Обоснование и разработка способов и средств модернизации, ремонта шарошечных долот и утилизации ценных конструкционных материалов

• Автор: Чесноков, Валерий Тимофеевич
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 140 с. : ил.

Глава 1. Состояние и актуальность создания реновационных технологий при эксплуатации шарошечных долот

1.1. Анализ способов бурения взрывных скважин

на карьерах

1.2. Анализ состояния и опыт использования шарошечных

долот при бурении скважин на карьерах

1.3. Материалы, применяемые для изготовления бурового

инструмента

1.4. Современное состояние экономических показателей

процесса бурения взрывных скважин

1.5. Резюме. Задачи методы исследований

Глава 2. Обоснование и разработка способов ремонта и восстановления бурового инструмента шарошечного типа
2.1. Оценка ресурса элементов шарошечного долота
2.2. Анализ опыта повышения ресурса бурового инструмента шарошечного типа
2.3. Разработка способов восстановления шарошечных долот
2.4. Исследования напряженно-деформированного состояния восстанавливаемых долот
Выводы
Глава 3. Модернизация и конструктивные преобразования шарошечных долот
3.1. Теоретическая оценка целесообразности и эффективности использования долот с зубчатодисковыми шарошками
3.2. Модернизация шарошечного долота в буровой инструмент режущего типа с переменной режущей кромкой
3.3. Способ вторичного использования корпусной части долот
Выводы
Глава 4. Утилизация бурового инструмента
4.1. Способы извлечения твердого сплава из бурового инструмента
4.2. Термовращательный способ извлечения твердого сплава из тела шарошки
4.3. Электрогидравлический способ извлечения твердого
сплава из бурового инструмента
4.4. Разрезной способ извлечения твердого сплава
Выводы
Глава 5. Технико-экономическая оценка применения реновационных технологий при эксплуатации бурового инструмента шарошечного типа
5.1. Экономическая целесообразность преобразования изношенных ШД в ДЗДШ
5.2. Методика оценки эффективности восстановления бурового инструмента
5.3. Опытно-промышленные испытания и реализация результатов работы
Выводы
Заключение
Библиографический список
Приложения
В основе всего промышленного производства стоит горная промышленность, осуществляющая добычу полезных ископаемых и обеспечивающая сырьевые потребности не только России, но и других стран. Основные объемы горной массы подготавливаются к выемке буровзрывным способом, одним из главных технологических процессов которого является бурение взрывных скважин.
Буровой комплекс на открытых горных работах представляет собой крупную ресурсоемкую систему, в которой в настоящее время преобладает экстенсивное развитие. За последние годы рост производительности бурового оборудования практически прекратился и происходит значительное непрерывное увеличение затрат на буровые работы.
В ближайшее десятилетие в России ожидаемые годовые объемы бурения на открытых горных, земляных и строительных работах превысят 60 млн. м скважин, освоение которых при существующих устаревших средствах бурения требует списочного состава буровых станков более 1500 ед. и расходования в год 160 - 200 тыс. буровых инструментов. Ежегодные эксплуатационные затраты могут достигнуть 6 млрд. руб., из них примерно 60 - 65 % составят затраты на буровой инструмент. Поэтому создание эффективных буровых инструментов и технологий их применения на карьерах является важной научно-технической проблемой.
Буровой инструмент является самым высоконагружаемым и ответственным элементом бурового става, определяющим способ бурения в соответствии со свойствами буримых пород. Скоростные качества долота, его износостойкость и стоимость формируют главный критерий эффективности буровых работ - удельные затраты на бурение 1 м скважины, высокий уровень которых не соответствует современным требованиям к использованию ресурсов предприятий.

новление одного долота, Сэ = 450 руб.; Спр - стоимость электроэнергии, потребляемой оборудованием, задействованным в реставрации долота, Сэл.эн
9,6 руб.; Зпр - прочие расходы (смазочные и другие материалы, инструменты и т.д.), Зпр = 56 руб.
Около 20 % долот выходит из строя по причине износа его корпусной части (лап, ниппеля).
В основу технологического процесса восстановления лап долот положен также принцип замены изношенных элементов на новые. Технология восстановления включает операции отделения изношенной лапы от остальной части долота и приварки на ее место лапы, не выработавшей свой ресурс.
2.4. Исследования напряженно-деформированного состояния восстанавливаемых долот
Серийное шарошечное долото воспринимает большие усилия (0,3 МН) и крутящие моменты (4,2 кН-м). С точки зрения прочности и деформирования лап долот, на которых закреплены шарошки, представляют собой интерес короткие балки переменного поперечного сечения, воспринимающие сжимающие усилия, изгибающие и крутящие моменты, при этом их несущая способность обеспечивается большой площадью поперечного сечения лап. При переходе к конструктивному варианту с приваренными лапами возникает вопрос о несущей способности сварного шва, т.к. вся нагрузка, передававшаяся ранее через все сечение лапы, теперь передается только через сварной шов [104].
Для оценки несущей способности сварного шва нами [44] разработана объемная конечно-элементная модель долота. Модель состоит из трех групп конечных элементов: тела долота (рис. 2.4, а); лапы (рис. 2.4, б); сварного шва (рис. 2.4, в) (показаны не в масштабе).
Сварной шов смоделирован слоем конечных элементов таким образом, что они отражают деформирование шва с шириной и глубиной провара 5 мм. Лана присоединена к телу долота посредством шва и вся нагрузка,