Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время в транспортном, гидротехническом строительстве, на карьерах малой мощности широко применяются станки, предназначенные для бурения скважин диаметром 100—160 мм. Эти станки по своим весовым характеристикам не могут развивать осевых нагрузок на породоразрушающии инструмент, достаточных для оптимального режима разрушения породы, поэтому возникает необходимость применения комбинированного способа бурения. Наиболее перспективным из комбинированных способов является применение погружных пневмо- или гидроударников, которое позволяет существенно повысить скорость бурения. Опыт эксплуатации станков комбинированного бурения и применения ударно-шарошечного способа (УШС) бурения на станках типа БТС-150, СБШ-160 показал, что разработанные ранее теоретическое описание и рекомендации для этого способа бурения не позволяют достичь максимального эффекта от его применения. При этом в теоретической оценке не учитывались различия в процессе разрушения породы и силового взаимодействия с ней шарошечного долота при статической нагрузке и при дополнительном ударном нагру-жении. Поэтому установление закономерностей разрушения породы шарошечным долотом при динамической (ударной) нагрузке для разработки рациональных режимов разрушения породы при бурении скважин является актуальной научной задачей.
Цель работы заключается в установлении закономерно-:тей разрушения породы и силового взаимодействия с ней ларощечного долота для разработки рациональных парамет-эов разрушения пород при УШС бурения взрывных скважин : целью повышения технико-экономических показателей (ТЭП) буровых работ.
Идея работы заключается в использовании теории разру-ления пород при динамическом (ударном) нагружении буро-зых инструментов и теории шарошечного способа (ШС) бу-)ения для установления рациональных режимных парамет-)ов УШС.
Научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна:
уточнена теория процесса разрушения породы шарошечным долотом при дополнительной динамической нагрузке путем учета зависимости величины дополнительного объема разрушения породы от перемещения шарошки между двумя последовательными ударами по долоту;
установлены закономерности силового взаимодействия шарошечного долота с породой при дополнительной динамической нагрузке, отличающиеся учетом влияния частоты вращения долота, частоты ударов по нему и геометрических параметров размещения зубьев на шарошках;
установлено, что при частотах вращения долота до величины 7 с-1 УШС бурения эффективнее обычного шарошечного, хотя с увеличением частоты вращения относительная эффективность применения УШС бурения снижается;
разработана методика определения рациональных'режимных параметров УШС бурения взрывных скважин станками БТС-150 и СБШ-160.
Обоснованность и достоверность научных положений и выводов подтверждаются:
— удовлетворительной сходимостью теоретического расчета скорости бурения шарошечными долотами при УШС с опытными данными, при этом расхождение не превышает 15% при коэффициенте вариации опытных данных не более 0,2 и надежности не менее 0,9;
удовлетворительным согласованием теоретической оценки влияния частоты вращения на скорость бурения ша: рошечными долотами при УШС с опытными данными, при этом расхождение не превышает 10% при коэффициенте вариации опытных данных не более 0,15 и надежности не менее 0,95;
положительными технико-экономическими показателями применения УШС бурения на рекомендованных режимах.
Значение работы. Научное значение работы состоит в уточнении теории процессов разрушения породы" шарошечным долотом и его силового взаимодействия с породой при дополнительной динамической нагрузке.
Практическое значение работы заключается в разработке методики определения рациональных режимных параметроЕ УШС бурения взрывных скважин, учитывающей влияние ч"а: стоты вращения долота, частоты ударов по нему, энергии удара, крепости породы, осевой нагрузки на долото. Приме нение рациональных режимных параметров бурения в поро дах VIII—X групп по СНиП позволит увеличить скорості бурения на 30—60%, сменную производительность станк; БТС-150 —на 20—35%. При этом себестоимость буренш I пог. м скважины уменьшается на 10—25%. Основные ре
зультаты исследований были использованы при разработке «Методики, определения рациональных режимных параметров ударно-шарошечного способа бурения взрывных скважин станками БТС-150».
Реализация выводов и рекомендаций работы. «Методика определения рациональных режимных параметров ударно-шарошечного способа бурения взрывных скважин станками БТС-150» принята трестом «Трансвзрывпром» с ожидаемым экономическим эффектом 135000 руб. в год из расчета на один станок. При этом с учетом вклада автора в разработку теории.и. в .проведение промышленных испытаний, его доля составляет 33%- "ли 45000 руб. в год на один станок.
Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались на V Всесоюзной научно-технической конференции «Разрушение горных пород при бурении скважин» РГП-90 (Уфа, 1990); научно-техническом совете треста «Трансвзрывпром»; в тресте «Союзвзрыв-пром», конструкторско-технологическом бюро «Азимут» (Уфа, 1990), на кафедре РПВ МГИ.
Публикации. По теме диссертации опубликованы две научные работы и две находятся в редакции «Известия вузов. Горный журнал» (намеченный срок публикации — декабрь 1992г.).
Структура и объем работы. Диссертация общим объемом 170 страниц, состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованных источников '(46 наименований). Основное содержание изложено на 115 страницах машинописного текста, работа включает 38 таблиц, 35 рисунков.