Исследование и создание твердосплавных буровых коронок для мощных перфораторов

• Автор: Махмудов, Сирожиддин Хурамович
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 c. : ил

В в е д Глава

Глава
Глава
е н и е

. Анализ работ в области твердосплавного инструмента для бурения шпуров и скважин машинами'' ударного действия

1.1. Обзор исследований механизма разрушения горных пород при вдавливании

1.2. Методы оценки силовых параметров нагружения бурового инструмента

1.3. Характеристика машин и закономерности разрушения горных пород при бурении

1.4. Конструктивные особенности и материалы, применяемые для изготовления коронок

1.5. Эксплуатационные показатели коронок с неперекрываемой лезвиями центральной зоной, методы оценки прочности и износостойкости
Выводы по главе
:. Методика проведения исследований
2.1. Задачи и общая методика исследований
2.2. Порядок проведения исследований
2.3. Оборудование и аппаратура для'прове- '■ дения исследований
2.4. Планирование экспериментов и обработка ' результатов исследований
. Исследование закономерностей разрушения породного забоя инструментом с неперекрываемой лезвиями центральной зоной
3.1. Исследование процесса разрушения
породного забоя
3.2. Исследование напряжений в породе при взаимодействии с твердосплавными пластинами
3.3. Выбор рациональной схемы разрушения породного забоя
3.4. Эффективность разрушения горной породы в зависимости от конструктивных параметров породоразрушашщеи головки
Выводы по главе
Глава 4. Исследование работоспособности коронок с
асимметричным керноразрушающим отверстием и разработка методики расчета их основных конструктивных параметров
4.1. Зависимость скорости бурения от
количества породоразрушающих лезвий
4.2. Зависимость эффективности разрушения
породы от ширины свободного про- „С
странства
4.3. Методика расчета высоты и длины пластин твердого сплава крестовых коронок с асимметричным отверстием
4.4. Разработка методики расчета основных конструктивных параметров породоразрушающей головки
Выводы по главе
Глава 5. Разработка и внедрение твердосплавных коронок
5.1. Расчет конструктивных параметров коронок
5.2. Разработка конструкции и технологии изготовления буровых коронок
5.3. Разработка технической документации,
изготовление и испытание коронок
5.4. Расчет экономической эффективности
Общие выводы по работе
Список использованной литературы Приложения
от применения коронок Выводы по главе

Решениями ШТ съезда КПСС дальнейший рост добычи черных и цветных металлов, угля, химического и минерального сырья предусмотрен главным образом за счет повышения производительности тру-да.
В настоящее время и на ближайшую пятилетку основным способом при добыче и разведке полезных ископаемых, строительстве тоннелей и гидросооружений является буро-взрывной, причем наибольшие объемы бурения производятся машинами ударного действия.
За последние годы значительно усовершенствовано бурение шпуров и скважин машинами ударного действия - создан ряд высокопроизводительных буровых установок, оснащенных мощными перфораторами с энергией единичного удара 120-200 да. Дальнейшее повышение мощности перфораторов достигнуто за счет использования в качестве энергоносителя жидкости высокого давления. Энергия единичного удара гидроперфораторов повысилась до 350-400 дж.
Для буровых машин с мощными перфораторами разработан специальный инструмент, состоящий из твердосплавных коронок, штанг, соединительных муфт и хвостовиков.
Наиболее ответственным элементом в этой системе является твердосплавная коронка, от формы головки которой в основном за* висит эффективность разрушения горной породы.
В период использования буровых машин с . небольшой энергией удара (до 100 дж) при конструировании коронок основное внимание уделялось форме породоразрушающей головки. Коронки с многоступенчатым, Т-образным, хордовым расположением лезвий, с неполностью перекрываемым забоем и другие обеспечивали повышение скорости бурения. Вместе с тем они отличались большой сложностью в изготов-

В этом случае керн разрушается за счет взаимодействия конусных трещин, распространяющихся от внутренних граней породоразрушаю-щих лезвий. С дальнейшим увеличением ширины неперекрытой зоны до 28 мм высота столибка керна до полного разрушения возрастает и достигает 14 мм, причем керн может разрушаться и последовательно по частям. В этом случае из-за увеличенного диаметра образующегося породного керна уже не обеспечивается эффективное взаимодействие конусных трещин, и поэтому более раннего скола керна не наблюдается. Разрушение керна можно объяснить постепенным развитием (прогрессированием) в нем системы трещин под воздействием многократной ударной нагрузки и вибрации инструмента, имеющей место при работе ударных систем.
При бурении мрамора породный керн образуется уже при ширине неперекрытой зоны 8 мм, достигая высоты 3 мм, и с дальнейшим расширением этой зоны растет на божьшую высоту, чем при бурении в граните. Этого и следовало ожидать, так как с увеличением пластичности пород глубина распространения конусных трещин уменьшается. Картина разрушения породного керна в мраморе аналогична той, которая наблюдалась в эксперименте при бурении гранита моделями коронок с увеличенной шириной неперекрытой зоны. Можно предположить, что с увеличением вязкости пород высота столбика керна до полного разрушения увеличится.
Выполненные исследования и наблюдения позволяют сделать вывод, что задача повышения эффективности бурения заключается в выборе наименее энергоемкого способа разрушения центральной зоны забоя и разработке конструкции коронки, обеспечивающей такое разрушение. Эадача может решаться в следующих направлениях:
I. Применить бескерновое бурение, т.е. использовать коронки со сплошными лезвиями.