Публикация №4 – «Буровой инструмент Богомолова» — О применении и разработке инструмента для получения скважин с некруглым поперечным сечением

По действующим разрезам Кузбасса средний коэффициент вскрыши 5,8 м3/т, это значит, что для добычи 1 т угля необходимо удалить в отвал почти 6 м3 вскрышной породы, большую часть из которой необходимо подвергать дроблению перед погрузкой экскаваторами. Доминирующий способ разрушения вскрышных пород – буровзрывные работы. Удельное пылеобразование при взрывах изменяется от 0,04 до 0,154 кг пыли на 1 кг взорванного взрывчатого вещества, выделяются также значительные объемы ядовитых газов – в основном окись углерода и окислы азота. Поэтому актуальным является снижение удельного расхода взрывчатых веществ не только в целях его экономии. При снижении удельного расхода взрывчатых веществ также происходит уменьшение количества взрывных скважин, а значит происходит уменьшение объемов бурения и увеличение производительности бурового станка по обуренной массе, а требования по увеличению скорости бурения становятся не столь критичными.

Для уменьшения удельного расхода взрывчатых веществ и повышения качества дробления горной породы в той или иной степени успешно применяется множество способов, задача которых заключается в передаче энергии взрыва как можно большему объему породы. Но большая часть энергии расходуется на переизмельчение породы вблизи взрывной скважины, так как на стенку скважины в короткий промежуток времени передается огромного ее количество. Поэтому является целесообразным увеличение площади соприкосновения газов, образующихся при взрыве, с породой в начальный момент взрыва.

В настоящее время практически все взрывные скважины на карьерах бурят с цилиндрической формой. Однако если скважина имеет, например квадратное или треугольное (в виде равностороннего треугольника) поперечное сечение площадь боковой поверхности скважины, отнесенной к объему взрывчатого вещества, по сравнению с круглым, соответственно на 12% и 27% больше. Кроме этого, углы, образованные сопряжением стенок скважины, являются концентраторами растягивающих напряжений, а значит можно получать прогнозируемые количество и направление распространения первоначальных магистральных трещин, в которые устремляются газы при взрыве, оказывая поршневое воздействие.

При взрывании песчано-цементных блоков установлено, что при переходе с круглой формы скважины на прямоугольную и плоскую уменьшается выход как мелких, так и негабаритных фракций. Известны промышленные испытания щелевидных (плоских) скважин, которые выполняются путем расширения цилиндрических скважин горелками-расширителями без вращения термобура. При этом изменения формы заряда позволили увеличить выход горной массы на 25 % при снижении на 25 % удельного расхода взрывчатых веществ. Уменьшение среднего размера куска продуктов разрушения при взрывании скважин квадратной и треугольной формы наблюдается на блоках из парафина, красного и огнеупорного кирпича.

Результаты испытаний подтверждают то, что изменение формы скважины приводит к изменению качественного состава взорванной массы. Поэтому актуальной задачей является разработка бурового инструмента, при использовании которого достигается уменьшение удельного расхода взрывчатых веществ с целью ресурсосбережения и уменьшения экологического загрязнения окружающей среды.

Анализ патентной информации показал, что для бурения скважин с измененной формой поперечного сечения необходимо создание нового класса буровых машин и инструмента. Но рациональным путем является использование существующих конструкций буровых станков шарошечного бурения и совмещение процесса бурения и формообразования скважины. Это можно реализовать путем бурения скважины прямоугольной, треугольной формы, сопряжение стенок которых образует концентратор напряжений. Геометрический и кинематический анализ показал, что для достижения указанной цели можно использовать шарошечное долото, как наиболее распространенный инструмент для бурения взрывных скважин на открытых горных работах.

Для изучения процесса забуривания изготовлен опытный образец двухшарошечного долота с одноконусными шарошками (рис. 2). Произведено забуривание (рис. 1) блоков с соотношением объема песка к цементу 4:1.

Формирование заданного поперечного сечения скважины происходит благодаря синхронному вращению шарошек и постоянному передаточному отношению долота, это достигнуто в конструкции шарошек с совершенным конусом. Шарошки с профилем, близким к совершенному конусу, используют на более крепких породах, т. к. происходит минимальное проскальзывание их вооружения по забою с преобладанием дробящего действия. Однако шарошки с совершенным конусом не применяются на практике из-за низкой долговечности их опор. Поэтому предлагается использование таких шарошек в режуще-шарошечном инструменте и использование подшипников скольжения в опорах шарошек.

Предлагаемый буровой инструмент для получения взрывных скважин с некруглым поперечным сечением по сравнению с аналогами имеет существенные отличия и позволяет:

1. Производить бурение скважин с некруглым поперечным сечением с вращением инструмента без внесения изменений в широко применяемую на карьерах технологию бурения;

2. Использовать серийные буровые станки шарошечного бурения (порядка 80% скважин на карьерах бурят с помощью станков шарошечного бурения);

3. Производить бурение в широком спектре пород по крепости, что позволит заменить до 50% типажей шарошечных долот для бурения взрывных скважин на карьерах с круглым поперечным сечением.

image

Рисунок 1. Опытный образец шарошечного долота для бурения скважины с квадратным поперечным сечением

image

Рисунок 2 Вид первоначально забуренной скважины

Использование предлагаемого бурового инструмента для бурения скважин с некруглым поперечным сечением позволит использовать эффект взрывания скважин с некруглым поперечным сечением, который, как было выше указано, в ряде случаев может проявляться в 25 % снижении удельного расхода взрывчатых веществ. При этом также могут быть снижены объемы бурения.

Источник: О применении и разработке инструмента для получения скважин с некруглым поперечным сечением

Архив презентаций:

1. Эффективность взрывных скважин с некруглым поперечным сечением при дроблении горных пород

2. Экономический эффект от использования взрывных скважин с некруглым поперечным сечением

3. Формообразование скважин с квадратным поперечным сечением

4. Разработка модификаций бурового инструмента для получения скважин с квадратным поперечным сечением

5. Интеллектуальная собственность проекта

6. Результаты команды проекта

7. «Буровой инструмент Богомолова»

8. Инвестиционное предложение

9. Проект «Буровой инструмент Богомолова»

Архив публикаций:

1. Публикация №1 — «Буровой инструмент Богомолова» — Об эффективности применения скважин с некруглым поперечным сечением при вскрышных работах на карьерах

2. Публикация №2 – «Буровой инструмент Богомолова» — Предпосылки по созданию и использованию инструмента для получения взрывных скважин на открытых горных работах

3. Публикация №3 — «Буровой инструмент Богомолова» — Буровой инструмент для бурения скважин с концентраторами напряжений

Спасибо за сотрудничество и понимание,

Игорь Головин

Тел.: +7-921-435-13-44

E-mail: golovin-2017@yandex.ru

«Буровой инструмент Богомолова»

Публикация №4 – «Буровой инструмент Богомолова» — О применении и разработке инструмента для получения скважин с некруглым поперечным сечением: 3 комментария

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 )

w

Connecting to %s