Обоснование и выбор рациональных параметров бурения взрывных скважин станками ударно-вращательного действия с погружными пневмоударниками

• Автор: Даутов, Равиль Рожанович
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 150 с. : ил.

1 Состояние вопроса, методология проведения и постановка задач исследований

1.1 Анализ технического уровня и опыта эксплуатации современных буровых станков

1.2 Анализ параметров бурового инструмента и физических особенностей процесса их изнашивания

1.3 Анализ конструкций пневмоударников и их износостойкости в функции

от влияющих факторов

1.4 Обзор существующих методов оценки и прогноза износостойкости инструментов при ударно-вращательном бурении

1.5 Задачи исследований

2 Теоретические исследования эффективности функционирования буровых долот ударно - вращательного действия
2.1 Физические особенности разрушения забоя при ударно-вращательном бурении горных пород и процесса изнашивания инструмента. Факторы, влияющие на износ инструмента
2.2 Исследование взаимосвязи эффективности функционирования бурового оборудования и стойкости инструмента
2.3 Моделирование процесса изнашивания долот при ударно-вращательном бурении горных пород
2.4 Прогнозирование долговечности долот при различных режимах и условиях эксплуатации
Выводы по главе
3 Экспериментальные исследования показателей применения инструментов различных типов и разработка рекомендаций по выбору режимных параметров при бурении пород различной крепости
3.1 Разработка методики и средств измерений для проведения и планирования экспериментальных исследований
3.2 Горно-геологические условия проведения экспериментальных исследований
3.3.Экспериментальные исследования бурения скважин ударно- 78 вращательным способом с применением погружных пневмоударников
3.3.1 Основные характеристики погружных пневмоударников
3.3.2 Исследование режимов бурения с применением пневмоударников различных параметров
3.3.3 Исследование износостойкости пневмоударников различных типов для ударно-вращательного бурения скважин
3.4 Установление закономерностей влияния режимных параметров на эффективность ударно-вращательного бурения скважин
3.4.1 Давления воздуха в пневмоударнике
3.4.2 Усилие подачи
3.4.3 Скорость вращения бурового става
3.5 Разработка рекомендаций по режимам бурения для условий месторождений полиметаллических руд
Выводы по главе
4. Обоснование и выбор рациональных параметров ударно-вращательного бурения взрывных скважин для долот с различным уровнем стойкости
4.1. Методика выбора ударно-вращательного бурения взрывных скважин для
долот с различным уровнем стойкости
4.2 Экономическая эффективность внедрения результатов исследования в
практику применения буровых станков нового поколения
Выводы по главе
Заключение
Список использованной литературы
Приложения
Актуальность работы. В последние десятилетия открытый способ добычи полезных ископаемых превалирует во всех горнодобывающих отраслях промышленности. Одним из основных технологических процессов этого способа является буровзрывное разрушение горного массива, эффективность которого во многом определяется уровнем технологии бурения взрывных скважин и надежностью применяемого оборудования, в том числе стойкостью (долговечностью) породоразрушающего инструмента.
Для бурения пород повышенной крепости, как в мировой, так и в отечественной практике используют станки с исполнительными органами ударновращательного действия. Вместе с тем, разработанные за последние годы высокоэнерговооруженные станки нового технического уровня с погружными пневмоударниками повышенного давления на российских горнодобывающих предприятиях не нашли достаточно широкого применения. Во многом это связано с тем, что предлагаемые фирмами производителями ориентировочные значения долговечности инструмента часто существенно разнятся с их реальными значениями при эксплуатации в производственных условиях.
Несоответствие рекомендованных и фактических значений долговечности инструмента особенно отрицательно сказывается на эффективности бурения пород повышенной крепости, в том числе при разработке месторождений полиметаллических руд. В значительной мере это связано с отсутствием научно обоснованных рекомендаций по параметрам бурения в зависимости от стойкости буровых долот применительно к разработке месторождений полиметаллических руд. Только в том случае, когда режимные параметры бурения соответствуют стойкости инструмента, можно говорить о высокопроизводительной работе буровых станков. Однако применительно к станкам ударно-вращательного действия с погружными пневмоударниками повышенного давления такие рекомендации отсутствуют.
Таким образом, исследование взаимосвязи режимных параметров бурения с долговечностью инструмента и эффективностью проходки скважин станками ударВследствие того, что коэффициент отражения может принимать значение от О до 7, то, следовательно, теоретически при каждом последующем ударе волновое возмущение может удваивать прямое воздействие или его полностью гасить. Однако более глубокие теоретические и экспериментальные исследования [13], учитывающие, также взаимодействие долот с забоем показывают, что реальное изменение прямых воздействий в среднем составляет ± 20%, т.е. вариация вертикальной составляющей нагрузки составляет до 40%, что может приводить к существенному увеличению износа долота.
Аналогичные рассуждения в отношении распространения вдоль составного стержня крутильных возмущений (рисунок 2.9) показывают, что приведенное выше последнее соотношение для случая продольного волнового возмущения после замены V, Е, / на параметры С (модель сдвига), 1р (полярный момент инерции), А, (скорость распространения волны вдоль стержня), (о (угловая скорость кручения сечения), автоматически переходит в соответствующее выражение для крутильного волнового возмущения:
Мгтр=-к„тМпр, (2.10)
где: кпТ - коэффициент отражения при крутильных возмущениях; Мотр, Мпр -моменты в отраженной и прямой волне соответственно.
К =(^0,7,,-^р2)/{^р]+^р2) (2.11)
01 (0/1 , , со< <Ур2, Сг,р2 1“ К)2[ 1 ,
ч- /,=А,Т /г=Л.гТ
Рис. 2.9 - Схема процесса крутильного волнового возмущения в составном стержне