Выбор и обоснование конструктивных параметров малогабаритных погружных пневмоударников

• Автор: Матвеева, Людмила Ивановна
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Владикавказ
• Количество страниц: 139 с. : ил.

1.Состояние вопроса и задачи диссертации

1.1. Исторический обзор развития конструкций буровых коронок

и долот
1.2. Модели взаимодействия коронок с породой и оценка производительности бурового оборудования

1.3. Оборудование для бурения скважин диаметром 65 мм

^ 1.4. Влияние параметров бурового става на производительность

оборудования

1.5 Выводы

2. Разработка конструкций буровых коронок

2.1 Модели взаимодействия элементов коронок с породой

2.2 Производительность бурового оборудования

2.3. Принципы проектирования штыревых коронок
2.4. Выбор конструктивных параметров коронок для малогабаритных пневмоударников
2.5. Оптимизация конструкций буровых коронок на базе метода вложенных моделей
ф 2.6. Экспериментальная оценка работоспособности буровых
коронок из стали У
2.7. Выводы
3. Проектирование малогабаритных погружных
пневмоударников
3.1. Проектирование машин ударного действия на основе критериев подобия
3.2. Модернизация погружных пневмоударников
А 3.3. К определению минимальной ударной массы и начальной

скорости бурения погружных пневмоударников
3.4. Влияние основных параметров пневмоударника на его ударную мощность
3.5. Экспериментальная проверка принципов моделирования пневмоударников
3.6. Выводы
4. Экономическая оценка эффективности применения малогабаритных пневмоударников
4.1. Оценка производительности станков с погружными пневмоударниками и степень их энергетического совершенства

4.2. Оптимизация параметров БВР при бурении шпуров
4.3. Перспективы развития конструктивных параметров пневматической буровой техники
4.4. Область эффективного использования малогабаритных пневмоударников
4.5. Экономическая эффективность применения малогабаритных пневмоударников
4.6. Выводы
Заключение
Литература

Актуальность. При подземной и открытой разработке рудных месторождений преимущественное распространение получил буровзрывной способ добычи. Для бурения скважин используются телескопные перфораторы, колонковые установки, а также погружные пневмоударники. Уменьшение диаметра скважин способствует резкому росту скорости бурения. Однако степень использования выносных устройств даже повышенной мощности при передаче энергии рабочему инструменту через штангу с увеличением глубины бурения снижается. Погружные ударники в меньшей степени обладают этим негативным свойством, поэтому они получили преимущественное распространение при бурении глубоких скважин. Минимальным для скважин в настоящее время является диаметр равный 100 мм, который ограничен габаритом корпуса погружного ударного устройства. Пневмоударник М-29Т на диаметр бурения 85мм, разработанный ИГД СО АН СССР более полувека назад, в настоящее время не применяется из-за низкой его энерговооруженности. Верхний предел колонкового бурения, обеспеченный техническими средствами отечественного производства, составляет 65 мм. В мировой практике, тем не менее, имеются образцы малогабаритных погружных пневмоударников. Так известна конструкция ударника ДД-2В японской фирмы Ко-кен с диаметром бурения 60мм и рабочим давлением сжатого воздуха 1,05 МПа.
Разработка конструкции малогабаритного пневмоударника повышенной мощности представляет практический интерес для горнорудной промышленности России, так как при этом значительно расширяется область применения этого вида перспективной техники.
Цель работы заключается в выборе и обосновании конструктивных параметров малогабаритных погружных пневмоударников.
Основная идея. Пневмоударник является элементом буровой системы, в которую входит энергоноситель, система его канализации, долото и
Таблица 2
Величина напряжений сжатия в коронке 10~8-сгв,Па
Коэффициент крепости пород, / Энергия единичного удара, Дж
50 150
6 11 16
12 13 18
18 14 20
Так как предел прочности на сжатие вольфрамо-кобальтовых породоразрушающих элементов составляет в среднем 30-108 Па [3], то для всех рассмотренных условий эксплуатации коронки работоспособны, хотя и имеют при этом различные запасы прочности.
Рост напряжений Ов в зоне контакта с ростом крепости горных пород объясняет факт снижения стойкости коронок для более трудных условий эксплуатации. За счет снижения запаса прочности при бурении менее энергоемким оборудованием в слабых породах можно уменьшить объем вольфрамо-кобальтовых элементов. Эта идея впервые, по-видимому, была высказана в [3].
Для конкретного диаметра бурения представляется возможность проектировать буровой инструмент по принятому конструктором критерию. Нам представляется, что минимум стоимости коронки при ограничении по энергии единичного удара является достаточным критерием для проектирования.
Если использовать предельную объемную плотность энергии упругой деформации по Н.А.Умову [12] для вольфрамо-кобальтовых породоразрушающих элементов сопр=140-105 Дж/м3, то объем всех 2 элементов, м3 будет равен