Публикация №7 — «Буровой инструмент Богомолова» — Горный инструмент для получения скважин квадратного поперечного сечения – «Буровой инструмент Богомолова»

В настоящее время на открытых горных разработках более 80% объемов горных пород разрабатывается с применением буровзрывных работ (БВР), предопределяющих эффективность всех последующих технологических процессов добычи и переработки полезного ископаемого. На крупных карьерах затраты на БВР достигают 25% — 30% от общих затрат на добычу полезных ископаемых. По мере углубления карьера, требования к буровзрывным работам возрастают.

На текущий момент времени стоят актуальные задачи при проведении БВР:

1. Уменьшение удельного расхода взрывчатого вещества (ВВ).

2. Обеспечение установленного качества дробления горных пород.

3. Увеличение производительности бурового оборудования.

Уменьшение расхода ВВ можно достичь несколькими способами, а именно:

1. увеличением сетки скважин взрывного поля;

2. использованием другого взрывчатого вещества с повышенным значением бризантности.

Оба данных способа ведут к ухудшению качества дробления горных пород, а второй способ ведет к увеличению затрат на ВВ. Поэтому разрабатываются и существуют множество способов в той или иной степени компромиссного решения указанных задач. Группа ученых из Кузбасса нашла одно из таких компромиссных решений, которое заключается в применении взрывных скважин квадратного поперечного сечения [1].

Были произведены лабораторные испытания по взрыванию трех видов скважин: с треугольным, квадратным и круглым поперечным сечением. В результате оптимальный грансостав взорванного блока наблюдался при использовании скважин с квадратным поперечным сечением. Небольшой выход более крупных фракций, свидетельствует о лучшем дроблении материалов [2].

В дополнении к лабораторным испытаниям было произведено моделирование процесса взрыва в горном массиве путем статического нагружения стенок скважин с квадратным и круглым поперечным сечением. Расчеты были выполнены в программном комплексе «T-flex анализ». В первом случае рассматривалось нагружение круглых скважин диаметром 200 мм со взрывной сеткой 5х6 метров. Во втором случае рассматривался аналогичный процесс с квадратными скважинами размером 190мм и взрывной сеткой 5,5х6 метров [3].

На основании указанных выше проведенных исследований применение взрывных скважин квадратного сечения может на 10%:

1. Увеличить объем взорванной горной массы;

2. Увеличить выход горной массы с одного метра скважины;

3. Увеличить размеры сетки скважин;

4. Уменьшить расхода взрывчатых веществ при буровзрывных работах;

5. Уменьшить объемы бурения.

Поскольку за счет скважин квадратного поперечного сечения достигаются подобного рода результаты, необходимо было произвести разработку данного инструмента [4]. За прототип было взято серийное шарошечное буровое долото. На основании математического моделирования была разработана уникальная форма шарошки с помощью которой происходит процесс формообразования скважины с квадратным поперечным сечением.

Был изготовлен лабораторный опытный образец двухшарошечного долота с одноконусными шарошками (рис. 1).

clip_image002

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

Произведены испытания (рис. 2), доказавшие возможность формирования квадратного поперечного сечения скважины с помощью шарошек с разной длиной образующей конуса.

image

Рис. 2. Забой скважины с квадратным поперечным сечением.

Шарошки, формирующие некруглое поперечное сечение, имеют меньшие размеры в диаметре и работают в более сложных условиях. Для улучшения центрирования долота в процессе бурения и снижения нагрузки на шарошки, которые выполняют формообразование скважины, целесообразно использовать буровой инструмент в виде режуще-шарошечного долота и расширителя (рис. 3) в сочетании с опережающим шарошечным долотом. Разборная конструкция расширителя, благодаря возможности обслуживания и ремонтопригодности, также позволит увеличить ресурс инструмента.

image

Рис. 3. Вариант разборного шарошечного расширителя для образования скважин квадратного поперечного сечения.

Результатом работ стало получение нового вида инструмента, с помощью которого можно получать скважины квадратного поперечного сечения. Данный инструмент назван — «Буровым инструментом Богомолова».

Номенклатура модификаций разработанного инструмента:

1. Режуще шарошечные долота для крепости пород 6-9 по шкале Протодъяконова М. М.

2. Трехшарошечные долота для крепости пород 9-16 по шкале Протодъяконова М. М.

3. Двухшарошечные расширители для крепости пород 9-16 по шкале

Протодъяконова М. М.

Преимуществом конструкции горного инструмента для получения скважин квадратного поперечного сечения является:

1. Отсутствие в мире аналогов по механическому бурению скважин с некруглым поперечным сечением для условий карьеров;

2. Область применения охватывает большую часть спектра буримых пород по крепости на карьерах;

3. Инструментом могут быть оснащены наиболее распространенные отечественные и зарубежные шарошечные станки для бурения с продувкой, так как используется вращательный способ бурения.

Проведенные технико-экономические расчеты с учетом использования данного бурового инструмента свидетельствую о возможности уменьшения ежемесячных затрат на взрывчатое вещество на 10% и достижения годового экономического эффекта при эксплуатации одного бурового станка порядка $138340.

Для промышленного освоения данного вида инструмента необходимы дополнительные инвестиции в размере $1,2 миллиона долларов [5]. Направленные на внедрение в промышленное производство «Бурового инструмента Богомолова» и получения следующих результатов:

1. Горные предприятия получат инновационный инструмент, который позволит снизить издержки на добычу полезных ископаемых.

2. Заводы-изготовители получат продукт, который будет пользоваться стабильным спросом.

Литература

1. Drilling tool for stress-raiser well drilling — Access https://golovin2017.com/2015/08/16/drilling-tool-for-stress-raiser-well-drilling — Caps. from the screen.

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

3. Resource-saving drilling tools appliance for noncircular cross-section wells forming — Access https://golovin2017.com/2015/09/01/resource-saving-drilling-tools-appliance-for-noncircular-cross-section-wells-forming — Caps. from the screen.

4. Preconditions for creating and using a tool for blastholes forming at the open cast mining — Access https://golovin2017.com/2015/08/16/preconditions-for-creating-and-using-a-tool-for-blastholes-forming-at-the-open-cast-mining — Caps. screen

5. Investment proposal «Drilling tool Bogomolov» — Access https://golovin2017.com/2015/09/20/investment-proposal-drilling-tool-bogomolov — Caps. screen

Источник: https://golovin2017.com/2015/11/30/mining-tool-for-boreholes-with-square-cross-section-boring-tool-of-bogomolov/

Архив презентаций

1. Эффективность взрывных скважин с квадратным поперечным сечением

2. Экономический эффект от использования квадратных взрывных скважин

3. Формообразование скважин с квадратным поперечным сечением

4. Разработка модификаций
«Бурового инструмента Богомолова
»

5. Интеллектуальная собственность проекта

6. Инвестиционное предложение

7. Команда проекта

8. 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

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

5. Публикация №5 — «Буровой инструмент Богомолова» — Применение ресурсосберегающего бурового инструмента для получения скважин с некруглым поперечным сечением

6. Публикация №6 — «Буровой инструмент Богомолова» — Инвестиционное предложение «Буровой инструмент Богомолова»

Спасибо за сотрудничество и понимание,

Игорь Головин

Тел.: +7-921-435-13-44

E-mail: golovin-2017@yandex.ru

«Буровой инструмент Богомолова»

Горный инструмент для получения скважин квадратного поперечного сечения – «Буровой инструмент Богомолова»

В настоящее время на открытых горных разработках более 80% объемов горных пород разрабатывается с применением буровзрывных работ (БВР), предопределяющих эффективность всех последующих технологических процессов добычи и переработки полезного ископаемого. На крупных карьерах затраты на БВР достигают 25% — 30% от общих затрат на добычу полезных ископаемых. По мере углубления карьера, требования к буровзрывным работам возрастают.

На текущий момент времени стоят актуальные задачи при проведении БВР:

1. Уменьшение удельного расхода взрывчатого вещества (ВВ).

2. Обеспечение установленного качества дробления горных пород.

3. Увеличение производительности бурового оборудования.

Уменьшение расхода ВВ можно достичь несколькими способами, а именно:

1. увеличением сетки скважин взрывного поля;

2. использованием другого взрывчатого вещества с повышенным значением бризантности.

Оба данных способа ведут к ухудшению качества дробления горных пород, а второй способ ведет к увеличению затрат на ВВ. Поэтому разрабатываются и существуют множество способов в той или иной степени компромиссного решения указанных задач. Группа ученых из Кузбасса нашла одно из таких компромиссных решений, которое заключается в применении взрывных скважин квадратного поперечного сечения [1].

Были произведены лабораторные испытания по взрыванию трех видов скважин: с треугольным, квадратным и круглым поперечным сечением. В результате оптимальный грансостав взорванного блока наблюдался при использовании скважин с квадратным поперечным сечением. Небольшой выход более крупных фракций, свидетельствует о лучшем дроблении материалов [2].

В дополнении к лабораторным испытаниям было произведено моделирование процесса взрыва в горном массиве путем статического нагружения стенок скважин с квадратным и круглым поперечным сечением. Расчеты были выполнены в программном комплексе «T-flex анализ». В первом случае рассматривалось нагружение круглых скважин диаметром 200 мм со взрывной сеткой 5х6 метров. Во втором случае рассматривался аналогичный процесс с квадратными скважинами размером 190мм и взрывной сеткой 5,5х6 метров [3].

На основании указанных выше проведенных исследований применение взрывных скважин квадратного сечения может на 10%:

1. Увеличить объем взорванной горной массы;

2. Увеличить выход горной массы с одного метра скважины;

3. Увеличить размеры сетки скважин;

4. Уменьшить расхода взрывчатых веществ при буровзрывных работах;

5. Уменьшить объемы бурения.

Поскольку за счет скважин квадратного поперечного сечения достигаются подобного рода результаты, необходимо было произвести разработку данного инструмента [4]. За прототип было взято серийное шарошечное буровое долото. На основании математического моделирования была разработана уникальная форма шарошки с помощью которой происходит процесс формообразования скважины с квадратным поперечным сечением.

Был изготовлен лабораторный опытный образец двухшарошечного долота с одноконусными шарошками (рис. 1).

clip_image001

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

Произведены испытания (рис. 2), доказавшие возможность формирования квадратного поперечного сечения скважины с помощью шарошек с разной длиной образующей конуса.

clip_image002

Рис. 2. Забой скважины с квадратным поперечным сечением.

Шарошки, формирующие некруглое поперечное сечение, имеют меньшие размеры в диаметре и работают в более сложных условиях. Для улучшения центрирования долота в процессе бурения и снижения нагрузки на шарошки, которые выполняют формообразование скважины, целесообразно использовать буровой инструмент в виде режуще-шарошечного долота и расширителя (рис. 3) в сочетании с опережающим шарошечным долотом. Разборная конструкция расширителя, благодаря возможности обслуживания и ремонтопригодности, также позволит увеличить ресурс инструмента.

clip_image002[7]

Рис. 3. Вариант разборного шарошечного расширителя для образования скважин квадратного поперечного сечения.

Результатом работ стало получение нового вида инструмента, с помощью которого можно получать скважины квадратного поперечного сечения. Данный инструмент назван — «Буровым инструментом Богомолова».

Номенклатура модификаций разработанного инструмента:

1. Режуще шарошечные долота для крепости пород 6-9 по шкале Протодъяконова М. М.

2. Трехшарошечные долота для крепости пород 9-16 по шкале Протодъяконова М. М.

3. Двухшарошечные расширители для крепости пород 9-16 по шкале

Протодъяконова М. М.

Преимуществом конструкции горного инструмента для получения скважин квадратного поперечного сечения является:

1. Отсутствие в мире аналогов по механическому бурению скважин с некруглым поперечным сечением для условий карьеров;

2. Область применения охватывает большую часть спектра буримых пород по крепости на карьерах;

3. Инструментом могут быть оснащены наиболее распространенные отечественные и зарубежные шарошечные станки для бурения с продувкой, так как используется вращательный способ бурения.

Проведенные технико-экономические расчеты с учетом использования данного бурового инструмента свидетельствую о возможности уменьшения ежемесячных затрат на взрывчатое вещество на 10% и достижения годового экономического эффекта при эксплуатации одного бурового станка порядка $138340.

Для промышленного освоения данного вида инструмента необходимы дополнительные инвестиции в размере $1,2 миллиона долларов [5]. Направленные на внедрение в промышленное производство «Бурового инструмента Богомолова» и получения следующих результатов:

1. Горные предприятия получат инновационный инструмент, который позволит снизить издержки на добычу полезных ископаемых.

2. Заводы-изготовители получат продукт, который будет пользоваться стабильным спросом.

Литература

1. Drilling tool for stress-raiser well drilling — Access https://golovin2017.com/2015/08/16/drilling-tool-for-stress-raiser-well-drilling — Caps. from the screen.

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

3. Resource-saving drilling tools appliance for noncircular cross-section wells forming — Access https://golovin2017.com/2015/09/01/resource-saving-drilling-tools-appliance-for-noncircular-cross-section-wells-forming — Caps. from the screen.

4. Preconditions for creating and using a tool for blastholes forming at the open cast mining — Access https://golovin2017.com/2015/08/16/preconditions-for-creating-and-using-a-tool-for-blastholes-forming-at-the-open-cast-mining — Caps. screen

5. Investment proposal «Drilling tool Bogomolov» — Access https://golovin2017.com/2015/09/20/investment-proposal-drilling-tool-bogomolov — Caps. screen

Источник

https://golovin2017.com/2015/11/30/mining-tool-for-boreholes-with-square-cross-section-boring-tool-of-bogomolov/

Mining tool for boreholes with square cross-section «Boring tool of Bogomolov»

Bogomolov I.D.

Professor, D.Sc. (Engineering)

Golovin I.P.

Project manager, sc.-prod. company «IT SPb» Ltd.

Khusnutdinov M.K.

Associate lecturer

Lyubimov O.V.

Associate Professor, C.Sc. (Engineering)

Malishkin D.A.

Head of department, C.Sc. (Engineering)

MINING TOOL FOR BOREHOLES WITH SQUARE CROSS-SECTION

«BORING TOOL OF BOGOMOLOV»

Currently, at open mining more than 80 percents from the volume of rock mass are developed by drilling and blasting operations (DBO), which predetermine of the effectiveness of all subsequent processes for extraction and processing of minerals. In large open-cast mines DBO costs are up to 25-30 percents from the total cost of production and it’s expected to increase with the deepening of mining operations.

At the current time there are urgent tasks of the DBO:

1. Reduction of the specific charge of high explosive (HE).

2. Ensuring the quality of the established rock crushing.

3. Increasing the productivity of the drilling equipment.

Reducing of the charge of explosives can be achieved in several ways, namely:

1. Increasing in the borehole grid of explosive field;

2. Using another explosive with high value brisance.

Both of these methods lead to deterioration of crushing rock, and the second method leads to an increase in cost of explosives. Therefore, there are many ways to some extent a compromise solution of these problems. A team of scientists from the Kuzbass found one of those trade-offs, which is the use of blast holes with square cross-section [1].

Laboratory tests were carried out on three types of blasting holes: triangular, square and round cross-section of it. As a result, the optimum particle size of distribution of the blown unit was observed using boreholes with a square cross-section. Small yield of larger fractions indicates of best split materials [2].

In addition to laboratory tests the simulation of the explosion in the mountain range by the static loading of the walls well with a square and circular cross-section was made. Calculations were performed in the software package «T-flex analysis.» In the first case was seen loading the round holes with a diameter of 200 mm with an explosive grid 5×6 meters. In the second case is similar process with the size of 190mm square wells and explosive mesh 5,5h6 meters [3].

Based on the above studies-application-set square boreholes can on 10 percents:

1. increase the blasted rock mass;

2. increase the output of mined rock with a hole one meter;

3. increase the size of borehole grid;

4. reduce the consumption of explosives during blasting;

5. reduce the amount of drilling.

Because by holes with square cross-section are obtained such results, it was necessary to make the development of the tool [4]. For the prototype was taken series roller cone drill bit. Based on mathematical modeling was developed a unique form of cone through which the process of forming the hole with a square cross-section.

It was made a laboratory prototype of the two-cone bit with single-cone rolling cutter (Fig. 1).

clip_image002

Fig. 1. The prototype of a rock bit for drilling a borehole with a square cross-section.

The test (Fig. 2), proved the possibility of forming of square cross-section of the borehole with the help of cutters with different length of the cone, was produced.

clip_image002[6]

Fig. 2. The bottom of the borehole with a square cross-section.

Roller cones forming a non-circular cross-section are smaller in diameter and operate in more severe conditions. To improve the centering of the bit during drilling, and reducing the load on the cutter, which perform shaping of drilling tool should be used in the form of roller cone bits and the expander (Fig. 3) in conjunction with advancing roller bits. Collapsible design reamer, with the ability to service and maintainability, and will increase the tool life.

clip_image002[8]

Fig. 3. Option of collapsible roller cone expander to form of square cross-section boreholes.

The result of the work was to obtain a new type of tool that can be used to obtain the borehole with square cross-section. This tool is called – «Boring tool of Bogomolov».

The range of modifications of developed tools:

1. Cutting-roller cone bits for the strength of the rocks on 6-9 of Protodyakonov’s scale;

2. Tricone bit for rock strength on 9-16 of Protodyakonov’s scale;

3. The two-cone expanders for the strength of rocks on 9-16 of Protodyakonov’s scale.

Advantages of the tool’s design for drilling of boreholes with square cross-section are:

— there are no analogues in the world of mechanical drilling of such boreholes for conditions of open-cast mines;

— field of application covers of large part of the spectrum of drilled rock strength in conditions of open-cast mines;

— this tool can be equipped with the most common domestic and foreign roller cone machines for drilling with purge as used rotary drilling method.

The advantage of using of the tool’s design is to expand the possibilities of increasing the efficiency of the explosion in order to reduce the cost of drilling and blasting operations, and environmental pollution.

A feasibility calculations based on the use of the drilling tool indicates the possibility of reducing the monthly cost of an explosive 10 percents and to achieve an annual economic impact in the operation of a drilling rig to about $ 138,340.

For the industrial development of this type of tool is required, we have an additional investment of $ 1.2 million [5]. Aimed at the industrial application of «Boring tool of Bogomolov» and obtain the following results:

1. Mining companies will have an innovative tool that will reduce the cost of mining.

2. Manufacturers will receive a product that will be in strong demand.

References

1. Drilling tool for stress-raiser well drilling — Access https://golovin2017.com/2015/08/16/drilling-tool-for-stress-raiser-well-drilling  — Caps. from the screen.

2. Bogomolov, I.D. findings destruction of the array well drilling circle-Loy, triangular and rectangular shapes / I. D. Bogomolov A.M. Tsehin, M.K. Khusnutdinov // No-risk of vital activity of enterprises in coal regions: Materials of 4 Intern. Sc.-practical. Conf., November 21-23, 2000 — Kemerovo, 2000. — P. 89-90.

3. Resource-saving drilling tools appliance for noncircular cross-section wells forming — Access https://golovin2017.com/2015/09/01/resource-saving-drilling-tools-appliance-for-noncircular-cross-section-wells-forming — Caps. from the screen.

4. Preconditions for creating and using a tool for blastholes forming at the open cast mining — Access https://golovin2017.com/2015/08/16/preconditions-for-creating-and-using-a-tool-for-blastholes-forming-at-the-open-cast-mining — Caps. screen

5. Investment proposal «Drilling tool Bogomolov» — Access https://golovin2017.com/2015/09/20/investment-proposal-drilling-tool-bogomolov — Caps. screen

Source

MINING TOOL FOR BOREHOLES WITH SQUARE CROSS-SECTION «BORING TOOL OF BOGOMOLOV» // I.D. Bogomolov, I.P. Golovin, M.K. Khusnutdinov, O.V. Lyubimov, D.A. Malishkin // TOPICAL AREAS OF FUNDAMENTAL AND APPLIED RESEARCH // Materials of VII international scientific and practical conference 19-20 october 2015. — Volume 2 — North Charleston, USA, 2015. — С. 48-52.

Publications #1 — «Drilling tool Bogomolov» — Effective appliance of drilled wells with noncircular cross-sectional area during mine stripping at the open cast

In mining industry during geological material extraction preparations are wide spread drilling-and blasting operations. One should spud a hole for blasting charge to explode a rock mass. Nowadays almost all blastholes at the open cast are bored in cylindrical form. However, if the well has, for example, a square or triangular cross section, then its lateral area per volume of blasting material in comparison to the circular one is 12% and 27% bigger. Moreover, the angles, formed by the borehole walls matching, represent the concentrator of tension stress. As a result, there might beobtained predicted quantity and initial main crack propagation direction, where gas is delivered during the explosion, providing the piston type effect. Test results sustain, that changes in the form of the borehole lead to the changes in the qualitative composition of exploded mass. It has been established that during explosion of sandy-cement blocks and changing circular form of the borehole to the rectangular or flat form decreases the output of fine and oversized fractions.

During the research on predrilling process at the Public Technical Univercity of Kuzbas n.a. T.F. Gorbachev was produced the prototype of two-roller bit with single-cone rolling cutter (pic. 1). There were predrilled (pic. 2) sand-cement blocks with the following volume of sand to cement ratio — 4:1.

The suggested drilling tool for forming of blastholes with noncircular cross-section has some significant distinctions and provides:

1. Noncircular wells drilling with tool rotation and avoiding changes in widely spread technology of drilling at the open-cast mining;

2. Series roller-bit drilling rig usage;

3. Wide range of rocks drilling according to the hardness.

image

Pic. 1. Prototype of square cross-section roller bit for well drilling.

image

Рiс. 2 The view of initially predrilled well.

Usage of suggested drilling tool will provide noncircular cross-sectional wells bursting effect with area. According to the preliminary tests, it will lead to significant decrease of explosive ratio and drilling volume reduction.

Source: Effective appliance of drilled wells with noncircular cross-sectional area during mine stripping at the open cast

Archive of presentations

1. The efficiency of the blast hole with a square cross-section

2. The economic effect from the use of a blast hole with a non-circular cross-section

3. Forming wells with square cross section

4. Development of modifications of the drilling tool for boreholes with a square cross-section

5. Intellectual property project

6. Results of the project team

7. Drilling tool Bogomolov

8. Investment proposal

9. Project «Drilling tool Bogomolov»

Publications archive

1. Effective appliance of drilled wells with noncircular cross-sectional area during mine stripping at the open cast

2. Preconditions for creating and using a tool for blastholes forming at the open cast mining

3. Drilling tool for stress-raiser well drilling

4. Appliance and development of drilling tools with noncircular cross-section

5. Resource-saving drilling tools appliance for noncircular cross-section wells forming

6. Investment proposal «Drilling tool Bogomolov»

Thank you for your cooperation and understanding

Igor Golovin

Phone: +7-921-435-13-44

E-mail: golovin-2017@yandex.ru

«Drilling tool Bogomolov»

Публикация №6 — «Буровой инструмент Богомолова» — Инвестиционное предложение «Буровой инструмент Богомолова»

Предметная область проекта:

Отрасль – машиностроение;

Специализация — производство буровых долот для карьерных станков вращательного бурения.

Конечный потребитель готового продукта – горнодобывающие предприятия угольной промышленности, ведущие добычу полезных ископаемых открытым способом.

Проблема:

Проект способен разрешить следующие проблемы в двух отраслях промышленности:

Горнодобывающая промышленность:

— Высокие издержки при проведении буровзрывных работ при добыче угля открытым способом, в частности расходы на взрывчатое вещество.

Машиностроительная отрасль:

— Нет возможности предложить инновационный инструмент, который позволяет сократить затраты на буровзрывные работы.

Техническое решение и продукт:

«Буровой инструмент Богомолова» — это разновидность бурового инструмента, предназначенного для карьерных станков вращательного бурения для получения взрывных скважин квадратного поперечного сечения.

Номенклатура продукции:

— Режуще шарошечные долота для крепости пород 6-9 по шкале Протодъяконова М. М.

— Трехшарошечные долота для крепости пород 9-16 по шкале Протодъяконова М. М.

— Двухшарошечные расширители для крепости пород 9-16 по шкале Протодъяконова М. М.

Техническая эффективность «Бурового инструмента Богомолова»:

— Увеличение объема взорванной горной массы на 10%;

— Увеличение выхода горной массы с одного метра скважины на 10%;

— Увеличение размера сетки скважин на 10%;

— Уменьшение расхода взрывчатых веществ при буровзрывных работах на 10%;

— Уменьшение объемов бурения на 10%.

Экономическая эффективность «Бурового инструмента Богомолова»:

— Уменьшение ежемесячных затрат на взрывчатое вещество на 10%;

— Уменьшение затрат на буровзрывные работы на 7%;

— Годовой экономический эффект при эксплуатации одного бурового станка составляет 9,2 млн.руб.

Защита интеллектуальной собственности:

Зарегистрировано 8 объектов интеллектуальной собственности. При дальнейшей реализации проекта на все технические разработки будут оформлены патенты на полезные модели и изобретения.

Маркетинг проекта:

Проведены исследования на основании которых были выявлены следующие закономерности рынка добычи полезных ископаемых открытым способом:

— 55% угля в мире добывается открытым способом;

— 7864,7 млн.т. угля было добыто в мире в 2012 году;

— 4325,6 млн.т. угля было добыто в мире открытым способом в 2012 году;

— 251,8 млн.т. угля было добыто открытым способом на территории РФ в 2014 году;

— 60 тысяч долот изготавливается на территории РФ в основном для внутреннего рынка;

— 32 тыс.руб. средняя стоимость серийного долота (типоразмер 215,9 мм);

— 64 тыс.руб. средняя стоимость «Бурового инструмента Богомолова»;

— 1,92 млрд.руб. ориентировочный объем рынка серийного бурового инструмента на территории РФ;

— 33 млрд.руб. ориентировочный объем мирового рынка серийного бурового инструмента.

Изменений в объемах добычи угля по прогнозам не предвидится. Следовательно, уровень сбыта бурового инструмента останется на текущем уровне.

План реализации:

Реализация проекта разбита на следующие этапы:

Этап №1 – завершен:

— Теоретическое и лабораторное обоснование эффективности;

— Разработка конструкторской документации инструмента.

Этап №2 – длительность 12 месяцев:

— Изготовление опытной партии «Бурового инструмента Богомолова»;

— Проведение серии промышленных испытаний;

— Доработка конструкции.

Этап №3 – длительность 12 месяцев:

— Освоение малосерийного производства бурового инструмента;

— Разработка расширенной линейки продукции;

— Лицензирование заводов-изготовителей разработанными объектами интеллектуальной собственности.

Этап №4 – длительность 12 месяцев:

— Освоение серийного производства «Бурового инструмента Богомолова»;

— Лицензирование заводов-изготовителей разработанными объектами интеллектуальной собственности.

Бизнес-модель:

Реализация проекта возможна при создании «Технико-внедренческого инженерного цента».

Среднесписочная численность персонала организации составит 7 сотрудников.

Команда для реализации проекта полностью сформирована.

Монетизация проекта:

1. Инжиниринговые услуги.

— Силовые расчеты деталей машин и механизмов;

— Проектирование и разработка горношахтного оборудования;

— Консалтинг и подбор горношахтного оборудования.

2. Лицензирование заводов-изготовителей разработанными объектами интеллектуальной собственности.

— Лицензирование по инженерным решениям для «Бурового инструмента Богомолова»;

— Лицензирование по инженерным решениям для серийного бурового инструмента.

Экономические показатели:

Для реализации проекта необходимы инвестиционные средства в размере 78384 тыс.руб. Распределение инвестиций по этапам реализации проекта приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Инвестиционный план (тыс.руб.)

image

Доходная часть проекта формируется за счет лицензирования заводов-изготовителей бурового инструмента и инжиниринговых услуг. Планируемый объем поступления денежных средств по годам представлен в таблице 2.

Таблица 2.

План продаж.

image

В таблице 3 сведены основные технико-экономические показатели проекта.

Таблица 3.

Основные технико-экономические показатели проекта.

image

При формировании финансовой модели ставки по налоговым отчислениям приняты согласно Налогового кодекса Российской Федерации.

Результаты проекта:

С внедрением в промышленное производство «Бурового инструмента Богомолова» будут получены следующие результаты:

— Горные предприятия получат инновационный инструмент, который позволит снизить издержки на добычу полезных ископаемых.

— Заводы-изготовители получат готовый продукт, который будет пользоваться стабильным спросом.

Источник: Инвестиционное предложение «Буровой инструмент Богомолова»

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

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

5. Публикация №5 — «Буровой инструмент Богомолова» — Применение ресурсосберегающего бурового инструмента для получения скважин с некруглым поперечным сечением

Спасибо за сотрудничество и понимание,

Игорь Головин

Тел.: +7-921-435-13-44

E-mail: golovin-2017@yandex.ru

«Буровой инструмент Богомолова»

Публикация №5 — «Буровой инструмент Богомолова» — 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, одна из них представлена на рис 1.

image

Рисунок 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

Рисунок 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 «Тефлекс- анализ». В первом случае рассматривались круглые скважины диаметром 200 мм сеткой 5х6 м. Во втором случае рассматривались квадратные скважины размером 190 мм и сеткой 5,5х6 м. 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 (Рис. 3). 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

Рисунок 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.

Источник: Применение ресурсосберегающего бурового 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

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

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

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»