WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |

1 – механический исполнительный орган; 2 – буровой став; 3 – домкратная станция (механизм перемещения); 4 – гидросъемник; 5 – закрепленный массив П р ох о д ч ес к и й к о м п л е к с Мо б и ль н ый П ере н о с н ой ц ем ен т и р ов о ч ны й ст ан о к к о м пл е к с Це м е н т и ро - во чн ый а г ре г а т Мо б и ль н ый а вт о са м о хо дн ый ст а но к А вт о м и кс е р Б ур о вой с т а в Тя же л ы й ст а н ок Ги др о съ ем н ик Ст а ци о н ар н ый П р о ко л ц ем ен ти р о воч ны й ко лл е к то р а ко м пл е к с Бу р о в ы е Эл е к т р о бл о к шт а нг и и бл о к Ги д ро - а вт о м ат и ки ме х а н ич е с к ий к о м б а й н Ги др о м о ни т ор Н а со сн ый н Ко м б а й бл о к с сис те м о й вы со ко на п о рн о го ор о ш е н ия М и кс е р н а я ст а нц и я В о до с т р уйн а я б ур о вая С и л о с ма ш и на це м е н т и ро - во чн ый Ги д ро - ме х а н и че с к ая бу р о ва я м а ш и н а Рис. 7. Варианты применения и конструктивного исполнения оборудования для ГСЦ горных пород сп ол зов ние у ов х с т ав в И ь а б р ы о с пол з в ни е эл м е нт ов уро вог ст ав И ь о а е б о а Вариант конструктивного исполнения комплекта оборудования, реализующего предложенную схему, предс тавлен на рис. 6. Базовая машина представляет собой щит с комбинированным породоразрушающим исполнительным органом, состоящим из опережающего бурового става постоянной длины для ГСЦ горных пород, расположенного строго по продольной оси проводимой выработки и соосно расположенной с ним планшайбы с резцовым или шарошечным инструментом для разрушения всей площади забоя. Щит также оснащен погрузочным устройс твом и блоком привода механизма перемещения и планшайбы. Насосный блок и миксерная станция, а также энергоблок и блок автоматики АСУ процессом ГСЦ размещаются в выработке на некотором удалении от щита и на рис. 6 условно не показаны.

Доставка водоцементной суспензии осуществляется по гибкому рукаву.

Длина бурового става подбирается таким образом, чтобы проходка горной выработки на длину бурового става заняла столько времени, чтобы закрепляемый породный массив набрал прочность дос таточную для гарантированного безопасного ведения работ.

Кроме щитового 9 3 5 комплекса для микротоннелирования с опережающим закреплением породного массива для проходки выработки в неустойчивых горных породах автором было предложено несколько вариантов применения и конструктивного исполнения оборудования и оснастки для различных технологий ГСЦ горных пород, показанных на 2 рис. 7.

Рис. 8. Общий вид буровой установки:

Отдельный интерес 1 – базовая машина; 2 – ходовая часть; 3 – узел представляет разработка подвески бурового става; 4 – буровой став; 5 – ремногоцелевой буровой усдуктор механизма подачи; 6 – редуктор механизтановки ГСЦ горных пород ма вращения; 7 – гидродвигатель механизма пона базе самоходной машидачи; 8 – гидродвигатель механизма вращения;

ны. При этом навесное бу9 – стрела; 10 – гидросъемник.

ровое оборудование (буровой став) и базовая машина конструктивно увязываются (рис. 8).

Кроме того, разработанные элементы бурового става для ГСЦ горных пород, в частности гидросъемник и буровые штанги, могут успешно применяться в конструкциях машин для реализации технологий гидрос труйного и гидромеханического бурения, а также при создании исполнительных органов очистных комбайнов и проходческих комбайнов избирательного дейс твия, оснащаемых системами высоконапорного орошения (см. рис. 7).

На основании выполненных исследований разработана инженерная методика расчета конструктивных и режимных параметров процесса ГСЦ горных пород и энергетических характеристик насосного оборудования.

Прикладные компьютерные программы и методика расчета переданы ННЦ ГП – ИГД им. А.А. Скочинского, г. Москва, ОАО НВСП «Техпрогресс», г. Санкт-Петербург, и ООО «СМЗ» и использованы при разработке и создании экспериментальных и опытных образцов оборудования для реализации технологии ГСЦ неустойчивых горных пород. Опытные образцы буровых ставов прошли промышленные испытания на ОАО НВСП «Техпрогресс» и приняты к производству на ООО «СМЗ». Ими оснащены стенды для исследования гидроструйных технологий ТулГУ. Результаты работы также использованы ТРО АГН и ООО «СМЗ» при создании гидромеханических исполнительных органов и универсальной системы высоконапорного орошения для проходческого комбайна КП-21.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Предс тавленная диссертация является научной квалификационной работой, в которой на базе выполненных автором теоретических и экспериментальных исследований содержится новое решение актуальной научной проблемы, заключающейся в обосновании параметров и создании оборудования для гидрос труйной цементации неус тойчивых горных пород на основе установленных закономерностей взаимодейс твия их с высокоскоростными водоцементными струями, внедрение которого будет способствовать ускорению научно-технического прогресса в горной промышленнос ти за счет повышения эффективности закрепления породного массива при производстве горных работ, что имеет важное значение для народного хозяйства страны.

Основные выводы, научные и практические результаты работы сводятся к следующему.

1. Разработана математическая модель процесса ГСЦ неус тойчивых горных пород, позволяющая на основе выявленных закономернос тей взаимодействия высокоскоростной водоцементной струи с породным массивом, определять диаметр закрепляемого массива для различных условий.

2. Установлено, что при взаимодействии высокоскоростных водоцементных струй с породным массивом между коэффициентом сцепления горных пород и диаметром закрепляемого массива существует тесная корреляционная связь (коэффициент корреляции составляет 0,95). Поэтому предложено в качестве показателя физико-технических свойств породного массива, определяющего процесс ГСЦ неус тойчивых горных пород, использовать коэффициент сцепления.

3. Установлено, что при ГСЦ неустойчивых горных пород давление водоцементной суспензии, скорость перемещения буровой колонны и частота ее вращения, а также диаметр отверстия струеформирующей насадки оказывают существенное влияние на диаметр закрепляемого породного массива.

Например, при увеличении давления от 40 до 60 МПа диаметр закрепляемого массива линейно возрастает в 1,5 – 1,8 раза, а изменение диаметра отверс тия струеформирующей насадки от 0,002 до 0,003 м вызывает рост диаметра закрепляемого массива также линейно в среднем в 1,6 раза. С увеличением скорости перемещения и час тоты вращения буровой колонны, а также коэффициента сцепления горных пород диаметр закрепляемого породного массива уменьшается. С учетом всех перечисленных факторов получена расчетная зависимость для определения диаметра закрепляемого породного массива при его ГСЦ.

4. На основании взаимосвязи конструктивных и режимных параметров технологического инструмента с показателями процесса ГСЦ неус тойчивых горных пород выявлены области минимальных удельных энергозатрат и максимальных скоростей приращения объема закрепляемого массива, определяющие рациональные значения скорости перемещения буровой колонны.

При этом обнаружено, что значения рациональной скорости перемещения буровой колонны не зависят от коэффициента сцепления горных пород. При возрастании частоты вращения буровой колонны и диаметра отверс тия струеформирующей насадки значения рациональной скорости перемещения увеличиваются. Получена расчетная формула для определения рациональных значений скорости перемещения буровой колонны применительно к различным условиям процесса ГСЦ неустойчивых горных пород.

5. Для обоснованного сокращения номенклатуры машин для ГСЦ горных пород разработан типоразмерный ряд водоцементных насосных установок по мощности привода от 50 до 420 кВт и соответствующий ему параметрический ряд буровых ставов по давлению водоцементной суспензии от до 60 МПа с учетом диаметра отверстия струеформирующей насадки. Установлены значения экономически целесообразного проходного сечения буровых ставов в соответствии с мощностью привода применяемого насосного оборудования.

6. Разработана оригинальная конс трукция бурового става для горных машин, включающая в себя гидросъемник, буровые штанги и гидромонитор и обеспечивающая возможность реализации технологии ГСЦ при закреплении массива неустойчивых горных пород.

7. Разработана АСУ процессом ГСЦ неус тойчивых горных пород, осуществляющая непрерывный мониторинг коэффициента сцепления горных пород по длине пилотной скважины в зависимости от крутящего момента на буровом инструменте. При этом регулировка параметров процесса ГСЦ производится таким образом, чтобы гарантированно обеспечить получение закрепляемого массива заданной формы и размеров (без разрывов) с необходимым содержание цемента в единице объема породы.

8. Создан экспериментальный образец бурового станка СГСЦ-1, оснащенного АСУ процессом ГСЦ горных пород, промышленные испытания которого на участке весьма сложном по инженерно-геологическим условиям полностью подтвердили работоспособность разработанного бурового става и всего оборудования в целом для ГСЦ горных пород и соответствие полученной прочности закрепленного массива (породобетона) прогнозируемой.

9. Предложена технологическая схема проходки горных выработок малого диаметра до 1,5 м в условиях неустойчивых горных пород с использованием щитового комплекса, основанная на закреплении породного массива способом ГСЦ путем бурения опережающей скважины с последующей разработкой закрепленного массива с регламентированными прочностными свойствами механическим исполнительным органом.

10. Предложено несколько вариантов применения и конструктивного исполнения оборудования и оснастки для различных технологий ГСЦ горных пород. Разработанные элементы бурового става, в частнос ти гидросъемник и буровые штанги, могут успешно применяться в конструкциях машин для реализации технологий гидрос труйного и гидромеханического бурения, а также при создании исполнительных органов очистных и проходческих комбайнов избирательного действия, оснащаемых системами высоконапорного орошения.

11. Разработана методика расчета конструктивных и режимных параметров процесса ГСЦ горных пород и энергетических характерис тик насосного оборудования.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

Монография 1. Головин К.А. Разработка оборудования для закрепления массивов неустойчивых горных пород методом гидрос труйной цементации: Монография / В.А. Бреннер, К.А. Головин, А.Е. Пушкарев. - Тула, Изд-во ТулГУ, 2007. - 206 с.: ил.

Статьи в изданиях, включенные в Перечень ведущих рецензируемых журналов и изданий 2. Головин К.А. Исследования насыщения высоконапорной водяной струи абразивными частицами при реализации технологии гидроабразивного разрушения горных пород / К.А. Головин, А.Б. Жабин, А.Е. Пушкарев, Ю.Э. Ерухимович // Известия Тульского государственного университета.

Серия: «Экология и безопасность жизнедеятельнос ти». - Тула, 1997. С.346 - 349.

3. Головин К.А. Стендовая база для изучения водоструйных технологий / К.А. Головин, В.А. Бреннер, В.В. Антипов, Ю.В. Антипов, А.Е.

Пушкарев // Технология и механизация горных работ. Юбилейный сборник посвященный 70 - летию В.А. Бреннера. - Москва, 1998. С. 25 - 28.

4. Головин К.А. Выбор ис точника воды высокого давления для технологии гидроабразивного резания горных пород / К.А. Головин, А.Е.

Пушкарев, Ю.Э. Ерухимович, М.М. Миллер // Технология и механизация горных работ. Юбилейный сборник посвященный 70 - летию В.А. Бреннера. - Москва, 1998. С. 32 - 39.

5. Головин К.А. Теоретические и экспериментальные исследования проникновения высоконапорной струи в твердую среду / К.А. Головин, А.Е.

Пушкарев, А.Н. Чуков, С.В. Дорофеев, В.Ю. Сладков // Технология и механизация горных работ. Юбилейный сборник посвященный 70 - летию В.А.

Бреннера. - Москва, 1998. С. 56 - 60.

6. Golovin K.A. «The Generalized Formula for Calculating the Depth of Hydro-Abrasive Jet Cutting» / K.A. Golovin, V.A. Brenner, A.E. Pushkarev, A.B. Zabin // Proceeding of the 5th Pacific Rim International Conference on Water Jet Technology. February 3-5, 1998. New Delhi, India. Allied Publishers Limited. P. 261-265.

7. Golovin K. A. Simulation of Hydro-Abrasive Cutting Process / K. A.

Golovin, A.E. Pushkarev, A.B. Zabin, Y.I. Yeruhimivich // Proceeding of the International Symposium on New Applications of Water Jet Technology. Oktober 19-21, 1999. Ishinomaki, Japan. Ishinomaki Senshu Universiti. P. 421-425.

8. Головин К.А. Разработка параметрического ряда источников воды высокого давления для водоструйных технологий / К.А. Головин, А.Б. Жабин, А.Е. Пушкарев, Ю.Н. Наумов // Физические проблемы взрывного разрушения массива горных пород. Сборник трудов международной конференции. - Москва, Изд-во ИПКОН РАН, 1999. С. 237 - 240.

9. Golovin K.A. Water and ice technology for removing explosives from unused ammunition / K.A. Golovin, A.V. Mihaylov, V.Y. Sladkov, V.A. Brenner, A.E. Pushkarev, A.N. Chukov // Paper presented at the 15-th International Conference on Jetting Technology organized and sponsored by BHR Group Limited. Held in Ronneby, Sweden on 6 - 8 September 2000. P. 77 - 80.

10. Golovin K.A. Measurement of noise characteristics of hydro-jet cutting tools / K.A. Golovin, V.A. Brenner, A.E. Pushkarev, A.N. Chukov, V.Y.

Sladkov, Y.N. Naumov // Paper presented at the 15-th International Conference on Jetting Technology organized and sponsored by BHR Group Limited. Held in Ronneby, Sweden on 6 - 8 September 2000. P. 277 - 282.

11. Головин К.А. Возможности формирования струй жидкости для гидрорезания твердых материалов / К.А. Головин, Е.В. Антонова, А.Е.

Пушкарев, С.А. Чуков // НТО «Оборонпром». Труды научно-технической конференции «Техника XXI века глазами молодых ученых и специалистов». Тула, 2000. С.171 - 177.

12. Golovin K.A. Mechanoactivation of catalist masses using highpressure equipment / K.A. Golovin, A.E. Pushkarev, M.A. Obysov, V.A. Brenner, Y.Z. Golosman // 6th Pacific Rim International Conference on Water Jetting Technology. Sydney, Australia, 11 Oktober, 2000. P. 305-308.

13. Головин К.А. Основные результаты исследований процесса гидроструйного резания / К.А. Головин, В.А. Бреннер, А.Е. Пушкарев // «Проблемы создания экологически рациональных и ресурсосберегающих технологий добычи полезных ископаемых и переработки отходов горного производства». 2-я Международная Конференция по проблемам рационального природопользования. Материалы конференции: ТулГУ. - Тула, 2002. С. - 237.

14. Головин К.А. Состав высоконапорного оборудования для разрушения скальных пород гидроабразивными струями / К.А. Головин, Д.Н.

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»