Введение к работе
Актуальность темы исследования. Буровзрывной способ отбойки руд при подземном и открытом способах разработки получил преимущественное распространение. Проходка выработок и камер осуществляется за счет шпуровой отбойки пород. Значительны объемы бурения при добыче руды, мергеля, известняка, мрамора, гранита и других строительных материалов. Удельные затраты на буровые работы составляют основную долю эксплуатационно-подготовительных работ горного производства. В связи с этим снижение расхода на буровой комплекс за счет интенсификации процессов, эффективного использования дорогостоящего инструмента, снижения удельных затрат энергии приобретает в настоящее время особое значение и актуальность.
Широкое применение на рудниках энергии сжатого воздуха для бурения шпуров и скважин и низкий уровень эффективности ее использования заставляют предпринимать усилия для снижения удельных эксплуатационных потерь энергии. Отказ от централизованного производства воздуха при определении рациональных значений рабочего давления пневмоударной буровой техники является одной из актуальных задач науки и практики горного дела.
Следует отметить, что коронки и долота буровых машин не всегда используют ресурс, заложенный в их конструкциях. В первую очередь это относится к корпусам коронок погружных пневмоударников. Повторное использование таких коронок при высокой стоимости и их корпусов представляет возможность получения существенного экономического эффекта.
Цель работы. Повышение эффективности функционирования горных пневмоударных машин для бурения шпуров и скважин.
Основная идея работы заключается в применении сжатого воздуха высокого давления (более 0,5 МПа) и коронок самозатачивающегося типа на базе литых штыревых конструкций.
Методика исследования. Методы исследований
базируются на использовании технико-экономического
моделирования многофакторных систем горного производства в фазе буровых работ на ЭВМ с применением матриц Плакетта-Бермана, симплекс-суммирующего плана, факторных моделей.
Защищаемые научные положения:
1) эффективность использования самозатачивающихся
коронок возрастает с увеличением крепости горных пород и длины
взрывных скважин и снижается с ростом рабочего давления
воздуха;
2) для изготовления самозатачивающихся буровых коронок
штыревого типа применяются литьевые материалы с
относительно низкими температурами плавления (менее 1200 С)
и с твердостью ниже твердости буримых горных пород на базе
высокопрочных алюминиевых сплавов, латуней и бронз;
3) интенсификация процессов бурения скважин
пневмоударными машинами за счет применения сжатого воздуха
повышенного давления (более 0,5 МПа) экономически эффективна
только при росте удельных затрат на заработную плату и
снижении доли расходов на энергию в себестоимости
буровзрывных работ.
Научная новизна заключается в определении многофакторных линейных корреляционных уравнений регрессии затрат на буровые работы и временных характеристик процесса бурения, характеризующих интенсивность разрушения горных пород в шпурах и скважинах; в определении напряженного состояния вольфрамокобальтовых штырей, заливаемых упрочненными сплавами на базе меди или алюминия; в определении области применения коронок самозатачивающегося типа.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций гарантированы анализом представительного объема условий эксплуатации горной техники, вложенного в технико-экономические модели с использованием двухуровневого планирования факторов и принятых в науке матриц и методов планирования экспериментов.
Научное значение.
1. Получена аналитическая зависимость оптимального по
величине давления сжатого воздуха для работы с погружными
пневмоударниками.
-
Метод последовательного обнуления факторов в многофакторных технико-экономических моделях позволяет установить функциональные связи оптимизируемых величин от интересующих параметров систем, а остаточный принцип проектирования режима бурения шпуров с выбором давления сжатого воздуха в забое может быть рекомендован промышленности.
-
Изучены особенности нагружения штырей в корпусах буровых коронок в зависимости от величины натяга, материала коронок и места расположения штырей.
Практическое значение.
-
Определены условия эффективного применения сжатого воздуха повышенного давления и коронок самозатачивающегося типа при буровых работах.
-
Разработаны технологии вторичного использования изношенных перьевых коронок путем изготовления на их базе литых штыревых конструкций.
Реализация выводов и рекомендаций работы. На основании материалов диссертации опубликована монография объемом 4,3 п.л., которая используется как учебное пособие в СКГТУ.
Разработанная технология вторичного использования коронок К 100В передана Тырныаузскому ГОКу.
Апробация работы. Основные результаты
диссертационного исследования докладывались на ежегодных научно-технических конференциях Северо-Кавказского технологического университета (1997-1999 гг.), на III Международной конференции «Комплексное изучение и эксплуатация месторождений полезных ископаемых (г. Новочеркасск 1997 г.), юбилейной конференции, посвященной 60-летию НИСа СКГМИ-СКГТУ (1998 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, в том числе одна монография.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения и списка литературы из 91 наименования. Материал диссертации изложен на 146 стр. машинописного текста, содержит 38 рис., 21 табл.
Автор выражает благодарность сотрудникам кафедр технологии разработки месторождений полезных ископаемых, сопротивления материалов и строительной механики, теории и автоматизации металлургических процессов СКГТУ за помощь при выполнении работы, а также работникам завода «Электроконтактор» за содействие в изготовлении опытных образцов коронок.
