011. – С. 24–26.

Архив публикаций

1. Об эффективности применения скважин с некруглым поперечным сечением при вскрышных работах на карьерах.

2. Предпосылки по созданию и использованию инструмента для получения взрывных скважин на открытых горных работах.

3. Буровой инструмент для бурения скважин с концентраторами напряжений

4. О применении и разработке инструмента для получения скважин с некруглым поперечным сечением

Применение ресурсосберегающего бурового инструмента для получения скважин с некруглым поперечным сечением: 5 комментариев

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход /  Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход /  Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход /  Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход /  Изменить )

Connecting to %s