Выбор и обоснование параметров погружного пневмоударника малого диаметра тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.06, кандидат наук Шахторин, Илья Олегович

• Шахторин, Илья Олегович
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Шахторин, Илья Олегович

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования

1.1 Классификация способов бурения скважин

1.2 Применение скважин малого диаметра в горной промышленности и техника для их создания

1.3 Анализ конструкции существующих пневмоударников для бурения скважин малого диаметра

Глава 2. Обоснование выбора конструктивной схемы погружного пневмоударника малого диаметра

2.1 Требования, предъявляемые к погружным пневмоударным машинам

2.2 Выбор и обоснование конструктивной схемы для пневмоударника малого диаметра

2.3 Выводы

Глава 3. Определение энергетических и конструктивных параметров погружного пневмоударника малого диаметра

3.1 Общие принципы создания расчетных моделей средствами ПК

3.2 Создание расчетной модели пневмоударника малого диаметра

3.3 Исследование процессов воздухораспределения в пневмоударнике

3.4 Выводы

Глава 4. Стендовые испытания пневмоударника АШ-43м

4.1 Стенд для проведения испытаний

4.2 Методика проведения испытаний

4.3 Исследование процессов бурения шпуров малого диаметра пневмоударником при стендовых испытаниях

4.4 Анализ результатов стендовых испытаний пневмоударника АШ-43м

4.5 Выводы

Глава 5. Методика расчета основных параметров погружного пневмоударника малого диаметра

Заключение

Библиографический список

91

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Выбор и обоснование параметров погружного пневмоударника малого диаметра»

Введение

Актуальность работы. Шпуры и скважины малого диаметра (40-45 мм) широко применяются в современной горной промышленности. Они используются как разведочные, гидрогеологические, сейсмические, структурные, взрывные, наблюдательные, а также применяются для сооружения анкерной крепи. При реализации современных технологий добычи полезных ископаемых подземным способом существует необходимость бурения шпуров и скважин малого диаметра.

Угольные пласты с трудно обрушаемыми кровлями составляют четвертую часть всех отрабатываемых подземным способом пластов в Кузбассе и с увеличением глубины ведения очистных работ их доля постоянно возрастает. Основной проблемой при их отработке является склонность кровли к зависанию на огромных площадях. Это может привести к её внезапному обрушению и, как следствие, к человеческим жертвам и материальным потерям, связанными с ударной волной, прямыми динамическими воздействиями, взрывами метана. Для решения отмеченной проблемы разработана и внедряется в производство технология направленного гидроразрыва, позволяющая обрушать кровлю небольшими блоками. Идея способа заключается в создании специальными инструментами на стенках предварительно пробуренных скважин малого диаметра инициирующих щелей с их последующей герметизацией и развитием в нужном направлении под действием давления нагнетаемой рабочей жидкости.

Во многих случаях такие работы ведутся в горных породах крепостью выше 80-100 МПа. Станки вращательного бурения, которые широко распространены в горном производстве, в этих условиях малоэффективны.

Применение ударно-вращательного способа бурения с использованием погружных пневмоударников при проходке шпуров и скважин малого диаметра может существенно улучшить показатели эффективности процесса: возрастает скорость бурения, снижаются энергозатраты и стоимость. Пневмоударники обеспечивают высокую прямолинейность скважины, что обусловлено ударным

методом разрушения породы на забое, большой жесткостью снаряда, небольшой величиной разработки ствола скважины по диаметру и высокой механической скоростью бурения.

Поэтому разработка пневмоударника малого диаметра с энергией удара, обеспечивающей повышение скорости бурения по породам средней крепости, является актуальной задачей. При этом диаметр корпуса машины будет ограничен диаметром скважины (45 мм), а длина корпуса ограничена расстоянием от бурового станка до забоя скважины (750 мм).

Целью диссертационной работы является выбор и обоснование параметров погружного пневмоударника малого диаметра (40-45 мм) для бурения шпуров и скважин в горных породах средней крепости.

Идея работы заключается в применении беззолотниковой схемы воздухораспределения, обеспечивающей эффективное использование поперечного сечения корпуса машины, для достижения максимальных значений энергии удара пневмоударника малого диаметра.

Объект исследования - погружной пневмоударник малого диаметра.

Предмет исследований - рабочий цикл погружного пневмоударника малого диаметра.

Задачи исследования:

- обосновать схему воздухораспределения, позволяющую обеспечить при ограничениях диаметра и длины погружного пневмоударника малого диаметра, максимально возможные энергетические характеристики;

- определить конструктивные параметры погружного пневмоударника, позволяющие максимально эффективно использовать подводимую энергию сжатого воздуха;

- провести экспериментальные исследования погружного пневмоударника малого диаметра при бурении шпуров и скважин.

Методы исследований. В работе применен комплексный подход, включающий: научный анализ и обобщение опыта в области создания

пневматических ударных машин; исследования рабочего цикла погружного пневмоударника на расчетной схеме и экспериментально.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Беззолотниковая схема воздухораспределения, содержащая три рабочие камеры, две из которых последовательно соединены между собой и обеспечивают разгон ударника в период прямого хода, является более эффективной для пневмоударника малого диаметра (40-45 мм), так как обеспечивает наибольшую энергию удара.

2. Максимальная энергия удара пневмоударника малого диаметра (4045 мм), выполненного по беззолотниковой схеме воздухораспределения, достигается при расположении кромки впускного канала в камеру прямого хода на расстоянии 47-53 % полного хода ударника, а кромки выпускного канала на расстоянии 35-39 % полного хода ударника. За точку отсчета принято положение ударника в момент удара.

3. Максимальная скорость проходки шпуров и скважин малого диаметра (40-45 мм) в породах с пределом прочности от 30 до 150 МПа при пневмоударном бурении обеспечивается при усилии подачи на забой 4600-6200 Н, и скорости вращения бурового става 130-205 об/мин.

Достоверность научных положений подтверждается сходимостью расчетных и экспериментальных значений энергетических характеристик, полученных с использованием современных методов исследований.

Научная новизна диссертации:

- обоснована возможность увеличения энергии удара в беззолотниковом погружном пневмоударнике малого диаметра за счет введения в его конструкцию трех рабочих камер, две из которых последовательно соединены между собой и обеспечивают разгон ударника в период прямого хода;

- установлено отношение величины открытия впускных и выпускных каналов к длине рабочего хода ударника, при котором обеспечивается наибольшая энергия удара;

- определены диапазоны значений скорости вращения и усилия подачи бурового става на забой, при которых достигается максимальная скорость проходки шпуров и скважин пневмоударником малого диаметра в породах крепостью от 30 до 150 МПа.

Личный вклад автора заключается в выборе принципиальной схемы погружного пневмоударника малого диаметра, в обосновании основных параметров, в разработке расчетной схемы, в проведении стендовых и натурных испытаний опытного образца, в обработке полученных результатов.

Практическая ценность работы:

- разработана конструкция погружного пневмоударника малого диаметра, обеспечивающая проходку скважин в горных породах со скоростью в 1,2-1,4 раза превышающей бурение вращательным способом;

- определены рациональные режимы пневмоударного бурения по породам крепостью от 30 до 150 МПа, обеспечивающие максимальную скорость проходки шпуров и скважин малого диаметра (40-45 мм);

- разработана методика расчета основных параметров погружного пневмоударника для бурения шпуров и скважин малого диаметра.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены на Всероссийской научной конференции «Горняцкая смена», Новосибирск, 2013 г., 2015 г.; Международном научном симпозиуме «Неделя горняка», Москва, 2015 г., 2016 г.; Международной конференции «Перспективы инновационного развития угольных регионов России», Прокопьевск, 2014 г.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 14 научных работ, в том числе 5 в журналах, входящих в перечень ВАК РФ.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 98 страницах машинописного текста и состоит из введения, пяти глав, заключения, списка используемой литературы из 78 наименований, содержит 65 рисунков, 15 таблиц.

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования 1.1 Классификация способов бурения скважин

По принципам разрушения горной породы бурение скважин может осуществляться следующими способами, принципиально отличающимися по своей физической природе [1].

1. Механическое бурение, при котором горная порода разрушается в результате механического воздействия породоразрушающего инструмента на породу забоя.

Механические способы бурения подразделяют на вращательные и ударные (а также вращательно-ударные и ударно-вращательные). При вращательном бурении порода разрушается за счёт вращения прижатого к забою инструмента. В зависимости от прочности породы при вращательном бурении применяют буровой породоразрушающий инструмент режущего типа; алмазный буровой инструмент; дробовые коронки, разрушающие породу при помощи дроби. Ударные способы бурения разделяются на: ударное бурение или ударно -поворотное (бурение перфораторами, в том числе погружными, ударно-канатное, штанговое и т.п., при которых поворот инструмента производится в момент между ударами инструмента по забою); ударно-вращательное (погружными пневмо- и гидроударниками, а также бурение перфораторами с независимым вращением и т.п.), при котором удары наносятся по непрерывно вращающемуся инструменту; вращательно-ударное, при котором породоразрущающий буровой инструмент находится под большим осевым давлением в постоянном контакте с породой и разрушает её за счёт вращательного движения по забою и периодически наносимых по нему ударов. Разрушение пород забоя скважины производится по всей его площади или по кольцевому пространству с извлечением керна (колонковое бурение). Удаление продуктов разрушения осуществляется периодически с помощью желонки или непрерывно с помощью шнека, витыми штангами или путём подачи на забой газа, жидкости или раствора.

2. Гидродинамическое бурение, при котором разрушение горной породы осуществляется высоконапорной струей жидкости путем разрушения или растворения породы забоя.

3. Термомеханическое бурение предусматривает ослабление прочности пород местного нагрева с последующим разрушением их обычным инструментом вращательного бурения.

4. Взрывное бурение. При взрывном бурении разрушение горной породы забоя осуществляется направленным взрывом. При импульсном взрывном бурении ампулы из пластмассы, заполненные компонентами взрывчатого вещества, через равные промежутки времени подаются к забою по трубам в потоке нагнетаемой промывочной жидкости.

5. Электрофизические способы бурения объединяют группу методов, в основе которых лежит применение электрического тока для прямого разрушения горных пород.

Иногда бурение подразделяют по типу бурового инструмента (шнековое, штанговое, алмазное, шарошечное и т.д.); по типу буровой машины (перфораторное, пневмоударное, турбинное и т.д.), по методу проведения скважин (наклонное, кустовое и т.д.).

Таким образом, существует множество разновидностей бурения отличающихся друг от друга принципом разрушения породы. Классификация способов бурения приведена на рисунке 1.

Из всех описанных способов, пневмоударное бурение является наиболее предпочтительным для создания скважин малого диаметра, так как имеет множество достоинств: высокая производительность, легкое забуривание, отсутствие заклинивания буровых коронок при бурении по разрушенным и трещиноватым породам, эффективная очистка забоя от шлама, удобная и быстрая смена инструмента, так же пневмоударники обладают высокой стойкостью. Пневмоударники хорошо зарекомендовали себя при бурении горных пород средней и высокой крепости по шкале М.М. Протодьяконова, в том числе абразивных, разрушенных и трещиноватых.

Рисунок 1 - Классификация способов бурения

В данной работе в качестве скважин малого диаметра принято называть цилиндрические выработки в горной породе диаметром 40-45 мм. Скважины диаметром 40-45 мм широко используются при добыче полезных ископаемых подземным способом. Такие скважины применяются в технологии гидроразрыва кровли, используются для установки анкерной крепи, используются как разведочные, наблюдательные, нагнетательные, сейсмические, и т.д.

В современной горной промышленности для создания скважин малого диаметра используют переносные перфораторы, пневматические сверла, анкероустановщики. В переносных перфораторах реализован ударно-поворотный способ бурения, ударный узел находится в корпусе машины. Энергия удара передается на забой через буровую штангу, и чем длиннее буровая штанга, тем больше полезной энергии тратится на упругие волны и внутреннее трение. Данная особенность переносных перфораторов существенно ограничивает глубину буримых скважин. В пневматических сверлах и анкероустановщиках реализован вращательный способ бурения, который не позволяет разрушать породы средней и высокой крепости, что существенно ограничивает область применения данных машин.

Применение погружного пневмоударника для бурения скважин малого диаметра позволит исключить недостатки перфораторов и пневмосверел. В отличие от перфораторов, в пневмоударнике ударный механизм расположен непосредственно перед забоем, что позволяет максимально эффективно использовать энергию удара на разрушение породы. В отличие от пневмосверел, пневмоударное бурение позволяет разрушать породы средней и высокой крепости.

На данный момент существует несколько моделей пневмоударников малого диаметра, но они предназначены для работы на высоком давлении сжатого воздуха (1-2,5 МПа). Таким образом, использование данных машин не представляется возможным из-за отсутствия требуемого давления в условиях шахт и рудников России. Следовательно, существует потребность в погружном

пневмоударнике, который работаем на обычном давлении сжатого воздуха, используемого в рудниках и шахтах России (0,5-0,6 МПа).

При создании пневмоударников малого диаметра возникает ряд трудностей связанных с ограничениями размеров машины. Рабочие камеры и ход ударника ограничены габаритами корпуса машины, что затрудняет обеспечение необходимой энерговооруженности. Для достижения требуемой энергии удара необходимо использовать максимально эффективную конструкцию машины. Малые размеры рабочих деталей предъявляют особые требования к материалам для их изготовления. Требования, предъявляемые к пневмоударникам малого диаметра, более подробно рассмотрены в главе 2.

Для эффективного бурения погружным пневмоударником пород средней и высокой крепости необходимо обеспечить энергию удара достаточную для разрушения забоя, а также обеспечить необходимую частоту ударов и расход сжатого воздуха.

При вдавливании породоразрушающего элемента в породу действует контактное давление рк, определяемое отношением осевой нагрузки О0 к площади опорной или контактной поверхности 8к породоразрушающих элементов, соприкасающихся с породой на забое в данный момент времени,

Рк= Ос/ 8к (1)

Под действием контактного давления в породе возникает напряжение, получившее название контактного напряжения. В зависимости от величины контактного давления процесс разрушения породы может протекать по-разному. Обычно выделяются два основных вида разрушения: объемное и усталостное.

Объемное разрушение происходит в том случае, когда в породе под действием контактного давления рк создаются напряжения, существенно превышающие твердость горной породы на вдавливание Нв, р>>Н [2]. В этом случае процесс разрушения захватывает значительную область породы, в которой

образуется лунка той или иной величины. В результате разрушения горной породы происходит внедрение рабочего органа на некоторую глубину.

Усталостное разрушение пород происходит в том случае, если возникающие под торцом породоразрушающего инструмента контактные напряжения оказываются меньше твердости породы, т.е. рк<Нв. Однако после неоднократно повторяющихся воздействий такой нагрузки на один и тот же участок забоя может наступить разрушение породы в некотором объеме. Поэтому такой вид разрушения можно назвать усталостно-объемным. Это объясняется тем, что под действием многократно повторяющейся нагрузки происходят изменения механических свойств, в частности твердости породы [2].

При бурении пневмоударником малого диаметра, будет реализовываться усталостно-объемный вид разрушения горных пород, так как объемный вид разрушения не может быть реализован из-за малой энергии удара машины и высокой крепости буримой породы.

В мировой практике до настоящего времени не найдено точных соотношений между числом ударов на один оборот штанги, крепостью породы и энергией удара, позволяющим бурить породы различной крепости с наибольшим эффектом. Таким образом, главной задачей данной работы является создание погружного пневмоударника малого диаметра с максимально возможными энергетическими характеристиками в заданных геометрических ограничениях (диаметр корпуса: не более 40 мм; длина корпуса: не более 750 мм).

1.2 Применение скважин малого диаметра в горной промышленности и

техника для их создания

Шпуры и скважины малого диаметра (40-45 мм) широко применяются в подземных условиях рудников и шахт:

1. Скважины для анкерной крепи. Данные скважины используются для установки различных видов анкеров, таких как канатные, трубные и т.д. Анкерная

крепь предназначена для упрочнения массива горных пород и повышения его устойчивости.

2. Нагнетательные скважины. Данный вид скважин предназначен для закачки в угольные пласты воды или газа, с целью снижения концентрации опасных газов.

3. Скважины для обрушения кровли. Для обрушения кровли в подземных условиях применяют технологию направленного гидроразрыва, позволяющую обрушить кровлю отдельными блоками.

4. Наблюдательные скважины. В данные скважины устанавливается различная аппаратура, предназначенная для наблюдения за состоянием горного массива.

5. Разведочные скважины. Предназначены для поиска и определения границ залежей полезных ископаемых.

6. Сейсмические скважины. Предназначены для установки специальной аппаратуры для исследования горного массива путем излучения и регистрации сейсмических волн.

Для создания шпуров и скважин малого диаметра (40-45 мм) в подземных условиях применяется следующее оборудование:

1. Перфораторы пневматические (рисунок 2). Предназначены для бурения шпуров и скважин ударно-поворотным способом. Могут использоваться с дополнительными податчиками.

Перфораторы пневматические хорошо зарекомендовали себя в шахтах и рудниках из-за простой надежной конструкции. Недостатком данных машин является то, что энергия удара передается от ударного механизма к забою через буровую штангу, что негативно сказывается на скорости бурения с увеличением длины бурового става. Глубина бурения данных машин ограничена 10-12 метрами, в зависимости от твердости буримой породы.

Рисунок 2 - Перфоратор пневматический

2. Пневматические (электрические) сверла (рисунок 3). Используются для бурения шпуров диаметром 28-60 мм по углю и породам крепостью до 60 МПа.

Данные машины применяются для бурения шпуров в шахтах опасных по газу и пыли. Пневматические сверла реализуют вращательный способ бурения. Данные машины хорошо зарекомендовали себя при бурении мягких пород. Главным недостатком данных машин является ограничение по крепости буримых пород, что существенно ограничивает область их применения.

Рисунок 3 - Шахтное пневматическое сверло

3. Анкероустановщики (рисунок 4). Используются преимущественно при вертикальном бурении шпуров в породах крепостью до 60 МПа. Применяются для установки анкерных крепей.

Данные машины реализуют вращательный способ бурения. Главным недостатком данных машин является ограничение по крепости буримых пород,

Рисунок 4 - Анкероустановщик

Для сравнения эффективности бурения шпуров и скважин малого диаметра вращательно-ударным и вращательным способом в ИГД СО РАН проведены исследования на натурном стенде. В ходе исследований были пробурены шпуры в породах различной крепости. По данным экспериментов построены графики зависимостей скорости бурения вращательно-ударным и вращательным способом от крепости породы (рисунок 5). Проанализировав полученные графики, можно заметить, что скорость бурения при использовании вращательно-ударного способа на 10-15 % выше скорости, полученной при вращательном бурении. Следовательно, что в технике для бурения шпуров и скважин малого диаметра целесообразно реализовать вращательно-ударный способ разрушения породы.

Рисунок 5 - График зависимости V = f (о) при бурении скважин малого диаметра

1.3 Анализ конструкции существующих пневмоударников для бурения

скважин малого диаметра

В настоящее время существует несколько моделей пневмоударников малого диаметра представленных зарубежными производителями: Atlas Copco [3], Buromax [4], Desco Drilling [5], Halco [6], Terex [7], Permon [8]. Данные пневмоударники предназначены для ударно-вращательного бурения в породах и грунтах при давлении воздуха от 1 до 2,5 МПа на буровых станках. Пневмоударники малого диаметра отечественными производителями не выпускаются.

Погружные пневмоударники от фирм Atlas Copco, Buromax и Desco Drilling являются аналогами друг друга. Технические характеристики данных пневмоударников в соответствии с данными фирм представлены в таблице 1. Конструкция данных пневмоударников изображена на рисунке 6 [9].

Таблица 1 - Технические характеристики погружных пневмоударников фирм Atlas Copco,

Buromax, Desco Drilling

Производитель Atlas Copco Buromax Desco Drilling

Модель COP 34 COP 44 STD 3,5 дюйма

Диаметры коронок, мм 92 - 105 95 - 120 96 - 120

Наружный диаметр, мм 83,5 85 85

Длина, мм 954 890 870

Масса, кг 27 40 24

1 11

1 - резьбовая часть; 2 - верхняя гайка; 3 - кольцо; 4 - клапан; 5 - пружина; 6 - кольцо; 7 - воздушный клапан; 8 - кольцо; 9 - внутренний цилиндр; 10 - ударник; 11 - корпус;12 - кольцо; 13 - полукольца; 14 - нижняя гайка; 15 - буровая коронка Рисунок 6 - Конструкция погружных пневмоударников фирм Atlas Copco, Buromax,

Desco Drilling

Погружные пневмоударники от фирм Halco и Terex являются аналогами друг друга. Они так же широко распространены в горной промышленности. Технические характеристики данных пневмоударников в соответствии с данными

фирм представлены в таблице 2. Конструкция данных пневмоударников изображена на рисунке 7.

Таблица 2 - Технические характеристики погружных пневмоударников фирм На1со и Тегех

Модель Ботта1ог 100 Ботта1»г 350 Ботта1;ог 375 МасЬ 20 МасЬ 303

Диаметры коронок, мм 55 - 64 90 - 104 95 - 110 70 - 76 85 - 100

Наружный диаметр, мм 47 81 85 62 77

Длина, мм 550 841 870 670 792

Масса, кг 7 23 24 13 20

10 1 8

1 - предохранитель для трубной резьбы; 2 - пружинное запорное кольцо; 3 - седло обратного клапана; 4 - уплотнительное кольцо; 5 - обратный клапан; 6 - пружина обратного клапана; 7 - верхний переходник; 8 - уплотнительное кольцо; 9 - уплотнительное кольцо; 10 - цилиндр; 11 - ударник; 12 - пружинное запорное кольцо; 13 - удерживающее кольцо коронки; 14 - проставка патрона; 15 - патрон; 16 - предохранительная пробка Рисунок 7 - Конструкция погружных пневмоударников фирм На1со и Тегех

Погружные пневмоударники от фирмы Permon VKP разработаны для эффективной работы с минимальным воздушным потреблением в широком диапазоне давлений воздуха. Пневмоударники Регтоп УКР предназначены для бурения взрывных скважин в карьерах и открытых рудниках, в том числе с водой, и для решения различных строительных задач. Технические характеристики данных пневмоударников в соответствии с данными фирм представлены в таблице 3. Конструкция данных пневмоударников изображена на рисунке 8.

Таблица 3 - Технические характеристики погружных пневмоударников фирмы Регтоп УКР

Модель УКР 70 УКР 80 УКР 95-1

Диаметры коронок, мм 75 - 80 85 - 95 95 - 105

Наружный диаметр, мм 62 72 81

Длина, мм 670 716 794

Масса, кг 10,5 15,4 22,5

1 - нижняя гайка; 2 - кольцо; 3 - полукольца; 4 - цилиндр; 5 - ударник; 6 - клапан; 7 - верхняя гайка; 8 - уплотнительное кольцо; 9 - штекер; 10 - клапан; 11 - пружина;

12 - обратный клапан; 13 - заглушка Рисунок 8 - Конструкция погружных пневмоударников фирмы Permon

Главным достоинством данных машин является высокая производительность, о чем свидетельствует многолетний опыт использования данных моделей в горной промышленности. Высокая скорость бурения достигается за счет использования высокого давления энергоносителя. К недостаткам можно отнести сложность конструкции, что снижает надежность данных машины. Главным недостатком является высокая стоимость данных моделей.

Приведенные выше модели погружных пневмоударников работают на высоком давлении сжатого воздуха (1-2,5 МПа), и не могут быть использованы в подземных условиях добычи полезных ископаемых из-за отсутствия энергоносителя требуемого давления. Таким образом, существует необходимость создания погружного пневмоударника малого диаметра, имеющего высокую производительность, высокую надежность и простую конструкцию, работающего на давлении сжатого воздуха 0,5-0,6 МПа.

Глава 2. Обоснование выбора конструктивной схемы погружного пневмоударника малого диаметра

2.1 Требования, предъявляемые к погружным пневмоударным машинам

Для создания погружного пневмоударника малого диаметра, необходимо проанализировать общее направление развития машин данного класса. По результатам патентного поиска и информации, полученной из каталогов производителей, можно определить основные требования к погружным пневмоударникам:

1. Выхлоп на забой скважины. Данное требование актуально для любых погружных пневмоударников, так как выхлоп на забой скважины способствует лучшей ее очистки от бурового шлама, что положительно сказывается на скорости бурения. Отделившаяся от забоя буровая мелочь не переизмельчается, подхватывается воздушным потоком и извлекается из скважины. Номера патентов, отвечающие данному требованию: 2211908 [10,11], 2224868 [12,13]. Классы патентов, отвечающие данному требованию: Е21В4/14, Е02В8/08.

2. Закрытый тип пневмоударника. Машины закрытого типа имеют ряд достоинств по сравнению с машинами открытого типа. Закрытий тип корпуса исключает попадание буровой мелочи внутрь машины, что положительно влияет на общую надежность. Попадание бурового шлама в рабочие камеры пневмоударника способствует его интенсивному износу и выходу из строя. В машинах закрытого типа отсутствуют боковые отверстия в корпусе, через которые происходит частичная потеря сжатого воздуха. Номера патентов, отвечающие данному требованию: 2211907 [14,15], 2252996 [16]. Классы патентов, отвечающие данному требованию: Е21В4/14, Е21Б13/04.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шахторин, Илья Олегович, 2017 год

Библиографический список

Глава 1

1. Калинин А.Г., Ошкордин О. В., Питерский В. М., Соловьев Н. В. Разведочное бурение. - Учебное пособие для вузов. - М.: «Недра», 2000. - 351 с.

2. Сулакшин С.С. Бурение геологоразведочных скважин [Текст] / С.С. Сулакшин. Справочное пособие, М.; 1991.

3. Каталог продукции копании Atlas Copco [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.atlascopco.com.

4. Каталог продукции копании Buromax [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www. buromax.ru.

5. Каталог продукции копании Desco drilling [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www. descodrilling.com.

6. Каталог продукции копании Halco [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http : //www.halcorocktools.com.

7. Каталог продукции копании Terex [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http : //www.terex .com/

8. Каталог продукции копании Permon [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.permon.cz/

9. Шахторин И. О. Современные погружные пневмоударники для бурения скважин диаметром до 100 мм // Сборник трудов Всероссийской научной конференции молодых ученых с элементами научной школы «Горняцкая смена», Том 3. - Новосибирск: ИГД СО РАН, 2013 - С.214 - 221.

Глава 2

10. Патент № 2211908 РФ. Пневматическое буровое устройство / Воробьев В.Н., Аристов В.А., Заслов В.Я., и др. - Опубл. 10.09.2003.

11. Патент № 2224868 РФ. Пневмоударник / Дусев В.И., Колосова Е.В. - Опубл. 27.02.2004.

12. Патент № 2211907 РФ. Пневмоударник / Воробьев В.Н., Роженцов В.Ф., Заслов В.Я., и др. - Опубл. 10.09.2003.

13. Патент № 2252996 РФ. Погружной пневмоударник / Липин А.А., Белоусов А.В., Заболоцкая Н.Н. - Опубл. 27.05.2005.

14. Патент № 2166055 РФ. Погружная ударная машина для бурения скважин кольцевым забоем / Липин А.А. - Опубл. 27.04.2001.

15. Патент № 2186925 РФ. Устройство для бурения скважин / Воробьев В.Н., Роженцов В.Ф., Авдонин Ю.Ф., и др. - Опубл. 10.08.2002.

16. Патент № 2209914 РФ. Погружной пневмоударник для бурения скважин / Климов Б.Г., Гильянова Л.Н., Матвеева Л.И. - Опубл. 10.08.2003.

17. Воздвиженский В.И. Бурение взрывных скважин [Текст] /

B.И. Воздвиженский, А.Л. Скорняков. М.: 1960. - 268 с.

18. Иванов К.И. Техника бурения при разработке месторождений полезных ископаемых [Текст] / К.И. Иванов, М.С. Варич, В.И. Дусев. М.: Недра, 1974. -408с.

19. Ребрик Б.М. Бурение скважин при инженерно-геологических изысканиях [Текст] / Б.М. Ребрик, М.: Недра, 1997, С. 35-48.

20. Александров Е.В. Пути улучшения эксплуатационных показателей машин ударного действия [Текст] / Е.В. Александров, В.Б. Соколинский, Г.М. Захариков. М.: ИГД им. Скочинского, 1968. - 54 с.

21. Суднишников В.Б. Элементы динамики машин ударного действия [Текст ] / Б.В. Суднишников, Н.Н. Есин. - Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1965. - 84 с.

22. Петреев А.М. О некоторых режимах работы машин ударного действия [Текст] / А.М. Петреев. ФТПРПИ. - 1969. - №6. с. 75-82.

23. Ашавский А.М. Силовые импульсные системы [Текст] / А.М. Ашавский, А.Я. Вольперт, В.С. Шейнбаум. - М.: Машиностроение, 1978. - 200 с.

24. Алимов О.Д. Конструктивные схемы бурильных машин [Текст] / О.Д. Алимов, С.А. Басов. - Фрунзе: Илим,1973, с. 4-12.

25. Сулакшин С.С. Бурение геологоразведочных скважин [Текст] /

C.С. Сулакшин. Справочное пособие, М.; 1991.

26. Суднишников Б. В. Исследование и конструирование пневматических машин ударного действия. - Новосибирск: «Наука», 1985. - 135 с.

Глава 3

27. Официальный сайт SimulationX [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.simulationx.com/

28. Официальный сайт компании ITI [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.itisim.com/

29. Официальный сайт языка моделирования Modelica [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://www.modelica.org/

30. Официальный сайт компании Lcard [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: //www.lcard.ru/

31. Алабужев П. М., Минкевич Л. М. Основы теории подобия и моделирования. - Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1965.

32. Александров Е.В. Прикладная теория и расчет ударных систем [Текст] / Е.В. Александров, В.Б. Соколинский, М.: Наука, 1969. - 356с.

33. Родионов Г.В. О классификации машин ударного действия. Машины ударного действия [Текст] / Г.В. Родионов. Новосибирск, Зап.-Сиб. кн. Изд-во, 1953. - с. 53-73.

34. Бегагоян И.А. Бурильные машины [Текст] / И.А. Бегагоян, А.Г. Дядюра, А.И. Бажал. М.: Недра, 1972. - 368с.

35. Липин А.А. Современные погружные ударные машины для бурения скважин [Текст]/ А.А. Липин, В.В. Тимонин, С.А. Танайно. Каталог-справочник // Горная техника, Санкт-Петербург, 2006, с. 116-123.

36. Есин Н.Н. Методика исследования и доводки пневматических молотков. -Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1965.

37. Шахторин И.О. Доводка машин ударного действия при помощи современного программного обеспечения. [Текст] / Тимонин В.В. Сборник материалов Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Современные проблемы в горном деле и методы моделирования горно-

геологических условий при разработке месторождений полезных ископаемых» -Кемерово: изд-во КузГТУ, 2015. Ссылка на электронный сборник: http:// science.kuzstu.ru/wp-content/Events/Conference/Other/2015/ gd/gd2015/index.htm

38. Алимов О.Д. Бурильные машины [Текст]/ Белов И.Г., Горбунов В.Ф., Маликов Д.Н.. - М.:, Госгортехиздат, 1960. - 259 с.

39. Федулов А.И. Выбор зазоров в трущихся парах пневмомолотов [Текст]/ Архипенко А.П., Маттис А.Р.. - Новосибирск: Наука 1980. - 126 с.

Глава 4

40. Медведев И.Ф., Пуляев А.И. Вращательно-ударное бурение шпуров и скважин. Госгортехнадзор, М.,1962. - 208 с.

41. Глазунов В.Н., Смагин В.А., Стрелков В.М. Исследование вращательно-ударного бурения шпуров. Горный журнал, №10, 1958. С. 32-38.

42. Соловьев Л.Н., Макашов Л.Н. Новые машины для проходки горных выработок. Механизация и автоматизация горных выработок. Механизация и автоматизация производства. №1, М. 1960. С. 46-52.

43. Иванов Н.И. Вращательно-ударная бурильная установка «БУ-1» Уголь Украины № 2, 1960. С. 12-16.

44. Чумак С.А., Осетинский Б.Л., Хайло Н.И. Вибрационно-вращательная буровая машина ВУВБ-1. ВНИИМШС. Информационное сообщение № 102, Харьков, 1958. С 12-15.

45. Агашков М.И., Бронников Д.М., Красавин Г.А. Итоги испытания буровых агрегатов с погружными пневмоударниками. Горный журнал № 5, 1956. С.17-23.

46. Шахторин И.О. Буровой инструмент для горных и строительных работ. [Текст] / Сборник материалов международного научного конгресса «Интерэкспо ГЕО-Сибирь», Новосибирск, 2014.

47. Патент № 2282009 РФ. Станок буровой / Клишин В.И., Фокин Ю.С., Кокоулин Д.И., Репин А.А. - Опубл. 08.06.2006.

48. Клишин В.И. Создание бурового оборудования для проходки скважин малого диаметра в крепких породах. [Текст] / Репин А. А., Кокоулин Д.И.,

Алексеев С.Е., Кубанычбек Б., Шахторин И.О. Перспективы инновационного развития угольных регионов России: Сборник трудов IV Международной научно-практической конференции. - Прокопьевск: изд-во филиала КузГТУ в г. Прокопьевске, 2014. - 506 с.

49. Репин А.А. Создание исполнительного органа для бурения скважин малого диаметра в крепких породах. [Текст] / Кокоулин Д.И., Шахторин И.О. Известия высших учебных заведений. Горный журнал. - Екатеринбург: изд-во Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский государственный горный университет», 2015. - № 5. С. 102-107.

50. Кекин А. Борьба с пылью при пневмоударном бурении [Текст] / А. Кекин. Алма-Ата, 1960. - 124 с.

51. Алимов О.Д. Исследование вращательно-ударного бурения [Текст] / О.Д. Алимов, Изв. ТПИ, т.106, 1959. - 156 с.

52. Спиридонов А.А. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов [Текст] / А.А. Спиридонов. М.: Машиностроение, 1981-184 с.

53. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий [Текст] / Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский. М.: Наука, 1976. - 279 с.

54. Видуев Н.Г., Кондра Г.С. Вероятностно-статистический анализ погрешностей измерений. - М.: Недра, 1969.

55. Алабужев П. М., Минкевич Л. М. Основы теории подобия и моделирования. - Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1965.

56. Мавлютов М.Р. Разрушение горных пород при бурении скважин [Текст]/ М.Р. Мавлютов, М.: Недра, 1978. - 215 с.

57. Шахторин И. О. Карпов В. Н. Актуальность использования скважин малого диаметра в технологиях добычи полезных ископаемых. [Текст] / Сборник трудов десятой международной научной конференции молодых ученых и специалистов «Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых» - Москва: ИПКОН, 2013.

58. Барон Л.И. Экспериментальное определение коэффициентов крепости горных пород по шкале М.М. Протодьяконова путем испытания буровых кернов на раздавливание [Текст] / Л.И. Барон. Сб. Разрушение углей и пород. Углетехиздат. 1955.

59. Алимов О.Д. Исследование процессов разрушения горных пород при бурении шпуров [Текст] / О.Д. Алимов. Изд-во томского университета, 1960.

60. Арцимович Г.В. Исследование и разработка породоразрушающего инструмента для бурения [Текст] / Г.В. Арцимович. Новосибирск, Наука, 1978. -182 с.

61. Крюков Г.М. Теоретическое исследование динамического взаимодействия бурового инструмента с породой [Текст] / Г.М. Крюков, Б.Н. Кутузов // Всесоюзная научно-техническая конференция. Разрушение горных пород при бурении скважин. Уфа, 1973.

62. Масленников И.К. Инструмент для бурения скважин [Текст] / И.К. Масленников, Г.И. Матвеев. Справочное пособие. М.: Недра, 1981. - 432 с.

63. Межлумов А.О. Основные направления повышения эффективности буровых долот за рубежом [Текст] / А.О. Межлумов, М.: ВНИИОЭНГ, 1980-243 с.

64. Репин А.А., Кокоулин Д.И., Кубанычбек Б., Алексеев С.Е., Шахторин И.О. Испытание бурового оборудования вращательно-ударного действия для бурения скважин малого диаметра на стенде. [Текст] / Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. - Новосибирск: изд-во ИГД им. Н.А. Чинакала СО РАН, 2014. - 557 с.

65. Спивак А.И. Разрушение горных пород при бурении скважин [Текст] / А.И. Спивак, А.Н. Попов. Учебник для вузов. - 4-е изд. перераб. и доп. - М.: Недра, 1986. - 208 с.

66. Клишин В. И., Кокоулин Д. И., Кубанычбек Б., Алексеев С. Е., Шахторин И.О. Обоснование типа и параметров погружного пневмоударника для увеличения скорости проходки скважин малого диаметра [Текст] / Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых - Новосибирск: ИГД СО РАН, 2015, №6.

67. Александров Е.В. Исследование взаимодействия инструмента и горной породы при ударном разрушении [Текст] / Е.В. Александров, М.: изд. ИГД им. А.А. Скочинского, 1967. - 452 с.

68. Александров Е.В. Исследование процесса ударного взаимодействия горной породы и инструмента [Текст] / Е.В. Александров, В.Б. Соколинский, Тр. ИГД им. Скочинского, 1965. - 245 с.

69. Арцимович Г.В. Влияние забойных условий и режима бурения на эффективность проходки глубоких скважин [Текст] / Г.В. Арцимович. Новосибирск, Наука, 1974. - 124 с.

70. Репин А.А., Кокоулин Д.И., Шахторин И.О. Создание исполнительного органа для бурения скважин малого диаметра [Текст] / Вестник кузбасского государственного технического университета. - Кемерово: изд-во Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева, 2015. - № 1 (107). С. 50-54.

71. Арцимович Г.В. Исследование условий работы инструмента при ударно-вращательном бурении [Текст] / Г.В. Арцимович, И.А. Свешников, Н.М. Явтушенко, Киев: Техника, 1966, -с. 100-106.

72. Карпов В.Н., Шахторин И.О. К вопросу исследования причин возникновения дефектов элементов конструкции погружных пневмоударников. [Текст] / Сборник трудов Всероссийской научной конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых с элементами научной школы «Горняцкая смена -2015» - Новосибирск: изд-во ИГД им. Н.А. Чинакала СО РАН, 2015. - 288 с.

73. Репин А. А., Кокоулин Д. И., Алексеев С. Е., Карпов В. Н., Шахторин И. О. Малогабаритный пневмоударник для направленного бурения глубоких скважин в подземных условиях угольных шахт. [Текст] / Перспективы инновационного развития угольных регионов России: Сборник трудов IV Международной научно-практической конференции. - Прокопьевск: изд-во филиала КузГТУ в г. Прокопьевске, 2014. - 506 с.

74. Медведев И. Ф. Режимы бурения и выбор буровых машин. - М.: Недра, 1986.

75. Клишин В. И., Репин А. А., Кокоулин Д. И., Кубанычбек Б. Создание специальных буровых станков для бурения скважин диаметром 45 мм в крепких породах // Теория машин и рабочих процессов: сб. тр. конференции Бишкек, 2013.

76. Репин А. А., Смоляницкий Б. Н., Алексеев С. Е., Попелюх А. И., Тимонин В. В., Карпов В. Н. Погружные пневмоударники высокого давления для открытых горных работ // ФТПРПИ. - 2014. - № 5.

77. Клишин В. И., Кокоулин Д. И., Фокин Ю. С. Развитие бурового оборудования для угольных шахт // Уголь. - 2007. - № 4.

78. Клишин В. И., Кокоулин Д. И., Кубанычбек Б., Гуртенко А. П. Создание буровых станков для угольных шахт // Рудник будущего: сб. тр. VI Междунар. науч.-практ. конф. — Пермь, 2010.