В настоящее время на открытых горных разработках более 80% объемов горных пород разрабатывается с применением буровзрывных работ (БВР), предопределяющих эффективность всех последующих технологических процессов добычи и переработки полезного ископаемого. На крупных карьерах затраты на БВР достигают 25% — 30% от общих затрат на добычу полезных ископаемых. По мере углубления карьера, требования к буровзрывным работам возрастают. На текущий момент времени стоят актуальные задачи при проведении БВР: 1. Уменьшение удельного расхода взрывчатого вещества (ВВ). 2. Обеспечение установленного качества дробления горных пород. 3. Увеличение производительности бурового оборудования. Уменьшение расхода ВВ можно достичь несколькими способами, а именно: 1. увеличением сетки скважин взрывного поля; 2. использованием другого взрывчатого вещества с повышенным значением бризантности. Оба данных способа ведут к ухудшению качества дробления горных пород, а второй способ ведет к увеличению затрат на ВВ. Поэтому разрабатываются и существуют множество способов в той или иной степени компромиссного решения указанных задач. Группа ученых из Кузбасса нашла одно из таких компромиссных решений, которое заключается в применении взрывных скважин квадратного поперечного сечения [1]. Были произведены лабораторные испытания по взрыванию трех видов скважин: с треугольным, квадратным и круглым поперечным сечением. В результате оптимальный грансостав взорванного блока наблюдался при использовании скважин с квадратным поперечным сечением. Небольшой выход более крупных фракций, свидетельствует о лучшем дроблении материалов [2]. В дополнении к лабораторным испытаниям было произведено моделирование процесса взрыва в горном массиве путем статического нагружения стенок скважин с квадратным и круглым поперечным сечением. Расчеты были выполнены в программном комплексе «T-flex анализ». В первом случае рассматривалось нагружение круглых скважин диаметром 200 мм со взрывной сеткой 5х6 метров. Во втором случае рассматривался аналогичный процесс с квадратными скважинами размером 190мм и взрывной сеткой 5,5х6 метров [3]. На основании указанных выше проведенных исследований применение взрывных скважин квадратного сечения может на 10%: 1. Увеличить объем взорванной горной массы; 2. Увеличить выход горной массы с одного метра скважины; 3. Увеличить размеры сетки скважин; 4. Уменьшить расхода взрывчатых веществ при буровзрывных работах; 5. Уменьшить объемы бурения. Поскольку за счет скважин квадратного поперечного сечения достигаются подобного рода результаты, необходимо было произвести разработку данного инструмента [4]. За прототип было взято серийное шарошечное буровое долото. На основании математического моделирования была разработана уникальная форма шарошки с помощью которой происходит процесс формообразования скважины с квадратным поперечным сечением. Был изготовлен лабораторный опытный образец двухшарошечного долота с одноконусными шарошками (рис. 1).
Рис. 1. Опытный образец шарошечного долота для бурения скважины с квадратным поперечным сечением.
Произведены испытания (рис. 2), доказавшие возможность формирования квадратного поперечного сечения скважины с помощью шарошек с разной длиной образующей конуса.
Рис. 2. Забой скважины с квадратным поперечным сечением.
Шарошки, формирующие некруглое поперечное сечение, имеют меньшие размеры в диаметре и работают в более сложных условиях. Для улучшения центрирования долота в процессе бурения и снижения нагрузки на шарошки, которые выполняют формообразование скважины, целесообразно использовать буровой инструмент в виде режуще-шарошечного долота и расширителя (рис. 3) в сочетании с опережающим шарошечным долотом. Разборная конструкция расширителя, благодаря возможности обслуживания и ремонтопригодности, также позволит увеличить ресурс инструмента.
![clip_image002[7]](https://gekoms.org/wp-content/uploads/2015/11/clip_image0027.jpg "clip_image002[7]")
Рис. 3. Вариант разборного шарошечного расширителя для образования скважин квадратного поперечного сечения.
Результатом работ стало получение нового вида инструмента, с помощью которого можно получать скважины квадратного поперечного сечения. Данный инструмент назван — «Буровым инструментом Богомолова». Номенклатура модификаций разработанного инструмента: 1. Режуще шарошечные долота для крепости пород 6-9 по шкале Протодъяконова М. М. 2. Трехшарошечные долота для крепости пород 9-16 по шкале Протодъяконова М. М. 3. Двухшарошечные расширители для крепости пород 9-16 по шкале Протодъяконова М. М. Преимуществом конструкции горного инструмента для получения скважин квадратного поперечного сечения является: 1. Отсутствие в мире аналогов по механическому бурению скважин с некруглым поперечным сечением для условий карьеров; 2. Область применения охватывает большую часть спектра буримых пород по крепости на карьерах; 3. Инструментом могут быть оснащены наиболее распространенные отечественные и зарубежные шарошечные станки для бурения с продувкой, так как используется вращательный способ бурения. Проведенные технико-экономические расчеты с учетом использования данного бурового инструмента свидетельствую о возможности уменьшения ежемесячных затрат на взрывчатое вещество на 10% и достижения годового экономического эффекта при эксплуатации одного бурового станка порядка $138340. Для промышленного освоения данного вида инструмента необходимы дополнительные инвестиции в размере $1,2 миллиона долларов [5]. Направленные на внедрение в промышленное производство «Бурового инструмента Богомолова» и получения следующих результатов: 1. Горные предприятия получат инновационный инструмент, который позволит снизить издержки на добычу полезных ископаемых. 2. Заводы-изготовители получат продукт, который будет пользоваться стабильным спросом.Литература
1. Drilling tool for stress-raiser well drilling — Access http://golovin2017.com/2015/08/16/drilling-tool-for-stress-raiser-well-drilling — Caps. from the screen. 2. Богомолов, И. Д. Результаты исследования разрушения массива бурением скважин круг-лой, треугольной и прямоугольной форм / И. Д. Богомолов, А. М. Цехин, М. К. Хуснутдинов // Без-опасность жизнедеятельности предприятий в угольных регионах: Материалы 4 Междунар. науч.-практ. конф., 21-23 ноября 2000 г. – Кемерово, 2000. – С. 89-90. 3. Resource-saving drilling tools appliance for noncircular cross-section wells forming — Access http://golovin2017.com/2015/09/01/resource-saving-drilling-tools-appliance-for-noncircular-cross-section-wells-forming — Caps. from the screen. 4. Preconditions for creating and using a tool for blastholes forming at the open cast mining — Access http://golovin2017.com/2015/08/16/preconditions-for-creating-and-using-a-tool-for-blastholes-forming-at-the-open-cast-mining — Caps. screen 5. Investment proposal «Drilling tool Bogomolov» — Access http://golovin2017.com/2015/09/20/investment-proposal-drilling-tool-bogomolov — Caps. screenИсточник
http://golovin2017.com/2015/11/30/mining-tool-for-boreholes-with-square-cross-section-boring-tool-of-bogomolov/
