автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Экспериментально-теоретические основы создания исполнительных органов для бурения мерзлых сложноструктурных породных массивов

На правах рукописи

БЕЛЯЕВ Александр Евгеньевич

УДК 622.242.05:519.241:5341(043.3)

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ ДЛЯ БУРЕНИЯ МЕРЗЛЫХ СЛОЖНОСТРУКТУРНЫХ ПОРОДНЫХ МАССИВОВ

Специальность 05.05.06. - «Горные машины»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора техни ческихнаук

Иркутск 2005 ( /

Г

Работа выполнена в Иркутском государственном техническом университете

Научный консультант, докт. техн. наук, профессор

Страбыкин Николай Николаевич

Официальные оппоненты: докт. техн. наук, профессор докт. техн. наук, профессор докт. техн. наук, профессор

Кутузов Борис Николаевич Катанов Борис Александрович Нескоромных Вячеслав Васильевич

Ведущая организация Иркутский научно-исследовательский институт

благородных и редких металлов (ОАО «Иргиредмет»)

Защита диссертации состоится 02.03. 05. на заседании диссертационного совета Д 212.073.04 при Иркутском государственном техническом университете по адресу: 664074, г.Иркутск, ул. Лермонтова, 83, корпус К, Конференцзал

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Иркутского государственного технического университета

Автореферат разослан 20 января 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, докт. техн. наук, профессор

Н.Н. Страбыкин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Горнодобывающая промышленность является базой развития основных отраслей экономики страны, главным поставщиком сырьевых ресурсов. Горные предприятия в основном расположены в регионах Сибири и Севера страны, в зоне холодного климата с продолжительным зимним периодом и отрицательным уровнем среднегодовой температуры воздуха. Преобладающее развитие получил открытый способ разработки. Это существенно осложняет разработку месторождений полезных ископаемых, связанную с необходимостью проведения большого объема буровзрывных работ, на которые приходится до 30 % общих трудовых затрат. Все это обусловливает особую значимость вопросов создания и совершенствования техники и технологии ведения работ по подготовке взрывных скважин.

Процесс бурения скважин состоит из непосредственного разрушения породы и выноса продуктов разрушения из забоя. Эффективность разрушения в значительной мере зависит от конструкции долота, а очистка скважины от работоспособности системы транспортирования буровой мелочи. При бурении мерзлых массивов сложноструктурного строения возникают физико-механические проблемы как с разрушением на забое неоднородных по крепости пород буровым инструментом, так и с выдачей продуктов разрушения, которые, вследствие оттайки, налипают на стенки скважины и исполнительный орган, дестабилизируя процесс бурения.

Отсюда исходит постановка актуальной научно-технической проблемы разработки экспериментально-теоретических основ создания специальных исполнительных органов для бурения мерзлых сложноструктурных массивов пород. Для решения этой проблемы необходимо комплексное исследование рабочих процессов разрушения неоднородных мерзлых массивов пород и способов очистки скважины от продуктов разрушения с учетом побочных, дополнительно влияющих факторов воздействия внешней среды. Эффективность процесса бурения в условиях мерзлых и неоднородных по составу пород может быть обеспечена разработкой и созданием буровых исполнительных органов нового типа, с учетом условий и специфики их эксплуатации. Решению этой проблемы и посвящена настоящая диссертационная работа.

Цель работы заключается в создании высокопроизводительных исполнительных органов буровых станков для интенсификации подготовки скважин в условиях мерзлых сложноструктурных породных массивов на предприятиях, работающих в регионах холодного климата.

Основная идея работы состоит в научном обосновании принципа разрушения мерзлых сложноструктурных пород с поддержанием постоянного температурного баланса в призабойном и затрубном пространствах, разработке и создании специальных исполнительных органов буровых станков с реализацией технических решений на предприятиях Севера.

Основные научные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Разрушение мерзлых пород буровым инструментом сопровождается образованием новых поверхностей продуктов разрушения, преодолением сил трения и изменением температурного баланса в призабойной зоне и за-трубном пространстве. Тепло, образующееся в результате обработки забоя, поглощается буровой мелочью и инструментом, нарушая условия очистки скважины, дестабилизируя процесс бурения.

2. Параметрический ряд буровых долот режущего типа, охватывающий диаметр скважин от 160 до 280 мм, разработанный с учетом создания оптимальных условий разрушения породы на забое в соответствии с требованиями технологического процесса, обеспечивает снижение энергоемкости и увеличение скорости бурения в мерзлых массивах пород. Работа режущих долот по принципу крупного скола при бурении кимберлитов повышает сохранность кристаллов алмазов.

3. Разрушение забоя комбинированным режуще-шарошечным инструментом сопровождается высокочастотными колебаниями долота; при этом формирование динамических нагрузок на режущем и шарошечном органах определяется величиной усилия подачи на забой и частотой вращения долота, которую целесообразно поддерживать в пределах при величине осевого усилия до 100 кН. В зависимости от условий бурения долото автоматически выбирает рациональный способ воздействия на забой поро-доразрушающих органов: режущим способом - при комбинированным - /'= 6 - 12 по шкале проф. М.М. Протодьяконова. Разработанная математическая модель процесса и результаты экспериментальных исследований с достаточной точностью подтверждают эти закономерности.

4. Повышение стойкости шарошечных органов бурового инструмента должно обеспечиваться автоматической системой смазки опор долот. Принцип подачи смазки может быть решен как за счет использования специальных лубрикаторов с консистентной смазкой, так и применением системы смазки посредством воздуха, подаваемого на продувку скважины. Использование смазки обеспечивает, наряду с двукратным повышением стойкости долот, увеличение скорости бурения за счет снижения потерь мощности на трение и поддержание необходимого температурного баланса на забое скважины, способствующего более эффективному удалению продуктов разрушения.

5. В условиях многолетнемерзлых пород выбор и обоснование рациональной области применения бурового инструмента должны производиться по критерию минимальной энергоемкости процесса разрушения при поддержании температурного баланса в призабойной зоне и затрубном пространстве, обеспечивающего эффективный вынос буровой мелочи. Критерием совершенства принятого способа разрушения пород на забое скважины служит гранулометрический состав буровой мелочи.

6. Новая технология бурения скважин в сложноструктурных мерзлых массивах с использованием специального породоразрушающего инструмента, охладителей воздуха и систем принудительной смазки опор долот обеспечивает решение проблемы повышения эффективности ведения буровзрывных работ на предприятиях Севера Разработанный паспорт новой технологии бурения является основным руководящим документом при подготовке скважин в условиях мерзлых пород.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечены, комплексным подходом к проведению исследований, включающих в себя теоретические изыскания, лабораторные эксперименты и широкую промышленную апробацию технических решений; применением методов математического анализа; рациональным планированием эксперимента; современными методами обработки информации с использованием теории случайных функций; удовлетворительной сходимостью результатов исследований (погрешность до 20 %); положительными результатами опытно-промышленной эксплуатации нового бурового инструмента. Технические рекомендации и разработки диссертации подтверждены результатами широких промышленных испытаний исполнительных органов, проведенных в условиях горных предприятий Сибири, Северо-Востока страны и Якутии.

Научная новизна результатов исследований:

- выявлены особенности разрушения мерзлых, сложноструктурных пород режущим и комбинированным инструментом, а также условия эффективного удаления буровой мелочи из призабойной зоны и затрубного пространства;

- установлены принципы выбора рациональных параметров режущих буровых долот и типа резцов, обеспечивающих существенное снижение энергозатрат и повышение эффективности разрушения мерзлых пород;

- дано обоснование механизма разрушения забоя комбинированными долотами режуще-шарошечного типа и математическое описание динамики процесса, происходящего на забое скважины при бурении перемежающихся по крепости пород;

- обоснованы условия автоматического выбора способа разрушения забоя комбинированным режуще-шарошечным инструментом в зависимости от крепости массива и динамики процесса разрушения;

- разработана математическая модель динамической системы комбинированного долота, позволяющая производить выбор его параметров с учетом обеспечения благоприятных динамических режимов;

- научно обоснована целесообразность применения специальных лубрикаторов, обеспечивающих автоматическую смазку опор долот и поддержание необходимого температурного баланса в призабойном пространстве;

- обоснованы принципы и критерии выбора эффективных исполнительных органов буровых машин в зависимости от состояния разрабатываемого массива мерзлых пород; подтверждено, что гранулометрический состав буровой мелочи, образующийся при разрушении породы на забое, наиболее полно характеризует эффективность процесса бурения.

Практическое значение результатов работы заключается в разработке:

- типоразмерного ряда режущих долот РД, работающих по принципу скола породы, способствующему повышению эффективности и снижению энергоемкости процесса разрушения мерзлых пород, сохранности кристаллов алмазов;

- режуще-шарошечных долот типа РШД, работающих в режиме автоматического выбора схемы обработки забоя в зависимости от состояния перемежающегося по крепости массива пород;

- лубрикаторов для автоматической смазки опор шарошечных и комбинированных долот, обеспечивающих повышение стойкости бурового инструмента и содействующих поддержанию температурного баланса на забое скважины;

- специальных устройств охлаждения воздуха в призабойном и затруб-ном пространстве, способствующих эффективному удалению буровой мелочи при разрушении мерзлых пород;

- новой технологии бурения взрывных скважин в условиях перемежающихся по крепости массивов мерзлых пород, основанной на применении рационального типа бурового инструмента, поддержании требуемого температурного баланса на забое скважины, снижения потерь на трение в шарошечных опорах долот и дополнительного охлаждения за счет систем автоматической смазки.

Реализация результатов работы:

- разработаны, изготовлены, испытаны и внедрены на карьерах угольных, россыпных и алмазорудных месторождений режущие, комбинированные режуще-шарошечные долота, буровые режущие элементы нового типа, устройства принудительной смазки опор комбинированных и шарошечных долот, системы охлаждения продувочного агента скважины;

- организовано промышленное производство режущих долот для бурения скважин с продувкой;

- апробирована программа трехмерного компьютерного проектирования бурового инструмента «Югай Desmer», используемая при курсовом и дипломном проектировании студентами горных специальностей;

- разработана и принята к реализации инженерная методика бурения взрывных скважин на алмазорудных карьерах Якутии;

Разработанные исполнительные органы буровых станков нового технического уровня применяются при бурении мерзлых сложноструктурных породных массивов и перемежающихся по крепости горных пород. Использование их в соответствующих условиях позволяет увеличить производительность станков на 20 - 30 %.

Режущие долота типа РД прошли широкие промышленные испытания в условиях предприятий ОАО «Востсибуголь», АК «Алроса», ОАО «Северо-востокзолото» и др. По результатам испытаний налажен серийный выпуск долот. Разработан типоразмерный ряд режущих долот типа РД.

Режуще-шарошечные долота типа РШД доказали свою работоспособность в условиях перемежающихся по крепости пород, обеспечивая существенные технические преимущества по сравнению с серийными шарошечными долотами.

Разработаны и утверждены Технические задания на создание комбинированного режуще-шарошечного и режущего долот, устройства для автоматической смазки опор шарошечных долот и специального режущего элемента для буровых долот.

Новая технология подготовки взрывных скважин, основанная на использовании специальных типов исполнительных органов буровых машин и поддержании требуемого температурного баланса в призабойном пространстве, успешно применяется в условиях промышленных предприятий, работающих в регионах холодного климата.

За период проведения промышленных экспериментов на горных предприятиях Севера страны пробурено более 200 тыс. метров скважин. Результаты эффективности выполненных исследований и технических разработок подтверждены актами промышленных и межведомственных испытаний.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на: научно-практической конференции «Комплексное экономическое и социальное развитие Магаданской области в ближайшей и долгосрочной перспективе» (г.Магадан, 1980 г.); Всесоюзном совещании по открытым горным работам (г.Челябинск, 1982 г.); научном семинаре «Механизация и автоматизация горных работ» (г.Новочеркасск, 1983 г.); ежегодных научно-технических конференциях Иркутского государственного технического университета (г.Иркутск, ИПИ, 1984- 2004 гг.); Всесоюзной научной конференции «Комплексные исследования физических свойств горных пород и процессов» (г.Москва, МГИ, 1984 г.); Всесоюзной научно-технической конференции по буровзрывным работам «Комплексная механизация ведения буровзрывных работ на горных предприятиях» (г.Красноярск, 1984 г.); тематических научно-технических конференциях по механизации горных работ

(г.Новочеркасск, 1983, 1988, 1999 гг.); конференциях: « Горная техника на пороге XXI века», (г.Москва, МГГУ, 1996 г.); «Перспективы развития горнодобывающей промышленности» (г.Новосибирск, 1995 г.); «Проблемные вопросы регионального освоения минерально-сырьевых ресурсов Сибири» (г.Иркутск, 1995 г.); День горняка - МГГУ (г.Москва, 1999, 2000 гг.); ежегодных научных конференциях, посвященных памяти А.А.Игошина (г.Иркутск, 2000 - 2004 гг.); научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития механизации и электрификации горного и нефтегазового производства» (г.Санкт-Петербург, 2004 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 36 работ, в том числе 2 монографии; получено 4 авторских свидетельства и патент.

Личный вклад автора. Научные обоснования и основные технические решения, положенные в основу диссертации, разработаны лично автором, который принимал непосредственное участие и являлся одним из основных организаторов их широкой промышленной реализации на предприятиях Севера. Основная часть технических решений защищена авторскими свидетельствами и патентом. Непосредственно автором поставлена цель диссертационной работы, разработана концепция ее достижения, обеспечена реализация всех этапов выполнения исследований и технических разработок. На всех этапах работы теоретические исследования и основные идеи технических разработок обоснованы лично автором. С его непосредственным участием проводилась широкая промышленная реализация результатов технических исследований и разработок.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, содержит 390 страниц текста, 48 таблиц, 90 рисунков и отдельного тома приложений на 147 страницах. Автор выражает искреннюю благодарность сотрудникам кафедры горных машин и рудничного транспорта Иркутского государственного технического университета за непосредственную помощь в проведении сложных промышленных экспериментов. Особая признательность в адрес

проф. Перетолчина В.А.

заложившего основы данного на-

учного направления кафедры. Выполнение работы было бы невозможно без постоянной поддержки и содействия работников промышленных предприятий, способствующих широкой реализации результатов исследований.

Состояние изученности проблемы, цели и задачи исследований

Развитию теории подготовки горных массивов на карьерах посвящены работы О.Д. Алимова, Г.В. Арцимовича, В.Д. Буткина, Л.Б. Глатмана, В.Ф. Горбунова, Л.Т. Дворникова, А.А. Жуковского, Л.И. Кантовича, Б.А. Катано-ва, Е.Д. Карпухина, М.Г. Крапивина, Б.Н. Кутузова, В.Г. Михайлова, Ю.А. Нанкина, И.А. Остроушко, ВА. Перетолчина, Н.Я. Репина, В.В Ржевского, М.С. Сафохина, ВА. Симкина, Н.Н. Страбыкина, В.В. Царицына, Е.Ф. Эп-штейна и др.

Исследованиями влияния физико-механических свойств на разрушае-мость горных пород, с учетом их температурных характеристик занимались Л.И. Барон, B.C. Вобликова, Б.И. Воздвиженский, B.C. Владиславлев, В.М. Горячкин, О.В. Иванов, ЮГ. Коняшин, И.П. Мельничук, Е.З. Позин, Ю.Ф. Потапов, Ю.И. Протасов, М.М. Протодьяконов, А.К. Сидоренко, А.И. Спи-вак, Н.Н. Страбыкин, А.Ф. Суханов, B.C. Федоров, Ю.П. Шеметов, Н.А. Ци-тович, P.M. Эйгелес и др.

Существенный вклад в теорию и создание специального бурового инструмента для разрушения массива мерзлых пород внесли: Т.Г. Агошашвили, Д.Н. Башкатов, Б.Ф. Брюхов, В.М. Горячкин, И.К. Владимирцев, Я.Н. Дол-гун, В.И. Дусев, К.И. Карпинская, В.Н. Кисурин, Ю.М. Коледин, Г.М. Осипов, А.А. Перегудов, В.А Перетолчин, М.И. Протасов, М.Г. Симилейский, Н.Н. Страбыкин, А.В. Телешов, С.С. Филиппов, Ю.П. Шеметов, О.В. Чер-нецкий, Е.В. Чудогашев, М.К. Якушин и др.

Вопросу определения расхода воздуха на продувку скважин посвящены работы Н.П. Елманова, А.И. Кирсанова, Б.Б. Кудряшова, AT. Лактионова, А.О. Межлумова, Н.С. Макурина, Ю.Ф. Рыбакова, ВА. Перетолчина, Б.С. Филатова и др. Обстоятельные исследования по теории пневмотранспорти-рования буровой мелочи принадлежат Б.Н. Кутузову.

В направлении дальнейшего совершенствования бурового инструмента и технологии проведения скважин работает ряд институтов, научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций. Несмотря на это, сложность и многогранность проблемы не позволяют получить конкретных решений, особенно в направлении бурения взрывных скважин в условиях сложноструктурных массивов перемежающихся по крепости мерзлых пород. Поэтому весьма актуальной остается проблема разработки теории рабочих процессов, выбора и обоснования параметров специальных исполни-

10

тельных органов и технических средств бурения скважин в условиях сложно-структурных массивов пород. Исходя из анализа состояния решения проблемы, сформулированы цели и задачи исследований диссертации:

- исследование особенностей структурного строения и способов разрушения перемежающихся по крепости, мерзлых массивов пород;

- исследование принципов формирования температурного режима в призабойном и затрубном пространстве при разрушении буровым инструментом мерзлых пород;

- экспериментально-теоретические исследования динамики работы бурового инструмента при различных способах разрушения пород;

- исследование характера разрушения кимберлитов при бурении скважин с повышенным уровнем требований к сохранности кристаллов алмазов;

- разработка научно-обоснованных подходов к выбору рациональных режимов технологических процессов бурения с учетом особенностей породы и конструкции инструмента,

- разработка принципов создания режущих и режуще-шарошечных долот для бурения взрывных скважин в условиях сложноструктурных много-летнемерзлых пород;

- лабораторные и промышленные исследования работы новых типов бурового инструмента и технических средств поддержания температурного баланса на забое скважины;

- разработка и реализация технических решений, обеспечивающих эффективный вынос продуктов разрушения от забоя скважины и затрубного пространства;

- разработка и испытание технических устройств, обеспечивающих повышение стойкости опорных элементов буровых долот;

- обоснование требований к исполнительным органам буровых станков для создания эффективной технологии проходки взрывных скважин в мерзлых породах;

- обоснование принципов выбора рационального типа породоразру-шающего инструмента для бурения взрывных скважин в условиях сложно-структурных, перемежающихся по крепости, многолетнемерзлых породных массивов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении излагаются актуальность и значимость проблемы, рассмотренной в диссертации.

Первая глава посвящена анализу состояния проблемы, на основании которого сформулированы цели и задачи исследований.

Во второй главе излагается методика проведения комплексных исследований работы специального бурового инструмента в лабораторных и производственных условиях, методы планирования экспериментов и обработки полученных результатов. Представлена конструкция стендов, созданных для испытания буровых долот при различных режимах работы, принципы регистрации параметров и виды контрольно-измерительной аппаратуры. Изложены современные методы планирования эксперимента, обработки информации с использованием теории статистической динамики и математического анализа, положенные в основу исследований. Приведены принципы и требования к проведению лабораторных и промышленных испытаний новых технических устройств и решений.

В третьей главе рассмотрены вопросы физики процесса разрушения мерзлых пород, рациональность применения в этих условиях режущего инструмента, работающего в режиме скола породы. Изложены закономерности размещения резцов в режущих долотах, обоснованы особенности конструкции долот, в том числе с позиции эффективности удаления из скважины продуктов разрушения. Установлено, что бурение режущим инструментом по кимберлитам в сравнении с шарошечным обеспечивает сохранность кристаллов алмазов. На основе выполненных исследований обоснован и разработан параметрический ряд долот режущего типа. Приведены результаты испытаний новых конструкций бурового инструмента.

Четвертая глава содержит информацию об этапах разработки и создания комбинированных режуще-шарошечных долот, предназначенных для бурения скважин в перемежающихся по крепости массивах пород. Конструкция долота типа РШД обеспечивает возможность автоматического выбора способа воздействия на забой в зависимости от изменяющейся крепости пород. Приведены результаты теоретических исследований и лабораторных экспериментов динамики работы исполнительных органов долот. Доказаны

достоинства долот подобного типа в сравнении с шарошечными при проведении взрывных скважин в условиях сложноструктурных пород. Даны принципы конструирования комбинированных долот и приведен их параметрический ряд, отвечающий основным требованиям бурения взрывных скважин на горнодобывающих предприятиях.

В пятой главе на основе анализа причин низкой стойкости шарошечных долот изложены рекомендации по новым системам автоматической смазки опор бурового инструмента. Разработаны и представлены конструкции устройств автоматической консистентной и жидкой смазки шарошечных опор. Приведены конструкции специальных лубрикаторов, которые наряду с повышением стойкости опор долот, способствуют поддержанию требуемого температурного баланса на забое скважины. Даны результаты положительных испытаний устройств для смазки опор долот.

Шестая глава посвящена вопросу разработки специальных технических устройств по поддержанию температурного баланса на забое скважины и в затрубном пространтве, необходимого для обеспечения условий эффективной выдачи продуктов разрушения. Рассматриваются принципы формирования температурного режима при разрушении мерзлых пород. На этой основе разработаны конструкции устройств для охлаждения воздуха, подаваемого в скважину для удаления продуктов разрушения. Описаны конструкции батарейных и радиаторных охладителей воздуха. Приводятся результаты испытаний предлагаемых технических устройств для охлаждения воздуха, подаваемого к забою скважины.

В седьмой главе изложены итоги испытаний и промышленной реализации результатов выполненных исследований. Описан опыт применения режущих долот на угольных разрезах, россыпных месторождениях Якутии, Северо-Востока страны и карьерах АК «Алроса». Приведены результаты испытаний комбинированного режуще-шарошечного инструмента; устройств для автоматической смазки опор долот; технических решений, предназначенных для охлаждения забоя скважины. Рассмотрен переход к промышленному изготовлению партий буровых долот по заказам предприятий. Приведена инженерная методика бурения взрывных скважин в массивах мерзлых пород, принятая к внедрению в условиях карьеров АК «Алроса».

Заключение содержит выводы и рекомендации по результатам выполненной работы.

В приложении к диссертации приведены акты реализации основных технических решений выполненной работы.

Комплекс выполненных исследований и технических разработок позволяют выдвинуть и обосновать следующие научные положения.

Разрушениемерзлыхпород буровым инструментом сопровождается обр азованиемновыхповерхностейпродуктовразрушения,преодолением силтрения и изменением температурного баланса в призабойной зоне изатру бномпространстве. Тепло, образующееся врезультатеобра-боткизабоя,поглощается буровоймелочью и инструментом,нарушая условия очистки скважины, дестабилизируяпроцесс бурения.

Процесс разрушения массива режущим инструментом носит циклический характер и сопровождается периодическим сколом мелких и более крупных объемов пород. Процесс этот носит неравномерный характер. По мере затупления режущей кромки долота возрастают усилия, связанные с потерями мощности на трение. Неоднородные, перемежающиеся по крепости мерзлые породы, состоящие, в основном, из песчано-илисто-глинистых отложений повышенной влажности, дополнительно усложняют процесс разрушения. Теплота, выделяемая в процессе разрушения пород и преобразования сил трения, нарушает температурный баланс в призабойной зоне и затрубном пространстве, усложняя очистку скважины от буровой мелочи.

Взаимодействие режущего инструмента с породой является сложным многофакторным процессом, протекание которого определяется соотношением регулируемых параметров - усилием подачи, частоты вращения, температурного баланса системы, количества воздуха, подаваемого для очистки забоя скважины. Постоянное воздействие на изменение этих параметров оказывают физико-механические свойства разрушаемых пород, тип и конструкция бурового инструмента, качество очистки забоя скважины.

В результате проведенных исследований установлено, что в условиях пород крепостью менее 7, режущий инструмент наиболее эффективен по сравнению с шарошечным, обеспечивая увеличение скорости бурения в 1,5 раза, и кратном снижении энергоемкости процесса разрушения. При этом выход мелких фракций (-2 мм) уменьшается в 1,5 раза, а крупных (+ 3 мм) -возрастает в 1,9 раза. Установлены зависимости скорости бурения от усилия

14

подачи, свидетельствующие о том, что скорость бурения возрастает пропорционально росту усилия подачи. При возрастании усилия подачи в 2 раза скорость бурения увеличивается в 1,8 раза. С ростом коэффициента крепости пород эта пропорциональность нарушается, происходит лишь поверх-

ностное истирание породы на забое и повышенный износ инструмента. Рост частоты вращения инструмента не приводит к существенному увеличению скорости бурения. Так, при бурении долотом 1РД-190 увеличение частоты вращения с 0,8 до 2,5 с1 обеспечивает рост скорости бурения лишь в 1,4 раза, и сопровождается ростом энергоемкости процесса разрушения.

Физический КПД процесса механического разрушения породы при бурении скважины не превышает 0,01 %, поэтому можно полагать, что основная энергия, затрачиваемая на бурение, превращается в тепловую. Выделяемое тепло распределяется между элементами призабойной зоны. Поскольку горные породы являются хорошими теплоизоляторами, а скорость бурения значительно выше скорости распределения тепла, прогрева пород впереди забоя не происходит. Это позволяет считать, что тепло, образующееся при бурении, распределяется между частицами буровой мелочи и породоразру-шающим инструментом.

Мощность N, подводимая к забою скважины и реализуемая при разрушении, складывается из мощностей: N0, затрачиваемой на образование новых поверхностей, - преодоление сил трения при работе долота, - на упругие деформации и N0 - на физические эффекты. При инженерных расчетах затратами мощности на упругие деформации и физические эффекты можно пренебречь и считать, что N = N0 + Л^р. Нагрев частиц буровой мелочи будет происходить только за счет работы, совершаемой при разрушении породы и образовании новых поверхностей, а нагрев бурового инструмента - за счет работы, затрачиваемой на преодоление сил трения долота о породу, и трения в опорах шарошек. Отдельное влияние имеет передача теплоты от продувочного потока сжатого воздуха, поступающего на очистку скважины.

Эффективность работы режущего инструмента зависит от параметров пневмотранспортной системы. В свою очередь, качественная очистка забоя скважины зависит от теплового баланса системы, поскольку при разрушении забоя и трении инструмента выделяется тепло, вызывающее оттайку и налипание на инструмент буровой мелочи. Тепло, образующееся при разрушении

забоя, поглощается буровой мелочью и инструментом, нарушая условия выноса продуктов разрушения, дестабилизируя процесс бурения.

При разрушении забоя режущим инструментом по сравнению с шарошечным, буровая мелочь имеет большие размеры. Отдельные ее частицы соизмеримы с размерами проходных сечений, образованными стенками скважины и штангой бурового става. Положительный эффект дает переход на долота большого диаметра, что позволяет увеличить затрубное пространство и улучшить очистку скважины. Повышенный выход крупных фракций должен учитываться и при определении необходимой скорости движения воздуха. При этом концентрация буровой мелочи в потоке должна быть в пределах Расчет расхода воздуха на продувку скважины может производиться по данным ситового анализа или по прогнозируемому распределению буровой мелочи по крупности.

Параметрический ряд буровых долот режущего типа, охватывающий диаметр скважин от 160до280мм, разработанный сучетом создания оптимальныхусловийразрушения породы на забое в соответствии с требованиями технологического процесса, обеспечивает снижение энергоемкости и увеличение скорости бурения в мерзлыхмассивах пород. Работарежущих долот по принципу крупного скола при бурении кимберлитовповышает сохранностькристаллов алмазов.

На основании проведенных исследований взаимодействия инструмента с забоем и способов очистки призабойной зоны от буровой мелочи были сформулированы основные требования к конструкции режущего бурового инструмента и разработаны принципы выбора и расчета параметров режущих долот, положенные в основу создания конструкций нового режущего бурового инструмента и параметрического ряда долот.

Параметры режущего долота должны обеспечивать как рациональный режим разрушения, так и эффективное удаление буровой мелочи из приза-бойной зоны. К параметрам, оказывающим влияние на показатели бурения, относятся: тип режущего инструмента, его геометрия, сетка резания, схема расположения резцов, размеры и форма корпуса долота, аэродинамические характеристики инструмента. Долота могут армироваться съемными коронками со сплошной режущей кромкой, либо сменными резцами. Применение долот со сплошной режущей кромкой ограничивается крепостью пород до 5

по шкале проф. М.М. Протодьяконова. Инструмент со сменными резцами обеспечивает варьирование сетки резания и линий контакта с забоем, благодаря чему расширяются возможности использования режущих долот в породах повышенной крепости. Резцы работают в тяжелых условиях, что предъявляет особые требования к их надежности. Возможно использование стандартных серийно выпускаемых резцов, имеющих высокое качество изготовления и сравнительно низкую стоимость. Наиболее приспособлены к условиям работы долота резцы с коническими хвостовиками, лезвие которых армировано пластинами твердых сплавов ВК-6В или ВК-8В.

Аналитическими расчетами установлены величины вылета режущей кромки резца и угла его установки в корпусе долота. Для уменьшения износа резцы должны быть установлены под углом а к радиусу вращения

где - вылет режущей кромки резца; - длина головки; - радиус вращения резца.

По опытным данным углы резаная и передний угол рационально принимать:

- для мягких пород 5 = 60 - 65°; (р= 0 -10°;

- для пород средней крепости

Сетка резания характеризуется количеством резцов, числом линий резания и их взаимным расположением. От ее параметров зависит качество обработки забоя и стойкость резцов. Взаимное расположение резцов в корпусе долота и построение сетки резания должны обеспечивать уравнивание моментов сил, возникающих в результате взаимодействия резцов с забоем. На основе аналитического расчета получены уравнения равновесия системы сил, оказывающих воздействие на долото:

(1)

где угол установки резца к радиусу вращения; - угол скалывания породы при взаимодействии с режущей кромкой долота; /] - коэффициент трения; И - толщина срезаемой стружки; Ь - ширина режущей кромки резца; к - коэффициент, характеризующий хрупкость породы; С - предел прочности породы на сжатие; - усилие подачи инструмента на забой; - крутящий момент, передаваемый буровым ставом долоту; - ширина торцевой пло-

щадки износа резца; - величина превышения резца по отношению к смежным; - радиус вращения резца.

На основании изучения процессов взаимодействия инструмента с забоем и исследования влияния способов очистки скважины от продуктов разрушения сформулированы основные принципы конструирования параметров бурового инструмента. Параметры долота должны обеспечивать не только эффективное разрушение породы, но и своевременный режим очистки призабойной зоны. На эффективность разрушения породы на забое скважины оказывают влияние геометрия инструмента, сетка резания и расположение резцов. Рациональным является вариант сетки резания с выборочным дублированием резцов в линиях резания и сплошной схемой обработки забоя. Оптимальная величина превышения резцов друг над другом К? >0,5 -(/¡ Н/п. Здесь (р - угол опережения предыдущего резца; - величина подачи на забой за один оборот. На режим удаления буровой мелочи из скважины влияют схема расположения резцов по диаметру, размеры и форма корпуса долота. При продувке скважины воздухом рационально трех-, четырехлучевое расположение резцов и максимально возможная величина продувочных окон. При бурении мягких пород с большими скоростями подачи и повышенным выходом крупных фракций на передний план вступает процесс очистки скважины от буровой мелочи.

Верхний предел частоты вращения, в зависимости от свойств пород, рационально ограничивать Дублирование резцов в линиях реза-

ния приводит к уменьшению глубины стружки, снижению крупности буровой мелочи, повышению энергоемкости процесса разрушения. При наличии разрыва сплошности забоя и образовании дополнительных обнаженных поверхностей эффективность разрушения режущим инструментом значительно повышается.

Формы и размеры корпуса влияют на прочность и стойкость долота, эффективность удаления буровой мелочи из призабойной зоны. Для бурения хрупких пород желательно применять центральное продувочное отверстие, диаметром 30 - 40 мм, влажных - боковое, чем обеспечивается лучшая очистка периферийной части забоя. Расстояние от края канала до забоя скважины рекомендуется принимать равным . Такое расстояние устраняет образование встречных вихревых потоков.

Режущие долота работают по принципу крупного скола породы с поверхности забоя с извлечением твердых включений без дополнительного их разрушения. Благодаря этому, как показывают лабораторные и промышленные испытания, обеспечивается повышенная сохранность кристаллов алмазов при бурении взрывных скважин по кимберлитам. Применение режущих

долот взамен шарошечных дает увеличение выхода крупных фракций пород в 2,0 - 2,5 раза. В условиях алмазодобывающих карьеров это обеспечивает повышение сохранности кристаллов алмазов ~ в 1,4 раза.

Изложенные принципы явились основой для разработки параметрического ряда режущих буровых долот диаметром 160 - 280 мм для бурения скважин в условиях массивов мерзлых пород. Основные параметры и конструктивные особенности долот типа РД приведены в табл. 1. В качестве примера на рис. 1 приведена конструкция режущих долот и сетки резания.

Разрушениезабоякомбинированнымрежуще-шарошечным инструментом сопровождается высокочастотными колебаниями долота; приэтом формирование динамическихнагрузокнарежущем и шарошечном органахопределяетсявеличинойусилияподачиназабойи частотой вращения долота, которую целесообразно поддерживать в пределах 2,5 с1 при величине осевогоусилия до 100кН. Взависимости отусловий бурения долото автоматически выбираетрациональный способвоздей-ствия назабой породоразрушающих органов:режущим способом-пр^< 6; комбинированным- /=6 — 12 пошкалепроф. М.М. Протодьяконова. Разработаннаяматематическаямодель процесса ирезультатыэкспе-риментальных исследований с достаточнойточностьюподтверждают этизакономерности.

В условиях сложноструктурных, перемежающихся по крепости пород наибольшая эффективность бурения достигается применением комбинированных режуще-шарошечных долот. Исследования работы комбинированных долот проводились в лабораторных условиях на специально изготовленном стенде. Забой имитировался специальными блоками породы различной крепости. Регистрация варьируемых параметров производилась комплектом виброизмерительной аппаратуры типа ВИ6-5МАД, тензостанцией СТИЛ-НАТИ с записью показателей на осциллограф Н-115.

В процессе проведения экспериментов частота вращения долота изменялась от 0,83 до 2,5 с"1, усилие подачи на забой от 34 до 100 кН, крепость буримого блока - от 3 до 14 по шкале проф. М.М. Протодьяконова, усилие предварительного поджатая режущего органа долота - от 5 до 13 кН. Информация, полученная в результате эксперимента, имеющая стохастический характер, обрабатывалась на ЭВМ по специальному алгоритму.

Конструктивные особенности (назначение) 1 Масса, кг 1 а в а ^ » о о ^ о ^ г ^ 1 1 1 Р? Р Стойкость корпуса . долота, м "111 ¡1 р ш 1Р Скорость бурения, м/мин: механическая техшпсская 1 Число резцов 1 Число линий резания 1 | Тип резцов Расположение резцов по диаметру Диаметр буримой скважины, мм Параметры

Для бурения скважин со и! некоп невм этической очисткой с Оч и* С С* О о 1л Ъа и о & до 1,5 до 0,6 с* 1 о о 0\ о РД- 160ШП Я а За О Ь О Н

Опитые конструкции Долот 00 Ю ю ю О -О -0 О и» о 0.02 | ! до 3000 1 § -а ДО 1.2 ДО 0,7 00 Оч И-902 ¡8 * Л» » ^ о о 1РД" 190

К) М м ю ю 1— «о о о I 0,02 § •о ДО 1,2 ДО 0,7 ОС -о РК-8Б 4- лучевое к» 1РД-215.9

Обтекаемый корпус. Ступенчатое расположение забоя. Полу блокированный ряд. Породы повышенной влажности и« К) ЮМ — о ы ©\ 4* N1 о о ы до 3000 § до 2,5 до 1,5 ОО РК-8Б л Ъ о 7 К) сл ЗРД-215,9

Аналогично РД-215,9 ы Ю К» К) -и и» -а и) о ^л 0,03 I до 2000 ь о •о ДО 1,5 ДО 0,6 00 РК-8Б 4й лучевое 4А РД-243

Наклонное распмтав-нне продувочных каналов. Породы повышенной влажности К) \о м к> ю «к и> о Ъ до 3000 § •о до 1,2 ДО 0,7 00 РК-8Б Я «Э л г ю 4* 1РД- 1 244,5

Сплошное лезвие. Пород* повышенной влажности Меньше« сопротивление движению воздуха 99 Ю 1— м 00 Ю (л о до 2000 | в 4ь до 1,5 ДО 0,9 ' • Лопасть Л ^ п * 01 N5 49> 2РД-244,5

41фодуъ- канала. Возможность работы с твердыми включениями пород. Обычный температурный режим ы К) К> ю 4=. и» -О оо о I 0,03 1 | до 3000 | Й ДО 1,5 до 0,9 О 00 РК8Б 4* лу-1 чевое к; 4* «VI ^ и, 1

В условиях крепких включений. Граеийно-галечные породы повышенной влажности о ГО ГО (О и> 4к | 0.03 I § до 2,0 до 1,2 00 -о ШБМ2С 3- лучевое Ю 4^ 4РД-244,5

Прямая и обратная реверсивная продувка скважины. В породах склонцых к налипанию К) М Ю 4ь 4* -О О О о о ы до 2500 § >-4 до 2,0 до 1,0 о 00 V Я й от 4* лучевое к; 4* 5РД-244,5

Большая высота, масса. Иной тип сменных резцов. ю 00 (О Ю Ы 4* Ы Ю ^ Ю О 0,03 1 до 3000 и о -о До 2,0 До 1,2 чО 00 | И-90В л *- о о л Г ►о м £ ^ ■ Ьа (л V К

Литой обтекаемый корпус. Глухие посадочные гнезда резцов ГО ЮМ -о а* О О о о и» (Л ! до 3000 | •о до 1,05 до 0,47 00 £ ^ л и Ы -О о РД-269.9Э

Меньшая высота корпуса. ы (О Ю ьо сл ^ О О (О о о ' до 2000 в до 1.5 до 0,9 V© -о О -С ^ а> ® ь. 0 и ю 1

Увеличены размеры проходных окон м СП ы ю ю >-а о\ сч О О 4к о о ы до 3000 § -о ДО 1,5 до 0,9 о 00 | ШБМ2С 4- лучевое (О <1 О 1 1РД- 1 269,9

Увеличено затрубное пространство и> о М МЮ 00 а\ О УС N 0,03 [ до 3000 в Ь ь о о О — 'с О» о РБ-1Э а* ы 00 о РД-280

Рис. 1 Режущие долота для бурения с продувкой. а-ЗРД244,5; б-РД-269,9; в и г- сеткирезания.

Обработка экспериментальных данных позволила установить, что работа шарошечного органа на забое сопровождается значительными динамическими нагрузками. Математическое ожидание ускорения корпуса долота в зависимости от условий и режимов бурения находится в пределах а среднеквад-

ратическое значение его достигает В результате исследований функ-

ций спектральной плотности ускорений корпуса долота выделены две основные полосы частот колебаний - низкочастотная 2м>о = 8-24 рад/с и высокочастотная Сопоставлением геометрических и кинематических параметров работы долота установлено, что низкочастотный спектр обусловлен двойной оборотной частотой кратной числу шарошек и частоте вращения долота. Эти частоты возникают в системе в результате неоднородности свойств разрушаемого массива, разновысотности шарошек, люфтов подшипников при их износе. Высокочастотные колебания обусловлены частотой от перекатывания шарошек по забою. Преобладающими являются высокочастотные колебания, а динамика работы инструмента зависит, в первую очередь, от сочетания усилия подачи на забой и частоты вращения долота. При бурении комбинированными долотами целесообразно увеличивать частоту вращения до при одновременном повышении усилия подачи на забой до 100 кН.

Автокорреляционная функция ускорения корпуса долота с достаточной точностью аппроксимируется выражением

Л, {*) = !>, {А, ехр(- а, ^мД г + а, Д'ЛиД |т|]+ + Аг ехр(-а2]г||С(»792г + а2Д2'&яД2|г|]}, где - дисперсия ускорения; А1+А! =1; а,,а2,Д,Д2- коэффициенты корреляционной функции. Соответствующая функция спектральной плотности А, «,(ог,2 + Д2) | Лга2(«22 + Д2)

(2)

(и/2 + Д2 + а,) -4Д>2 (я2 + Д2 +аг2) -4Д>2

(3)

где - текущая частота;

Коэффициенты аппроксимирующего выражения (3) вычислены на ЭВМ для различных условий и режимов бурения. Например, при бурении породы крепостью при усилии подачи на забой кН, частоте вращения долота и предварительном поджатии рабочей пружины

с'. Используя аппроксимирующее выражение (2), находим уравнение для

определения количества выбросов исследуемой функции за определенный, наперед заданный уровень , в период времени

С помощью (4) при gl = 0 производится оценка ресурса работы элементов конструкции долота по количеству циклов знакопеременной нагрузки, определяющему усталостный их износ при различных параметрах режимов и изменяющихся условиях бурения.

В результате исследования работы режущего органа комбинированного долота установлена величина смещения его относительно шарошек, зависимость смещения от условий и режимов бурения, а также произведен анализ частотных характеристик колебаний режущего органа. Проведенные исследования позволили произвести оценку работоспособности режущего органа при различных условиях бурения и разработать рекомендации по повышению работоспособности и долговечности режущего органа и долота в целом.

В процессе экспериментов получены реализации смещения режущего органа, которые представляют собой стационарные случайные функции времени, и рассчитаны их статистические характеристики - математическое ожидание, дисперсия, функция спектральной плотности и нормированная автокорреляционная функция (рис. 2).

Анализ полученных статистических характеристик показывает, что средняя величина относительного смещения режущего органа, оцениваемая математическим ожиданием в зависимости от условий бурения, изменяется от 3 до 8 мм. Максимальное смещение достигает 10 мм, а дисперсия-2,5 мм2.

Используя факторный план эксперимента в виде греко-латинского квадрата, получена зависимость смещения режущего органа от условий и режимов бурения

где - усилие подачи на забой, - усилие предварительного поджатая ре-

жущего органа, - крепость породы. Ввиду того, что смещение режущего органа и усилие Рк на нем связано отношением ^ + ^ (где _ жесткость пружины долота), величина является непосредственным критерием оценки нагрузки на режущем органе. Проверка сходимости экспериментальных значений и расчетных, полученных по (5) в пределах значений факторов, ограниченных планом эксперимента, показывают, что погрешность не превышает 20%.

Рис. 2. Нормированные корреляционные функции ¿".¡(г) и функции спектральной плотности смещений режущего органа при бурении породы крепостью/= 8.

Исследования функции спектральной плотности позволили выявить две основные полосы частот колебаний режущего органа - 2м>о - 8-24 рад/с и = 126 - 485 рад/с, при этом преобладающими являются низкочастотные колебания, а высокочастотные имеют место лишь при бурении пород крепостью f > 8.

Установленные закономерности формирования динамических нагрузок на породоразрушающих органах комбинированного долота позволили определить рациональную область его применения и пути повышения работоспособности. Анализ статистической и динамической нагруженности режущего органа подтверждает, что наиболее рациональной областью его работы являются породы крепостью /< 6. При крепости /= 6 - 12 целесообразно использовать одновременное воздействие на забой шарошечным и режущим породоразрушающими органами, а при /> 12 - шарошечным. Результаты исследований свидетельствуют о необходимости разгрузки режущего органа при бурении крепких, неоднородных пород с целью предотвращения его аварийного износа. Разработано долото, отличающееся возможностью принудительного отвода режущего органа от забоя при бурении неоднородных пород, представленных гравийно-галечной смесью или конгломератами (рис. 3).

Для выбора динамических параметров долота и проверки его работоспособности составлена математическая модель динамической системы комбинированного долота, с помощью которой произведено исследование его работы в различных режимах нагружения. При усилиях на долоте, меньших величины предварительного поджатая пружины разгрузки, колебательное движение системы описывается уравнением

Здесь Хд(1) - смещение долота; Х^) - смещение коронки; тд и тс,- масса долота и бурового става; Н[ - модуль силы сухого трения в направляющих режущего органа; Ск - жесткость пружины долота. Производя линеаризацию уравнения (6) и преобразуя его, получаем коэффициент передачи амплитуды колебаний

(6)

где \ис - собственная частота долота; w - частота возмущающей силы; А и Ак - амплитуда движения долота со ставом и режущего органа. Решая уравнение (7) относительно Лд /Л,, и приводя его к канонической форме, имеем

Решения (8) получены на ЭВМ и по ним построены амплитудно-частотные характеристики (рис.4), показывающие, что демпфирующих сил сухого трения в системе недостаточно для обеспечения безрезонансных режимов работы. Зарезонансная область работы достигается при условии — >1,5.

В варианте работы долота с участием пружины разгрузки движение системы описывается дифференциальными уравнениями

■>с*с (')+СР к (')" *л (1)Ьигяфс ('Ь ©]= 0

тдхд(/)+Ср [хд (*)-хс (<)]+ Сх [хд(/)-хх (?)]+ + Н2 (/) - хс (г)]+ Я, 5щп[хд (/)-*, (/)]= О

(9)

Здесь - смещение бурового става; - жесткость пружины разгрузки; - модуль силы трения в подвижном соединении долота и бурового става.

Преобразуя выражение (9), получаем передаточные функции от режущего органа к долоту и к буровому ставу

Здесь

яус/Ад -Ак /

т I Ад - Ас I

гармонические коэффициенты

линеаризации, Р - оператор Лапласа.

Решая характеристическое уравнение системы (10), получаем выражение для определения резонансных частот

тдСр +тс(Ск + тс(Ск + СР)]2 -4тстдС,,Сг

2 тстд

Рис. 3. Комбинированное долото с принудительной разгрузкой режущего органа 1 - долото; 2 - шарошка; 3 - ниппель; 4

- муфта; 5 - пружина разгрузки; 6 -втулка; 7 - рабочая пружина; 8 - гайка рабочей пружины, 9 - режущий орган долота; 10 - гайка пружины долота; 11

- ограничительные штифты; 12 - пружина захвата режущего органа; 13 -поршень; 14 - захват

Л

Аа

^•ЦЯ!

1

¿•С,1С > (//// ш// 'Ж УМ- ш I

3,9 1,1

Рис. 4. Амплитудно-частотные характеристики системы

Ад - амплитуда смещения долота; Ак- амплитуда смещения коронки;

- частота возмущения; - собственная частота долота; г - коэффициент сопротивления

Таблица 2

Техническая характеристика параметрического ряда режуще-шарошечных долот

Т ип долота

Показатели РШД-190 РШД-215,9 1 РШД- 215,9 РШД-244,5Т 1РШД-244,5Т 1РШД-244,5К РШД-244,5ТЗ

Диаметр скважины, мм 190 216 216 245 245 245 245

Тип резцов ШБМ2С ШБМ2С ШБМ2С ШБМ2С

(РК-8Б) (РК-8Б) (РК-8Б) (РК-8Б)

Тип шарошек СТ СТ СТ Т Т К ТЗ

Число резцов - - 5 - 6 6 6

Число линий резания - - 5 - 6 6 6

Скорость бурения,

м/мин:

механическая До 1,0 до 1,2 до 1,5 до 1,2 до 1,5 до 1,5 до 1,5

техническая До 0,6 до 0,7 до 0,9 до 0,7 до 0,9 до 0,9 до 0,9

Крепость пород 7-12 до 6 - 12 6-12 6-12 7-12 8-12 7-14

Стойкость, м:

режущего органа до 600 до 600 до 2000 до 600 до 2000 до 2000 до 2000

шарошек До 1500 до 1600 до 1600 до 1600 до 1600 до 1600 до 1600

Расход резцов, шт/м - - 0,012 - 0,014 0,014 0,014

Основные размеры, мм:

высота 275 280 285 322 327 327 327

Диаметр по шарошкам 190 216 216 245 245 245 245

Масса, кг 23 26 27,5 33 35 35 35

Экспериментальные исследования показали устойчивость работы комбинированного долота с принудительной разгрузкой режущего органа в динамическом режиме.

Теоретические изыскания и результаты выполненных экспериментов позволили разработать параметрический ряд режуще-шарошечных долот типа РШД, технические параметры которых представлены в табл. 2. Долота прошли широкую апробацию в условиях угольных, россыпных и алмазоруд-ных месторождений полезных ископаемых. Долото РШД-244,5ТЗ принято к производству Московским экспериментально-механическим заводом.

Повышение стойкости шарошечных органов бурового инструмента должно обеспечиваться автоматической системой смазки опор долот. Принцип подачи смазки может быть решен как за счет использования специальных лубрикаторов с консистентной смазкой, так и применением системы смазки посредством воздуха, подаваемого на продувку скважины. Использование смазки обеспечивает, наряду с двукратным повышением стойкости долот, увеличение скорости бурения за счет снижения потерь мощности на трение и поддержание необходимого температурного баланса на забое скважины, способствующего более эффективному удалению продуктов разрушения.

Стойкость бурового инструмента оказывает значительное влияние на технико-экономические показатели процесса бурения. При правильно выбранных параметрах инструмента и режиме бурения преждевременный выход шарошечных долот из строя обусловливается, как правило, износом подшипников и заклиниванием шарошек на опорах. До 80 % отказов шарошечного и комбинированного инструментов связано с преждевременным выходом из строя шарошек по причине отсутствия смазки. Для повышения работоспособности шарошечных органов долот рационально применение принудительной смазки. Система смазки должна обеспечивать автоматичность подачи масла к опорам в процессе бурения, быть удобной в эксплуатации и автономной в работе. Применение систем автоматической смазки обеспечивает увеличение стойкости долот более чем в 2 раза при интенсификации процесса бурения. Обзор и анализ конструкций существующих систем смазки опор долот выявил необходимость создания экономичных и надежных лубрикаторов для подачи в опоры консистентной смазки или воздушно-масляной эмульсии.

Конструктивные проработки и лабораторные исследования работы режущего органа комбинированного долота показали целесообразность использования его в качестве привода для подачи смазки в опоры шарошек. Экспериментально определенные размеры смещений режущего органа позволили обосновать параметры лубрикаторов для консистентной автоматической смазки опор шарошечных органов комбинированных долот. При каждом осевом перемещении режущего органа порция смазки выдавливается к опорам шарошек (рис. 5). Использование таких конструкций лубрикаторов в долотах 2РШД-215,9 в условиях карьеров ПО «Востсибуголь» доказали свою работоспособность и надежность. Применение комбинированных долот с автоматической консистентной смазкой опор за счет повышения стойкости долот увеличило проходку в 2,5 раза, а механическую скорость бурения - на 38 % по сравнению с серийными шарошечными долотами.

На основе анализа известных конструкций разработаны и созданы устройства для автоматической принудительной смазки (УАС) опор шарошечных долот воздушно-масляной эмульсией (рис. 6). Устройство имеет масляный резервуар, расположенный в корпусе штанги бурового инструмента, пускорегулировочное и направляющее устройство. Конструкция автономна в своей работе, не требует переделки станка и позволяет использовать серийно выпускаемые долота.

Устройства для автоматической смазки опор шарошечных долот успешно прошли опытно-промышленную эксплуатацию в условиях карьеров угольных, рудных и россыпных месторождений. Разработано техническое задание на серийное изготовление системы автоматической смазки. Предлагаемые конструкции отличаются надежностью и экономичностью в работе.

Вусловияхмноголетнемерзлыхпородвыбор и обоснованиерацио-нальной областиприменения бурового инструмента должныпроизво-дитьсяпокритериюминимальнойэнергоемкостипроцессаразрушения при поддержаниитемпературного баланса впризабойнойзоне изатруб-номпространстве, обеспечивающего эффективный вынос буровоймело-чи. Критерием совершенства принятого способаразрушенияпородназа-бое скважины служит гранулометрический состав буровоймелочи.

Гранулометрический состав буровой мелочи наиболее полно отражает

эффективность средств и способов проведения скважин в условиях массивов

мерзлых пород. Сравнительный гранулометрический состав буровой мелочи

30

Рис.5 Комбинированное долото с лубрикатором 1 -маслянный резервуар;

2-лубрикатор;

3-толкатель;

4-пружина долота;

5-смазкоподающий канал;

6-шарошечный орган;

7-режущий орган.

Рис.6 Устройство для автоматиче-кой смазки опор шарошечнь долот.

1-штанга;

2-маслянный резервуар;

3-пускорегулирующее устройство;

4-направляющее устройство;

5-долото;

6-смазкоподающий канал.

может служить критерием совершенства принятого способа разрушения пород. По нему можно качественно и количественно оценивать эффективность процесса бурения, поскольку на основе гипотезы Риттингера величина

нальна энергии, затраченной на ее разрушение. Энергоемкость процесса разрушения V/е - 1Уа / • й'. Здесь Шо - коэффициент пропорциональности, зависящий от параметров инструмента; для режущего долота типа РД с острым резцом -

В распределении буровой мелочи по крупности наблюдается устойчивая закономерность. Она описывается уравнением

При известном ситовом анализе параметры распределения т и с1о определяются по специальной программе на ЭВМ. Программа позволяет прогнозировать гранулометрический состав буровой мелочи для конкретной породы, заданных параметрах инструмента и режимах бурения. Прогнозирование распределения буровой мелочи по крупности описывается уравнением

Параметр прогнозированного распределения т зависит от характера буримой породы, для песчаников т =0,604. Параметр распределения А зависит от типа и конструкции бурового инструмента: для режущих долот типа РД -А = 0,6; для комбинированных долот типа РШД —А = 0,3.

Крупность буровой мелочи оказывает влияние и на поддержание теплового баланса в забое скважины, который определяется качеством и своевременностью удаления буровой мелочи из забоя скважины. Результаты выполненных исследований показывают, что с уменьшением размеров частиц породы интенсивность теплообмена растет.

Нормализация температурного режима в скважине при бурении массива мерзлых пород с продувкой может быть обеспечена путем применения режущих и режуще-шарошечных долот, режущее лезвие которых осуществляет более крупный скол породы на забое в сравнении с шарошечными долотами, что существенно снижает количество теплоты, выделяемой при разрушении забоя. Увеличение крупности частиц буровой мелочи уменьшает эф-

удельной поверхности образующейся буровой мелочи Б (м2/м3) пропорцио

(14)

(15)

фективность теплообмена в затрубном пространстве и предотвращает возможные нарушения очистки забоя скважины.

Таким образом, можно считать, что гранулометрический состав буровой мелочи является основным критерием оценки совершенствования принятого способа проведения скважин в массивах мерзлых пород, характеризующим эффективность и энергоемкость разрушения пород на забое.

Новаятехнология бурения скважин в сложноструктурныхмерзлых массивахс использованием специальногопородоразрушающего инструмента, охладителей воздуха и системпринудительной смазки опор долот обеспечиваетрешениепроблемыповышенияэффективности ведения буровзрывныхработна предприятияхСевера.Разработанныйпас-портновойтехнологии буренияявляется основнымруководящим доку-ментомпри подготовке скважин вусловияхмерзлыхпород.

Процесс бурения скважин в условиях мерзлых сложноструктурных массивов пород состоит из разрушения породы и очистки забоя от продуктов разрушения. Доказано, что разрушение забоя в пределах крепости пород до 7 по шкале проф. М.М. Протодьяконова более экономично проводить режущим инструментом типа РД. При этом обеспечивается меньшая энергоемкость процесса разрушения, повышенный выход крупных фракций, сохранность целостности кристаллов алмазов в случае бурения по кимберлитам. Для реализации этих возможностей разработан параметрический ряд режущих долот типа РД и налажено их производство; они успешно используются на предприятиях Севера. Проходку взрывных скважин в мерзлых массивах переслаивающихся пород крепостью 7-12, рационально осуществление режуще-шарошечным инструментом типа РШД. Комбинированные долота, сочетающие режущий и шарошечный рабочие органы, в зависимости от изменяющейся крепости массива, автоматически выбирают рациональный способ разрушения пород одним, или несколькими рабочими органами. В более мягких породах работает режущий инструмент, в породах повышенной крепости, при увеличении усилия подачи в работу вступает шарошечный инструмент. При этом следует иметь в виду, что при разрушении мерзлых пород режущим или комбинированным буровым инструментом, эффективность бурения скважины зависит от своевременного и полного удаления из забоя продуктов разрушения. Выделение тепла за счет разрушения породы и пере-

дачи от продувочного потока приводит к оттайке массива и продуктов разрушения, дестабилизируя процесс бурения.

Количество тепла, выделяемое при разрушении забоя, распределяется между элементами призабойной зоны и затрубного пространства. Поскольку скорость бурения значительно выше скорости распространения тепла и в силу того, что породы обладают низкой теплопроводностью, образующаяся теплота распределяется между частицами буровой мелочи Q" и породоразру-шающим инструментом <2', а температура продувочного воздуха изменяется от взаимодействия с ними, т.е.

Для нормализации температурного режима призабойной зоны скважины и исключения оттайки пород необходимо соблюдение условия, при котором температура поверхности частиц буровой мелочи и долота не превышала бы О °С. Для этого необходима подача на забой продувочного воздуха, имеющего отрицательную температуру. Значение температуры, требуемой для охлаждения продувочного воздуха, можно выразить зависимостью

. 1000 х // л К, В ---

Л

где N - подведенная мощность к забою скважины, кВт; К; - коэффициент, учитывающий потери тепла; - площадь долота, - плотность пород, кг/м3;

- удельная теплоемкость пород, - механическая скорость

бурения, м/с; а/ - коэффициент теплообмена между долотом и продувочным воздухом,

Для нормализации температурного режима буровой мелочи необходимо охладить воздух, поступающий на продувку забоя скважины, до температуры минус 3 °С. В регионах с распространением многолетней мерзлоты, где на холодное время приходится 8-9 месяцев в году, наиболее простым и целесообразным является охлаждение потока воздуха путем теплообмена его с низкотемпературным атмосферным воздухом. Для стабилизации температурного режима при бурении разработаны специальные батарейные и радиаторные охладители, параметры которых выбраны с учетом происходящих теплообменных процессов. Температура воздуха на выходе из теплообменника

(12)

где I') - температура потока сжатого воздуха на входе в теплообменник, °С; К4 - коэффициент теплопередачи; - наружная площадь теплообмена, средняя температура воздуха внутри труб теплообменника; - средняя температура наружного воздуха; - расход воздуха; - удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг °С).

Испытания свидетельствуют, что применение теплообменников позволяет снизить температуру продувочного воздуха до минус 8-15 °С. Эксплуатация установок охлаждения воздуха проведена в условиях Депутатского ГОКа, в комбинате «Куларзолото», ПО «Северовостокзолото», АК «Лен-золото», АК «Алроса». Применение специальных теплообменников позволило увеличить скорость бурения за счет более эффективного выноса из скважины продуктов разрушения в среднем в 1,5 раза и снизить расход долот в 1,3 раза.

Дополнительное использование в этих условиях систем автоматической смазки опор долот, которые, наряду с повышением стойкости инструмента, обеспечивают снижение потери мощности на трение, также положительно сказывается на поддержании температурного баланса в скважине.

Таким образом, новая технология, включающая применение специально разработанного бурового инструмента, средств охлаждения продувочного воздуха, устройств автоматической смазки опор шарошечных долот, обеспечивает существенное повышение эффективности проведения взрывных скважин в массивах перемежающихся по крепости мерзлых пород. Технология широко апробирована в производственных условиях и рекомендована к реализации на горных предприятиях. Всего за период опытно-промышленной эксплуатации исполнительных органов нового типа пробурено более 200 тыс. м скважин; доказана работоспособность и эффективность предлагаемых технических решений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных теоретических и лабораторных исследований, промышленных испытаний и технических разработок выполнена научно-квалификационная работа и решена проблема бурения скважин в условиях перемежающихся по крепости, сложноструктрных массивах мерзлых пород, имеющая важное хозяйственное значение для горных предприятий, работающих в регионах холодного климата. Разработаны и созданы: типораз-мерный ряд специальных исполнительных органов буровых станков, эффективные способы очистки забоя скважин от продуктов разрушения, способы повышения стойкости опор шарошечных долот.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Выявлены основные закономерности механического разрушения многолетнемерзлых пород: физики процесса разрушения исполнительными органами различных типов, характера распределения теплового баланса в призабойном и затрубном пространстве, принципа очистки забоя скважины от продуктов разрушения.

2. Обоснован, разработан и испытан параметрический ряд режущих долот, соответствующих требованиям технологического процесса, способствующих снижению энергоемкости разрушения породы и повышению скорости бурения. Доказано, что при проведении взрывных скважин режущими долотами по кимберлитам, наряду с возрастанием эффективности работ, обеспечивается повышенная сохранность кристаллов алмазов.

3. Разработана конструкция и доказана эффективность работы режуще-шарошечных долот, которые автоматически выбирают рациональный режим разрушения в зависимости от состояния перемежающихся по крепости пород разрушаемого массива. Разработан типоразмерный ряд режуще-шарошечных долот типа РШД. Долото РШД-244,5ТЗ принято к производству Московским экспериментально-механическим заводом.

4. Доказано, что применение батарейных и радиаторных охладителей воздуха обеспечивает поддержание температурного баланса в призабойной зоне и затрубном пространстве, способствует своевременному удалению

продуктов разрушения и повышению скорости бурения взрывных скважин в условиях мерзлых пород.

5. Разработанные, защищенные авторскими свидетельствами и прошедшие промышленные испытания лубрикаторы, наряду с двукратным с повышением стойкости долот, способствуют поддержанию температурного баланса в забое, обеспечивают существенный рост скорости бурения скважин в условиях мерзлых пород.

6. Результаты промышленных испытаний режущих и режуще-шарошечных долот в условиях ОАО «Востсибуголь», АК «АЛРОСА», ОАО «Северовостокзолото» и др. доказали их эффективность и надежность работы. Средние скорости бурения по сравнению с обычным шарошечным инструментом значительно возросли.

7. Обоснованы принципы выбора рациональных типов исполнительных органов буровых машин для проведения взрывных скважин в условиях перемежающихся по крепости многолетнемерзлых пород.

8. Разработаны и защищены авторскими свидетельствами режуще-шарошечные долота с консистентной и жидкой смазкой опор шарошечных органов. Использование их позволяет увеличить проходку на долото в 2,5 раза, а механическую скорость бурения - на 38 % по сравнению с серийными шарошечными долотами.

9. По результатам научных исследований и опытно-промышленной эксплуатации разработаны и утверждены Технические задания на создание комбинированного режуще-шарошечного долота, устройства для автоматической смазки опор шарошечных долот, режущего долота, специальных режущих элементов для буровых долот.

10. Разработанные исполнительные органы буровых станков нового технического уровня рекомендуются к применению в условиях мерзлых, перемежающихся по крепости массивов пород. Их применение позволяет увеличить производительность на 20 - 30 %.

11. Предлагаемые методы расчета рабочих параметров исполнительных органов рекомендуются к использованию при проектировании буровых работ, конструировании бурового инструмента, а также в учебном процессе при подготовке студентов горных специальностей.

12. Значимость научных разработок и технических решений, приведенных в диссертации, подтверждена актами внедрения результатов работы в

37

условиях АК «Алроса», ОАО «Востсибуголь», ОАО «Северовостокзолото» и др. Всего за период промышленных испытаний инструмента пробурено более 200 тыс. пог. м взрывных скважин. Налажен промышленный выпуск режущих буровых долот.

13. Новая технология проведения взрывных скважин, основанная на применении охладительных устройств и лубрикаторов в целях поддержания требуемого температурного баланса на забое и в затрубном пространстве, а также специального породоразрушающего инструмента, обеспечивает повышение скорости бурения и эффективности проведения скважин в условиях мерзлых, перемежающихся по крепости породных массивов. Паспорт новой технологии бурения принят в качестве руководящего документа подготовки взрывных скважин в условиях горных предприятий Севера.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах автора:

1. Беляев А.Е. Исследование вопросов повышения стойкости шарошечного бурового инструмента // Совершенствование техники и технологии разработки месторождений полезных ископаемых Восточной Сибири. - Иркутск, 1980. - С.74-75.

2. Беляев А.Е. Использование метода рационального планирования эксперимента при исследовании взаимодействия рабочих органов комбинированного долота // Совершенствование техники и технологии разработки месторождений полезных ископаемых Восточной Сибири. - Иркутск, 1980. - С.72.

3. Беляев А.Е., Страбыкин Н.Н., Перетолчин В.А. Исследование динамики работы и повышение работоспособности шарошечного и комбинированного бурового инструмента // Инструмент и машины выемочных и проходческих комплексов. - Новочеркасск, 1983. - С.57-65.

4. Беляев А.Е. Экспериментальное исследование динамики работы комбинированного долота // Механизация горных работ: Сб. научн.тр. / Кузбасский политехн. ин-т. - Кемерово, 1984. - С.116-123.

5. Беляев А.Е. Принципы выбора параметров режущего бурового долота // Сб. научн. тр. - Новокузнецк, 1999. - С.204-210.

6. Беляев А.Е. Принципы выбора параметров сетки резания бурового долота // Изв. ВУЗов. Горный журн. - 2000. - №1. - С.50-53.

7. Беляев А.Е. Принципы комбинированного воздействия на забой режуще-шарошечного долота // Горный журн. - 2000. - №5. - С.52-54.

8. Беляев А.Е. Анализ отработки шарошечных долот и пути повышения их стойкости. // Горный журн. - 2000. - №4. - С.50-53.

9. Беляев А.Е. Опыт бурения скважин на алмазорудных карьерах Якутии // Горный журн. - 2000. - №5. - С.19-22.

10. Коледин Ю.М., Беляев А.Е., Шеметов Ю.П. Опыт бурения взрывных скважин на карьерах НПО «Якуталмаз».- Изв. ВУЗов. Горный журнал, 1995, №3-4, С. 53-56.

11. Беляев А.Е., Волков Л.Н. Статистическая обработка экспериментальной информации, засоренной высокочастотными шумами // Повышение эффективности работы горнодобывающих предприятий Восточной Сибири: Сб. научн. тр.- Иркутск, 1984. - С. 130-133.

12. Беляев А.Е., Волков Л.Н. К оценке долговечности комбинированных режуще-шарошечных долот // Очистные и проходческие машины и инструменты. - Новочеркасск, 1988. -С.67-69.

13. Шарошечное и режуще-вращательное бурение скважин при разработке многолетнемерзлых россыпей / В.А.Перетолчин, Н.Н. Страбыкин, А.Е. Беляев, Е.В.Чудогашев. - М.: Цветметинформация, 1979. - 44 с.

14. Техника, технология и опыт бурения скважин на карьерах / В.А.Перетолчин, Н.Н.Страбыкин, А.Е.Беляев и др. - М.:Недра, 1993.-286 с.

15. Создание агрегированных исполнительных органов для бурения взрывных скважин в мерзлых сложноструктурных массивах / Н.Н.Страбыкин, А.Е.Беляев, Ю.М.Коледин, В.М.Горячкин // Изв. ВУЗов. Горный журн. - 2000. - №2. - С.112-117.

16. Перетолчин В.А., Беляев А.Е. Опыт создания и применения на карьерах новых исполнительных органов буровых станков // Горный информационно-аналитический бюллетень. - М., МГГУ, 1999.-№8. - С.123-126.

17. Беляев А.Е., Перетолчин ВА. Выбор типа и параметров резцов для режущих буровых долот // Горный информационно-аналитический бюллетень.- М., МГГУ, 1999.- №8. - С. 120-123.

18. Беляев А.Е., Страбыкин Н.Н. Анализ исследований по транспортированию буровой мелочи из скважины воздухом // Горный информационно-аналитический бюллетень-М.,МГГУ, 2002-С.37-35

19. Беляев А.Е., Страбыкин Н.Н. Характеристики транспортирования

39

потока буровой мелочи из скважины воздухом // Горные машины и автоматика. - 2002. - №7. - С.32-3 5.

20.Страбыкин Н.Н., Беляев А.Е. Направления повышения эффекгивно-сти использования и создания новой буровой техники для карьеров Сибири и Севера // Горные машины и автоматика. - 2001. - №8. - С.22-26.

21. Страбыкин Н.Н., Беляев А.Е. Состояние и пути совершенствования буровой техники нового поколения для карьеров Сибири и Северо-Востока России // Горные машины и автоматика. - 2003. - №4. - С. 5 - 9.

22.Влияние типа и параметров долот на сохранность кристаллов алмазов. / А.Е.Беляев, Ю.П.Шеметов, В.М.Горячкин и др. // Вестник ИрГТУ. -2004,№2.-С. 18-22.

23.Беляев А.Е., Перетолчин В.А., Страбыкин Н.Н. Разработка, создание и применение новых исполнительных органов буровых станков для карьеров // Проблемные вопросы регионального освоения минерально-сырьевых ресурсов Сибири: Материалы межрегион, конф. - Иркутск, 1995. - С.24-27.

24. Дойников Ю.А., Перетолчин В.А., Беляев А.Е. Геометрические параметры режущих долот со сменными резцами // Рациональное природопользование при освоении ресурсов Сибирского региона. - Иркутск, 1998. - С.69-76.

25.Проблема повышения эффективности бурения скважин на карьерах Сибири / В.А.Перетолчин, Н.Н.Страбыкин, А.Е.Беляев и др. // Перспективы развития горнодобывающей промышленности: Междунар. научн.-техн. конф.. - Междуреченск, 1994. - С.39-41..

26.Повышение эффективности бурения скважин в многолетнемерзлых породах / В.А.Перетолчин, Н.Н.Страбыкин., А.Е.Беляев, и др.- // Горная техника на пороге 21 века. - М.: МГГУ, 1996 - С.47-52.

27. Специфика и направления повышения эффективности бурения скважин в многолетнемерзлых породах / Н.Н.Страбыкин, В.М.Горячкин, А.Е.Беляев и др. // Технология и механизация горнопроходческих работ: Сб. научн. тр. - Новочеркасск, 1997. - С.106-112.

28. Беляев А.Е., Дойников Ю.А. Условия и специфика бурения скважин в многолетнемерзлых породах // Сб. научн. тр. научно-техн. конф. - Новочеркасск, 1999. - С.63-68.

29. Исследование работы режущих долот при бурении скважин в мно-голетнемерзлых породах / А.Е.Беляев, В.М.Горячкин, В.А.Перетолчин и др. // Техника и технология разработки месторождений полезных ископаемых:

40

Межвуз. научн.-техн. сб. - Новокузнецк, 1997. - С. 13-18.

30.Опыт создания и применения исполнительных органов буровых станков для карьеров / В.А.Перетолчин, Н.Н.Страбыкин, А.Е.Беляев и др. // Перспективы развития горнодобывающей промышленности. - Новосибирск, 1995. -С.28-30.

31.Страбыкин Н.Н., Беляев А.Е., ЧерныйА.А. Работы по созданию исполнительных органов буровых станков для карьеров / Материалы Всероссийской научно.-практ. конф. - Санкт-Петербург, - 2004.- 5с.

32.А.С. 474597 СССР, МКИ Е21В 9/10. Лубрикатор для смазки опор шарошечных долот / В.А.Перетолчин, А.Е.Беляев, Е.В.Чудогашев, В.М.Горячкин, Ю.П.Шеметов (СССР). - №2003958/22-3; Заявлено 13.03.74; Опубл. 25.06.75, Бюл. №23. - 1 с.

33. А.С. 585267 СССР, МКИ Е21В 9/02; Е21В 9/10. Комбинированное шарошечно-лопастное долото / В.А.Перетолчин, А.Е.Беляев, Ю.П.Шеметов, Н.Н.Страбыкин, Е.В.Чудогашев (СССР). - №2113371/22-03; Заявлено 13.03.75; Опубл. 25.12.77, Бюл. №47. - 1 с.

34.А.С. 723088 СССР, МКИ Е21В 9/02; Е21В 9/10. Шарошечно-лопастное долото / В.А.Перетолчин, А.Е.Беляев, Ю.П.Шеметов, Я.Н.Долгун, Н.Н.Страбыкин (СССР). - №2694120/22-03, Заявлено 29.11.78; Опубл. 25.03.80, Бюл. №11.-1с.

35.А.С. 1089230 СССР, Шарошечно-лопастное долото / А.Е. Беляев, В.А. Перетолчин, Ю.П. Шеметов, Я.Н. Долгун, Н.Н. Страбыкин, В.Н. Кису-рин (СССР). - №3530644/22-03; Заявлено 04.01.83; Опубл. 30.04.84, Бюл. №16.-1с.

36.Пат. МНР № 1082. (МКИ. Е21В). Буровое долото. Улан-Батор; Опубл. 21.02.91 / А.Хайдав, В.А. Перетолчин, А.Е.Беляев и др.

Пдписано в печать 18.04 0!>- Формат 60x84 1/16.

Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 20 Уч.-изд.л. 2,0 Тираж № экз.Зак.5^.

ИД №06506 от 26.12.2001 Иркутский государственный технический университет 664074, Иркутск, ул.Лермонтова, 83

OS. 01-OS. 06

(

1 <'

lili!

J

I

\#l¡

; P -,

Введение

Глава I . Состояние изученности проблемы. Методические основы, цели и задачи исследований; 12;

1.1. Природно-климатические особенности региона Сибири и Севера страны. Специфика строения и особенности разрушения массива мерзлых пород

1.2. Обзор исследований по оценке состояния температурного режима скважины при бурении мерзлых пород

1.3. Обзор и анализ исследований по динамике работы шарошечных органов долот

1.4. Анализ разработок и исследований по созданию специальных исполнительных органов для бурения скважин в условиях многолетнемерзлых: перемежающихся по крепости пород

1.4.1. Исследования по транспортированию буровой мелочи из скважины воздухом

1.4.2. Исследования по созданию специальных охлаждающих устройств ■

1.4.3. Исследования по созданию режущих долот для бурения с продувкой

1.4.4. Исследования по созданию комбинированных долот

1.5. Цели и задачи исследований?

Глава 2. Методика проведения исследований и выполнения экспериментов 69 •

2.1. Методика и техника проведения лабораторных исследований *

2.2. Планирование эксперимента. Обработка данных и оценка их ж достоверности

2.3. Техника и методика проведения производственных испытаний и исследований;

ВЫВОДЫ

Глава 3. Исследование характера взаимодействия режущего бурового инструмента с породой и обоснование его параметров

3.1 . Факторы, влияющие на эффективность работы режущего долота

3.2. Гранулометрический состав буровой мелочи при работе режущих долот:

3.3. Оценка энергоемкости процесса разрушения породы по гранулометрическому составу буровой мелочи г

3.4. Принципы выбора параметров режущего бурового инструмента 119 3. -/.7. Геометрические параметры режущих долот со сменными резцами

3.4.2. Выбор типа и параметров резцов для режущих буровых долот *

3.4.3. Принципы выбора параметров сетки резания бурового долота

3.4.4. Принципы выбора параметров режущего бурового долота 141 3:5. Обоснование параметров и разработка конструкций режущих долот щ ВЫВОДЫ

Глава 4. Теоретические основы разработки комбинированного режущешарошечного инструмента для эффективного разрушения перемежающегося по крепости массива пород

4.1. Предпосылки к созданию комбинированного инструмента для бурения взрывных скважин в изменяющихся по крепости породах

4.2. Принципы комбинированного воздействия на забой режуще-шарошечного долота

4.3. Лабораторные исследования работы комбинированного бурового инструмента I

4.4. Математическая модель динамической системы комбинированного долота с принудительной разгрузкой режущего органа

4.5. Разработка конструкций комбинированного инструмента режуще-шарошечного типа 222' ВЫВОДЫ 236 5. Повышение работоспособности и стойкости бурового инструмента

5.1. Анализ отработки шарошечных долот и пути повышения их стойкости

5.2. Требования к конструкции бурового инструмента и возможности повышения его стойкости

5.3. Анализ систем смазки шарошечных опор долот

5.4. Повышение работоспособности шарошечного и комбинированного бурового инструмента 264 ВЫВОДЫ

Глава 6. Теплообменные условия в призабойной зоне скважины и методы нормализации процесса бурения мерзлых пород

6.1. Модель теплообменных процессов в призабойной зоне скважины

6.2. Температурный режим бурового инструмента и условия его нормализации

6.3. Температурный режим буровой мелочи и условия его нормализации

6.4. Лабораторные исследования теплообменных процессов в призабойной

6.5. Разработка конструкций и выбор параметров охлаждающих устройств для нормализации процесса бурения мерзлых пород

ВЫВОДЫ

Глава 7. Испытания и промышленная реализация результатов выполненных

Исследований

7.1. Опыт работы режущих долот на угольных разрезах

7.2. Результаты испытаний режущих долот на россыпных месторождениях Якутии и Северо-Востока страны

7.3. Промышленная эксплуатация режущих долот на карьерах АК «АЛРОСА»

7.4. Исследование работы комбинированных долот в условиях россыпных месторождений Севера и Северо-Востока страны

7.5. Исследования работы комбинированных долот в условиях алмазорудных карьеров Якутии

7.6. Опытная эксплуатация устройств, повышающих стойкость опор шарошечного инструмента

7.7. Промышленные испытания устройств, обеспечивающих нормализацию температурного режима в забое скважины

ВЫВОДЫ

Горнодобывающая промышленность является базой развития основных отраслей экономики страны, главным поставщиком сырьевых ресурсов. Горные предприятия в основном расположены в регионах Сибири и Севера страны, в зоне холодного климата с продолжительным зимним периодом и отрицательным уровнем среднегодовой температуры воздуха. Преобладающее развитие получил открытый способ разработки. Это существенно осложняет разработку месторождений полезных ископаемых, технология добычи которых связана с необходимостью проведения большого объема буровзрывных работ, на которые приходится до 30 % общих трудовых затрат. Все это обусловливает особую значимость вопросов создания и совершенствования техники и технологии ведения работ по подготовке взрывных скважин.

Процесс бурения скважин состоит из непосредственного разрушения породы и выноса продуктов разрушения из забоя. Эффективность разрушения зависит от конструкции долота, а очистка скважины - от работоспособности системы транспортирования буровой мелочи. При бурении мерзлых массивов сложного строения возникают физико-механические проблемы как с разрушением забоя неоднородных по крепости пород буровым инструментом, гак и с выдачей продуктов разрушения, которые, вследствие оттайки, налипают на стенки скважины и исполнительный орган, дестабилизируя процесс бурения.

Все это обусловливает постановку актуальной научно-технической проблемы разработки экспериментально-теоретических основ создания специальных исполнительных органов для бурения мерзлых сложноструктур-ных массивов пород. Для решения этой проблемы необходимо комплексное исследование рабочих процессов разрушения неоднородных мерзлых массивов пород и способов очистки скважины от продуктов разрушения с учетом побочных, дополнительно влияющих факторов воздействия внешней среды. Эффективность процесса бурения в условиях мерзлых и неоднородных по составу пород может быть обеспечена разработкой и созданием специальных рабочих органов буровых станков с учетом условий и специфики их эксплуатации. Решению этой проблемы и посвящена настоящая диссертационная работа.

Цель работы заключается в создании высокопроизводительных взрывных исполнительных органов буровых станков для интенсификации подготовки скважин в условиях мерзлых сложноструктурных породных массивов на предприятиях, работающих в регионах холодного климата.

Основная идея работы состоит в научном обосновании принципа разрушения мерзлых сложноструктурных пород с поддержанием постоянного температурного баланса в призабойном и затрубном пространстве, разработке и создании специальных исполнительных органов буровых станков и реализацией технических решений на предприятиях Севера.

Основные научные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Разрушение мерзлых пород буровым инструментом сопровождается образованием новых поверхностей продуктов разрушения, преодолением сил трения и изменением температурного баланса в призабойной зоне и затрубном пространстве. Тепло, образующееся в результате обработки забоя, поглощается буровой мелочью и инструментом, нарушая условия очистки скважины, дестабилизируя процесс бурения.

2. Параметрический ряд буровых долот режущего типа, охватывающий диаметр скважин от 160 до 280 мм, разработанный с учетом создания оптимальных условий разрушения породы на забое в соответствии с требованиями технологического процесса, обеспечивает снижение энергоемкости и увеличение скорости бурения в мерзлых массивах пород. Работа режущих долот по принципу крупного скола при бурении кимберлитов повышает сохранность кристаллов алмазов.

3. Разрушение забоя комбинированным режуще-шарошечным инструментом сопровождается высокочастотными колебаниями долота; при этом формирование динамических нагрузок на режущем и шарошечном органах определяется величиной усилия подачи на забой и частотой вращения долота, которую целесообразно поддерживать в пределах 2,5 с"1 при величине осевого усилия до 100 кН. В зависимости от условий бурения долото автоматически выбирает рациональный способ воздействия на забой поро-доразрушающих органов: режущим способом — при/< 6; комбинированным -f= 6 - 12 по шкале проф. М.М. Протодьяконова. Разработанная математическая модель процесса и результаты экспериментальных исследований с достаточной точностью подтверждают эти закономерности.

4. Повышение стойкости шарошечных органов бурового инструмента должно обеспечиваться автоматической системой смазки опор долот. Принцип подачи смазки может быть решен как за счет использования специальных лубрикаторов с консистентной смазкой, так и применением системы смазки посредством воздуха, подаваемого на продувку скважины. Использование смазки обеспечивает, наряду с двукратным; повышением стойкости долот, увеличение скорости бурения за счет сниженияшотерь мощности на трение и поддержание необходимого температурного баланса на забое скважины, способствующего более эффективному удалению продуктов разрушения.

5. В условиях многолетнемерзлых пород выбор и обоснование рациональной области применения бурового инструмента должны производиться по критерию минимальной энергоемкости процесса разрушения при поддержании температурного баланса в призабойной зоне и затрубном пространстве, обеспечивающего эффективный; вынос буровой мелочи. Критерием совершенства принятого способа разрушения пород на забое скважины служит гранулометрический состав буровой мелочи.

6. Новая технология бурения скважин в сложноструктурных мерзлых массивах с использованием специального породоразрушающего инструмента, охладителей воздуха и систем принудительной смазки опор долот обеспечивает решение проблемы повышения эффективности ведения буровзрывных работ на предприятиях Севера. Разработанный паспорт новой технологии бурения является основным руководящим документом при подготовке скважин в условиях мерзлых пород.

Обоснованность и\ достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечены комплексным подходом к проведению исследований, включающим в себя теоретические изыскания, лабораторные эксперименты и широкую промышленную апробацию технических решений; применением методов математического анализа; рациональным ^ планированием экспериментов; современными методами обработки информации с использованием теории случайных функций; удовлетворительной^ сходимостью результатов исследований (погрешность до 20/%); положительными результатами опытно-промышленной эксплуатации разработанных конструкций нового бурового инструмента. Технические рекомендации и разработки диссертации подтверждены результатами широких промышленных экспериментов, проведенных в условиях основных горных предприятий Сибири, Северо-Востока страны и Якутии.

Научная новизна результатов исследований:

- выявлены особенности разрушения мерзлых, сложноструктурных пород режущим и комбинированным; инструментом, а также условия эффективного удаления; буровой мелочи из призабойной зоны и затрубного пространства;

- установлены принципы выбора? рациональных параметров режущих буровых долот и типа резцов, обеспечивающих существенное снижение энергозатрат и повышение эффективности разрушения мерзлых пород;

- дано обоснование механизма разрушения забоя комбинированными долотами режуще-шарошечного типа и математическое описание: динамики процесса, происходящего на: забое: скважины при; разрушении перемежающихся по крепости пород;

- обоснованы условия автоматического выбора способа разрушения забоя комбинированным режуще-шарошечным инструментом в зависимости от крепости массива и динамики процесса разрушения;

- разработана математическая модель динамической системы комбинированного долота, позволяющая производить выбор его параметров с учетом обеспечения благоприятных динамических режимов;

- научно обоснована/целесообразность применения специальных лубрикаторов, обеспечивающих автоматическую смазку опор долот и поддержание необходимого температурного баланса в призабойном пространстве;

- обоснованы принципы и критерии: выбора эффективных исполнительных, органов буровых машин в зависимости от состояния разрабатываемого массива мерзлых пород; подтверждено; что гранулометрический состав буровой мелочи, образующийся при разрушении породы на забое, наиболее: полно характеризует эффективность процесса бурения;

Практическое значение результатов работы заключается в разработке:

- типоразмерного ряда режущих долот РД, работающих по принципу скола породы, способствующему повышению эффективности ш снижению энергоемкости процесса разрушения мерзлых пород, сохранности кристаллов алмазов;

- режуще-шарошечных долот типа РШД, работающих в режиме автоматического выбора схемы обработки забоя в зависимости от состояния перемежающегося по крепости массива пород;

- лубрикаторов для автоматической смазки опор шарошечных и комбинированных долот, обеспечивающих повышение стойкости бурового инструмента и содействующих поддержанию температурного баланса на забое скважины;

- специальных устройств охлаждения воздуха в призабойном и затруб-ном пространстве, способствующих эффективному удалению буровой мелочи при разрушении мерзлых пород;

- новой технологии бурения взрывных скважин в условиях перемежающихся по крепости массивов мерзлых пород, основанной на применении рационального типа бурового инструмента, поддержании требуемого температурного баланса на забое скважины, снижения потерь на трение в шарошечных опорах долот и дополнительного охлаждения за счет систем автоматической смазки.

Реализация результатов работы:

- разработаны, изготовлены, испытаны и внедрены на карьерах угольных, россыпных и алмазорудных месторождений режущие, комбинированные режуще-шарошечные долота, буровые режущие элементы нового типа, устройства принудительной смазки опор комбинированных и шарошечных долот, системы охлаждения продувочного агента скважины;

- организовано промышленное производство режущих долот для бурения скважин с продувкой;

- апробирована программа трехмерного компьютерного проектирования бурового инструмента «IGraft Desiner», используемая при курсовом и дипломном проектировании студентами горных специальностей;

- разработана и утверждена инженерная методика бурения взрывных скважин на алмазорудных карьерах Якутии.

Разработанные исполнительные органы буровых станков нового технического уровня применяются при бурении мерзлых сложноструктурных породных массивов и перемежающихся по крепости горных пород. Использование их в соответствующих условиях позволяет увеличить производительность станков на 20 — 30 %.

Режущие долота типа РД прошли широкие промышленные испытания в условиях предприятий ОАО «Востсибуголь», АК «Алроса», ОАО «Северо-востокзолото» и др. По результатам испытаний налажен серийный выпуск долот. Разработан типоразмерный ряд режущих долот типа РД^

Режуще-шарошечные долота типа РШД доказали свою работоспособность в условиях перемежающихся.по крепости пород, обеспечивая'сущест-венные технические преимущества по сравнению с серийными шарошечными долотами.

Разработаны и утверждены Технические задания; на создание комбинированного режуще-шарошечного и режущего долот, устройства для автоматической смазки опор шарошечных долот и специального режущего элемента для буровых долот.

Новая технология подготовки взрывных скважин, основанная на использовании специальных типов исполнительных органов буровых: машин и поддержании требуемого температурного баланса в призабойном пространстве, успешно применяется в условиях промышленных предприятий, работающих в регионах холодного климата.

За период проведения промышленных экспериментов на горных предприятиях Севера страны пробурено более 200 тыс. метров скважин. Результаты эффективности выполненных исследований и технических разработок подтверждены актами промышленных и межведомственных испытаний.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на: научно-практической конференции «Комплексное экономическое и социальное развитие Магаданской области в ближайшей и долгосрочной перспективе» (г.Магадан, 1980 г.); Всесоюзном совещании по открытым горным работам (г.Челябинск, 1982 г.); научном семинаре «Механизация и автоматизация; горных работ» (г.Новочеркасск, 1983 г.); ежегодных научно-технических конференциях Иркутского государственного технического университета (г.Иркутск, ИЛИ, 1984- 2004 гг.); Всесоюзной научной конференции «Комплексные исследования физических свойств: горных пород и процессов» (г.Москва, МГИ, 1984 г.); Всесоюзной научно-технической конференции по буровзрывным работам «Комплексная механизация ведения буровзрывных работ на горных предприятиях» (г.Красноярск, 1984 г.); тематических научно-технических конференциях по механизации горных работ г.Новочеркасск, 1983, 1988, 1999 гг.); конференциях: « Горная техника на пороге XXI века», (г.Москва, МГГУ, 1996 г.); «Перспективы развития горнодобывающей промышленности» (г.Новосибирск, 1995 г.); «Проблемные вопросы регионального освоения минерально-сырьевых ресурсов Сибири» (г.Иркутск, 1995 г.); День горняка - МГГУ (г.Москва, 1999, 2000 гг.); ежегодных научных конференциях, посвященных памяти А.А.Игошина (г.Иркутск, 2000 — 2004 гг.); научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития механизации и электрификации горного и нефтегазового производства» (г.Санкт-Петербург, 2004 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 36 работ, в том числе 2 монографии; получено 4 авторских свидетельства и патент.

Личный вклад автора: Научные обоснования иосновные технические решения, положенные в основу диссертации, разработаны, лично автором, который принимал непосредственное участие и являлся одним из основных организаторов их широкой промышленной реализации на предприятиях Севера. Основная часть технических решений защищена авторскими свидетельствами и патентом. Непосредственно автором поставлена цель диссертационной работы, разработана концепция ее достижения, обеспечена реализация всех этапов выполнения исследований и технических разработок. На всех этапах работы теоретические исследования и; основные идеи технических разработок обоснованы лично автором; С его непосредственным: участием проводилась широкая промышленная реализация результатовг технических исследований; и разработок.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, содержит 390 страниц текста, 48 таблиц, 90 рисунков и отдельного тома приложений на 147 страницах. Автор выражает искреннюю благодарность сотрудникам кафедры;горных машин;и рудничного транспорта Иркутского государственного технического университета за. непосредственную помощь в проведении сложных промышленных экспериментов. Особая признательность : в адрес j проф. Перетолчина B.Aj, заложившего основы данного на

ВЫВОДЫ

1. Разработан и апробирован на основных горных предприятиях Сибири и Севера страны параметрический ряд режущих и режуще-шарошечных инструментов для бурения взрывных скважин в условиях массива перемежающихся по крепости мерзлых пород.

2. Широкие промышленные испытания подтвердили эффективность применения буровых долот типа РД в сравнении с шарошечным инструментом в различных условиях эксплуатации:

- на угольных разрезах режущие долота обеспечивают рост скорости бурения в 1,4 — 1,5 раза, при повышении стойкости инструмента в 3,5 раза и увеличении производительности станка в 1,5 раза;

- на карьерах Якутии скорость бурения возросла в 1,6 - 1,9 раза при одновременном сокращении расхода инструмента в 10 раз.

3. Применение режущих долот в замен шарошечных дает увеличение выхода крупных фракций пород в 2,0 - 2,5 раза. В условиях алмазодобывающих карьеров это обеспечивает повышение сохранности кристаллов алмазов ~ в 1,4 раза.

4. Использование режуще-шарошечных долот типа РШД в сравнении со стандартным инструментом обеспечивает существенный рост технических показателей бурения:

- в условиях предприятий Севера и Северо-Востока страны производительность станков возросла в 3 раза при повышении стойкости инструмента в 1,7 - 3,0 раза;

- на алмазорудных карьерах Якутии зафиксировано увеличение скорости бурения в 1,4- 1,5 раза при одновременной снижении удельной теплоты призабойного пространства в1,5 - 2,0 раза за счет повышения выхода крупных фракций пород. Увеличение скорости бурения в 1,5 раза привело к снижению расхода инструмента в 2,1 раза. Средняя проходка на одно долото возросла более, чем в 3 раза.

5. За период промышленных испытаний специальных исполнительных органов пробурено более 200 тыс. пог. м взрывных скважин. Организован и налажен выпуск бурового инструмента по заказам предприятий.

6. Разработаны и прошли широкие промышленные испытания системы автоматической смазки опор шарошечных долот. Промышленная реализация технических решений обеспечивает увеличение проходки скважин режуще-шарошечными долотами в 2,5 раза, а механической скорости бурения — на 38 % в сравнении с серийным инструментом. Разработано техническое задание на создание устройств автоматической смазки опор шарошечных долот.

7. Промышленными испытаниями подтверждена эффективность новой технологии бурения скважин в массивах; мерзлых пород со стабилизацией температурного режима буровой мелочи в забое скважины. Доказана работоспособность предлагаемых устройств охлаждения воздуха, подаваемого для очистки скважины. Батарейные и радиаторные теплообменники прошли широкую промышленную проверку и внедрены на ряде карьеров и приисков. Применение их обеспечивает увеличение скорости бурения в 1,5 раза при снижении расхода долот в 1,3 раза.

8. На базе комплекса выполненных исследований разработана специальная технология бурения скважин в условиях массива мерзлых пород. Технология рекомендована для реализации в качестве инженерной методики на алмазорудных карьерах Якутии.

Заключение

В результате проведенных теоретических и лабораторных исследований, промышленных испытаний и технических разраоток выполнена научно-квалификационная работа и решена проблема бурения скважин в условиях перемежающихся по крепости, сложноструктурных массивах мерзлых пород, имеющая важное хозяйственное значение для горных предприятий, работающих в регионах холодного климата. Разработаны и созданы: типоразмер-ный ряд специальных исполнительных органов буровых станков, эффективные способы очистки забоя от продуктов разрушения, способы повышения стойкости шарошечных опор долот.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Выявлены особенности механического разрушения многолетнемерзлых пород: физики процесса разрушения исполнительными органами различных типов, характера распределения теплового баланса в призабойном и затрубном пространстве, принципа очистки забоя скважины от продуктов разрушения.

2. Обоснован, разработан и испытан параметрический ряд режущих долот, соответствующих требованиям технологического процесса, способствующих снижению энергоемкости разрушения породы и повышению скорости бурения. Доказано, что при проведении взрывных скважин режущими долотами по кимберлитам, наряду с возрастанием эффективности работ, обеспечивается повышенная сохранность кристаллов алмазов.

3. Разработана конструкция и доказана эффективность работы режуще-шарошечных долот, которые автоматически выбирают рациональный режим разрушения в зависимости от состояния перемежающихся по крепости пород разрушаемого массива. Разработан параметрический ряд режуще-шарошечных долот типа РШД. Долото РШД-244,5ТЗ принято к производству Московским экспериментально-механическим заводом.

4. Доказано, что применение батарейных и радиаторных охладителей воздуха обеспечивает поддержание температурного баланса в призабойной зоне и затрубном пространстве, способствует своевременному удалению продуктов разрушения и повышению скорости бурения взрывных скважин в условиях мерзлых пород.

5. Разработанные, защищенные авторскими свидетельствами и прошедшие промышленные испытания? лубрикаторы, наряду с двукратным повышением стойкости долот, способствуют поддержанию температурного баланса в забое, обеспечивают существенный рост скорости бурения скважин в условиях мерзлых пород.

6. Результаты промышленных испытаний режущих и режуще-шарошечных долот в условиях ОАО1 «Востсибуголь», АК «АЛРОСА», ОАОf «Северовостокзолото» и др. доказали их эффективность и надежность работы. Средние скорости бурения по сравнению с обычным шарошечным инструментом существенно возросли.

7. Обоснованы принципы выбора рациональных типов исполнительных орган о в буро вых машин для проведения1 взрывных скважин в условиях перемежающихся по крепости многолетнемерзлых пород.

8. Разработаны, и защищены авторскими свидетельствами режуще-шарошечные долота с консистентной и жидкой смазкой опор шарошечных органов. Использование их позволяет увеличить проходку на долото в 2,5 раза, а механическую скорость бурения - на 38 % по сравнению с серийными шарошечными долотами.

9. По результатам научных исследований и опытно-промышленной эксплуатации разработаны и утверждены Технические задания на создание комбинированного режуще-шарошечного долота, устройства для автоматической смазки опор шарошечных долот, режущего долота, специальных режущих элементов для буровых долот.

10. Разработанные исполнительные органы буровых станков нового технического уровня рекомендуются к применению в условиях мерзлых, перемежающихся по крепости массивах пород.

11. Предлагаемые методы расчета рабочих параметров исполнительных органов рекомендуются к использованию при проектировании буровых работ, конструировании бурового инструмента, а также в учебном процессе при подготовке горных специальностей.

12. Значимость научных разработок и технических решений, приведенных в диссертации, подтверждена актами внедрения результатов работы в условиях АК «АЛРОСА», ОАО «Востсибуголь», ОАО «Северовостокзолото» и др. Всего за период промышленных испытаний инструмента пробурено более 200 тыс. пог. м. взрывных скважин. Налажен промышленный выпуск режущих буровых долот.

13. Новая технология проведения взрывных скважин, основанная на применении охладительных устройств и лубрикаторов в целях поддержания требуемого температурного баланса на забое и в затрубном пространстве, а также специального породоразрушающего инструмента, обеспечивает повышение скорости бурения и эффективности проведения скважин в условиях мерзлых, перемежающихся по крепости породных массивов. Паспорт новой технологии бурения принят в качестве руководящего документа подготовки взрывных скважин в условиях горных предприятий Севера.

1. Автоматическая смазка опор шарошечных долог / А.Е. Беляев, В.А. Перетолчин, В.М. Горячкин и др. // Механизация открытых горных работ: Материалы научн.-техн. конф. - Иркутск: Востсибиздат.-1976. - С. 45-47.

2. А.С. 250792 (СССР). Лубрикатор для смазки опор шарошечных долот / Иркутский политехнический институт; авт. изобрет. В.А. Перетолчин, Е.В. Чудогашев, Н.Н. Страбыкин и др. опубл. в Б. И.- 1969, № 27.

3. А.С. 298732 (СССР). Лубрикатор/ МГИ; авт. изобрет. Б.Н. Кутузов, И.Г. Михеев, В.Д.Чугунов. опубл. в Б. И.- 1971, № 11.

4. А.С. 474597 СССР, МКИ Е21В 9/10. Лубрикатор для смазки опор шарошечных долот / В.А.Перетолчин, А.Е.Беляев, Е.В.Чудогашев, В.М.Горячкин, Ю.П.Шеметов (СССР). №2003958/22-3; Заявлено 13.03.74; Опубл. 25.06.75, Бюл. №23. - 1 с.

5. А.С. 585267 СССР, МКИ Е21В 9/02; Е21В 9/10. Комбинированное шарошечно-лопастное долото / В.А.Перетолчин, А.Е.Беляев, Ю.П.Шеметов, Н.Н.Страбыкин, Е.В.Чудогашев (СССР). №2113371/22-03; Заявлено 13.03.75; Опубл. 25.12.77, Бюл. №47. - 1 с.

6. А.С. 723088 СССР, МКИ Е21В 9/02; Е21В 9/10. Шарошечно-лопастное долото / В.А.Перетолчин, А.Е.Беляев, Ю.П.Шеметов, Я.Н.Долгун, Н.Н.Страбыкин (СССР). -№2694120/22-03; Заявлено 29.11.78; Опубл. 25.03.80, Бюл. №11. 1 с.

7. А.С. 1089230 СССР, Шарошечно-лопастное долото / А.Е.Беляев, В.А.Перетолчин, Ю.П.Шеметов, Я.Н.Долгун, Н.Н.Страбыкин, В.Н.Кисурин (СССР). №3530644/2203; Заявлено 04.01.83; Опубл. 30.04.84, Бюл. №16. - 1 с.

8. Бабаев С.Г. Ганиев A.M. Даниэлян И.А. Некоторые пути повышения работоспособности опор шарошечных долот. М:. ВНИИОЭНГ,- 1972. - 110 с.

9. Байзельман Р.Д. Цыпкин Б.В., Перель Л.Я. Подшипники качения. М.: Машиностроение.- 1975. - 574 с.

10. Барон Л.И., Глатман Л.Б., Загорский С.Л. Разрушение горных пород проходческими комбайнами. М.: Наука, 1969. - 151 с.

11. Беликов В.Г., Посташ С.А. Рациональная отработка и износостойкость шарошечных долот. М.: Недра,- 1972. - 160 с.

12. Беляев А.Е., Шеметов Ю.П., Корякин Б.Н. Исследование работы пневмотранспорт-ной системы станка наклонного бурения 2СБШ-200Н // Разработка месторождений полезных ископаемых Восточной Сибири. Иркутск.- 1973. - С.43-47.

13. Беляев А.Е. Зубков Г.И. Промышленные испытания станка наклонного бурения 2СБШ-200Н // Разработка месторождений полезных ископаемых Восточной Сибири. Иркутск.- 1973. - С.30-35.

14. Беляев А.Е. Страбыкин Н.Н. Задачи и пути повышения стойкости бурового инструмента // Совершенствование буровзрывных работ на карьерах объединения "Востсибуголь". Иркутск.- 1978. - С.38-42.

15. Беляев А.Е. Исследование вопросов повышения стойкости шарошечного бурового инструмента // Совершенствование техники и технологии разработки месторождений полезных ископаемых Восточной Сибири. Иркутск,-1980. - С.74-75.

16. Беляев А.Е., Страбыкин Н.Н., Перетолчин В.А. Исследование динамики работы и повышение работоспособности: шарошечного и комбинированного бурового инструмента // Инструмент и машины выемочных и проходческих комплексов. Новочеркасск,- 1983. - С.57-65.

17. Беляев А.Е., Волков Л.Н. Статистическая обработка экспериментальной информации, засоренной высокочастотными шумами-:// Повышение эффективности работы горнодобывающих предприятий Восточной Сибири: Сб. научн. тр.- Иркутск.- 1984. -С. 130-133.

18. Беляев А.Е. Экспериментальное исследование динамики работы комбинированного долота // Механизация горных работ: Сб. научн.тр. / Кузбасский политехи, ин-т. -Кемерово.- 1984. С.116-123;

19. Беляев А.Е. Определение динамических параметров частотными; методами // Повышение эффективности разработки месторождений полезных ископаемых Восточной Сибири. Иркутск.- 1986. - С. 18-20.

20. Беляев А.Е., Коледин Ю.М; Повышение эффективности бурения скважин в условиях многолетнемерзлых россыпных месторождений // Комплексное исследование: физических свойств и процессов. М. - 1987. - С.50-51.

21. Беляев А.Е., Волков; JI.H. К оценке долговечности комбинированных режуще-шарошечных долот // Очистные и проходческие машины и инструменты. Новочеркасск.- 1988. - С.67-69.

22. Беляев А.Е., Горячкин В.М., Владимирцев И.К. Влияние температурного режима и параметров пневмотранспортной системы на эффективность очистки скважин // Материалы Всесоюзн. конф. ВНИИ-Г. Магадан.- 1988. - С.32-35.

23. Беляев А.Е., Дойников Ю.А., Перетолчин В.А. Геометрические параметры режущих долог со сменными резцами // Рациональное природопользование при освоении ресурсов Сибирского региона. Иркутск.- 1998. - С.69-76.

24. Беляев Л.Е., Переголчин В.Л. Опыт создания и применения на карьерах новых исполнительных органов буровых станков // Горный информационно-аналитический бюллетень.- М., МГГУ.- 1999.- №8. С. 123-126.

25. Беляев Л.Е., Перетолчин В.Л. Выбор типа и параметров резцов для режущих буровых долот // Горный информационно-аналитический бюллетень.- М., МГГУ.- 1999, №8.-С. 120-123.

26. Беляев А.Е. Принципы выбора параметров режущего бурового долота // Сб. научн. гр. Новокузнецк,- 1999. - С.204-210.

27. Беляев А.Е., Дойников Ю.А. Условия и специфика бурения скважин в многолетнемерзлых породах // Сб. научн. тр. научно.-техн. конф. Новочеркасск.- 1999. - С.63-68.

28. Беляев А.Е. Принципы выбора параметров сетки резания бурового долота // Изв. ВУЗов. Горный журн.- 2000. №1. С.50-53.

29. Беляев А.Е. Принципы комбинированного воздействия на забой режуще-шарошечного долота // Горный журн. 2000. №5. - С.52-54.

30. Беляев А.Е. Анализ отработки шарошечных долот и пути повышения их стойкости. // Горный журн. 2000. №4 - С.50-53.

31. Беляев А.Е. Опыт бурения скважин на алмазорудных карьерах Якутии // Горный журн,- 2000. №5. С. 19-22.

32. Страбыкин Н.Н., Беляев Л.Е. Направления повышения эффективности использования и создания новой буровой техники для карьеров Сибири и Севера // Горные машины и автоматика. 2001. №8. - С.22-26.

33. Беляев А.Е., Страбыкин Н.Н. Характеристики транспортирования потока буровой мелочи из скважины воздухом // Горные машины и автоматика. 2002. №7. - С.32-35.

34. Беляев А.Е., Страбыкин Н.Н. Анализ исследований по транспортированию буровой мелочи из скважины воздухом // Горный информационно-аналитический бюллетень. М„ МГГУ,- 2002. - С.37-35.

35. Страбыкин Н.Н.,Беляев А.Е. Состояние и пути совершенствования буровой техники нового поколения для карьеров Сибири и Северо-Востока России // Горные машины и автоматика,- 2003. №4. С.5-9.

36. Брагин П.А. Исследования бурения вечномерзлых россыпей станками шарошечного бурения //Бюлл. Колыма, 1980. № 2.

37. Буткип В.Д. Направления развития бурового оборудования на открытых разработках угольной промышленности // Совершенствование технологии добычи угля открытым способом. Научные сообщения ИГД им. Скочинского. Вып. 176. - М.-1979.-С. 37-46.

38. Буткин В.Д. Полянский В.Ф., Чернецкий О.В. Режущие буровые долота на разрезах. Обзор/ЦНИЭИуголь. - М.- 1981. - 22 с.

39. Буткин В.Д. Новая буровая техника для разрезов Канско-Лчинского бассейна //Уголь, 1982. № 2. С. 21-24.

40. Бугкин В.Д. Износоустойчивость шарошечных долог как расчетный фактор режима бурения. В кн.: Сборник научных трудов научно-исследовательского и проектного института угольной промышленности. Челябинск.- 1976, вып. 4.- С. 32 - 37.

41. Выбор параметров, технологии изготовления и внедрение исполнительных органов станков вращательного бурения; шнекового типа:; Отчет по теме. №229 / ИрГТУ, МонТУ; Руководитель В:А.Перетолчин. Улан-Батор.- 1994. - 57с.

42. Выбор оптимальной технологии, бурения; взрывных скважин в условиях карьера "Юбилейный" с целью повышения сохранности кристаллов: Отчет по НИР / ИПИ; Руководитель В.А.Перетолчин. Иркутск.- 1993. - 68 с.

43. Галкин М.Н. Основы теплообмена. М.: МАТИ.- 1970. - С. 113 - 125.

44. Геккер Ф.Р. Динамика машин, работающих без смазочных метериалов в узлах трения. М.: Машинотроение.- 1983. - 167 с.

45. Герметизированная опора долота. Пат. США, Кл. 308-82. № 3663073. Опубл. 16.05.72.

46. Горбунов В.Ф., Белов А.И., Чирьев В.И. Динамика. поршневых подающих устройств бурильных машин. ИЗВ. ВУЗов; Горный журнал.- 1975. № 3.- 83 с.

47. Горячкин В.М. Исследование работоспособности породоразрушающих органов комбинированных долот. В кн.: Механизация горных работ. Кемерово.- 1978.-С. 223 — 228.

48. Государственный Комитет цен Совета Министров СССР. Методика опраедления оптовых цен на новую продукцию производственного назначения. — М.: Прейку-рантиздат.- 1974. 32 с.

49. Григорян: Н.А., Багиров Р.Е. Анализ процесса турбинного бурения. М.: Недра.-1982. 206 с.

50. Докукин А.В., Красников Ю.Д., Хургин З.Я. Статистическая динамика горных машнн. M.: Машиностроение.- 1978. -238 с.

51. Долговечность буровых долог / В.Н. Виноградов, Г.М. Сорокин, А.И. Пашков и др. М.: Недра,- 1975. - 294 с.

52. Евдокимов Ю.Л., Колесников В.И., 'Гетерин А.И. Планирование и анализ экспериментов при решении задач трения и износа. М.: Накуа.- 1980. - 227 с.

53. Егупов Л.А., Сафроненко А.Я. О выборе рационального типа бурового инструмента и оптимального режима бурения шарошечными станками на вечномерзлых россыпях // Колыма,- 1975. № 2.- С. 11-14.

54. Егупов А.А. Совершенствование буровзрывных работ при разработке вечномерзлых россыпей // Цветметинформация. М.- 1973. - 60 с.

55. Зеленин А.Н., Баловнев В.П., Керров И.П. машины для земляных работ. М.: Машиностроение.* 1975. - 171 с.

56. Зажигаев JI.C., Кишьян А.А., Романенков Ю.И. Методы планирования и обработки результатов физического эксперимента. М.: Атомиздат.- 1978. - 232 с.

57. Зайченко С.Г., Шмидт Р.Г. Вертикальные колебания бурового става с ограничителем в виде стенок скважины. В кн.: Взрывное дело: (Бурение скважин и шпуров для взрывных работ), № 79/36,- С. 37 43.

58. Зайченко С.Г., Шмидт Р.Г. Демультипликационный резонанс в буровых станках. — В кн.: Взрывное дело: (Бурение скважин и шпуров для взрывных работ). М.: Недра, 1978, №79/36.-С. 43-49.

59. Ивович В.А. Виброизоляция горнообогатительного оборудования. М.: Недра.-1978.-251 с.

60. Исследование работы и установление рациональных параметров бурового инструмента для условий карьеров объединения "Якуталмаз": Отчет по теме № 528 / ИПИ; Руководитель В.А.Перетолчин. Иркутск.- 1976. - 115 с.

61. Испытания комбинированного режуще-шарошечного бурового инструмента для станков 2СБШ-200 / Н.Н.Страбыкин, В.А.Перетолчин, А.Е.Беляев и др. // Колыма. -1978. №11. с.28-30,

62. Испытание и исследование работы режущих долот на россыпных месторождениях Северо-Востока / А.Е.Беляев, Ю.М.Коледин, Я.Н.Долгун, В.Н.Кисурин // Механизация горных работ. Кемерово.- 1990. - С. 153-160.

63. Исследование работы и выбор параметров исполнительных органов станков длясложных условий бурения: Отчет по теме №238 / ИрГТУ; Руководитель B.A.11еретолчин.- Иркутск,- 1995. -76 с.

64. Интенсификация бурения взрывных скважин на алмазорудных карьерах Якутии / Л.Е.Беляев, В.М.Горячкин, Н.Н.Страбыкин; и др. // Механизация строительства. -1996.-№5. С.21-23.

65. Испытания комбинированного бурового инструмента в условиях многолетнемерзлых переслаивающихся пород / В.А.Перетолчин, А.Е.Беляев; В.М.Горячкин, Н.Н.Страбыкин. В кн.: - Межвузовский; сборник; научных трудов. Магнитогорск.-1974. вып. 4.-С. 111-119.

66. Испытания; комбинированного режуще-шарошечного бурового инструмента для станков 2СБШ-200 / Н.Н.Страбыкин, В:А.Перетолчин, А.Е.Беляев и др. Колыма.-1978.№ 11.- С. 28-30.

67. Исследование работы бурового инструмента и повышение эффективности действия станков режуще-вращательного бурения: в условиях объединения "Якуталмаз": Отчет / ИПИ; Руководитель В.А.Перетолчиш № ГР 76096234; 675124. - Иркутск.- 1978. - 103 с.

68. Исследование работы и повышение эффективности использования буровых станков в условиях предприятий объединения «Северовостокзолото»: Отчет / ИПИ; Руководитель, работы В.А. Перетолчин. № ГР 79053322; Инв. № 5819619. - Иркутск.-1979 -90 с.

69. Исследование работы и установление рациональных параметров бурового инструмента для условий карьеров объединения "Якуталмаз": Отчет / ИПИ; Руководитель работы В.А. Перетолчин. Иркутск.- 1976. - 115 с.

70. Иследовние работы шарошечных станков и выбор рациональных параметров инструмента при бурении в условиях прииска «Курчатовский» объединения «Северо-востокзолото»: Отчет / ИПИ; Руководитель работы В.А. Перетолчин. Иркутск.-1975.- 105 с.

71. Казанцев А.В. О классификации отказов шарошечных долот. Труды / института горного дела МЧМ СССР. - М.- 1972. вып. 38.- С. 72 - 75.

72. Кантович Л.И., Дмитриев В.Н. Динамическая устойчивость вращательно-подающей системы станков для бурения взрывных скважин. Изв. ВУЗов. Горный журнал.-1979.№ 2. - С. 83 - 89.

73. Карпов А.П., Ивашечкин В.И. Исследование влияния количества воздуха на стойкость шарошечных долот. Горный журнал.- 1972. № 8. - С. 73 - 74.

74. Карпухин Н.Д., Мотов Ю.М. Повышение интенсивности бурения взрывных скважин на основе применения комбинированного инструмента. — В кн.: Разрушение горных пород механическими способами. М.: Наука.- 1986. - С. 92 - 96.

75. Катанов Б.А., Высоцкий Б.П. Буровой инструмент станков вращательного бурения: (Учебное пособие). Кемерово.- 1975. - 81 с.

76. Катанов Б.А., Куракулов Е.Н., Виноградов А.С. Испытание комбинированных режуще-шарошечных долот в условиях разреза «Кедровский». В кн.: Механизация горных работ. Кемерово, КузПИ.- 1977. - С. 158 - 160.

77. Катанов Б.А., Куракулов Е.Н., Воронов Ю.Б. Комбинированный буровой инструмент для угольных разрезов. В кн.: Механизация горных работ. Кемерово, Куз-ПИ.- 1977.-С. 155- 158.

78. Катанов Б.А. Куракулов Е.Н. Комбинированный буровой инструмент станков вращательного бурения. — Кемерово.-1977. — 80 с.

79. Катанов Б.А., Сафохин М.С. Инструмент для бурения взрывных скважин на карьерах. М.:Недра.- 1989. - 173 с.

80. Катанов Б.А., Пиманов А.Г. Новые конструкции бурового инструмента: Сб. научн. гр. / КузПИ . Кемерово.- 1981. - 75 с.

81. Катанов Б.А. Устройства для увеличения износоустойчивости шарошечных долот. -Информационный листок. № 245 - 94. - Кемерово: ЦНТИ.- 1994.

82. Катанов Б.А. Режуще-шарошечные долота, оснащаемые съемными резцами. Информационный листок. - № 213 - 94. - Кемерово: ЦНТИ.- 1994.

83. Кинг Г.Р. Причины выхода из строя опор долота. М.: ГосИНТИ.- 1960. - 52 с.

84. Кутузов Б.Н. Гозюмов С.Г. Продольная устойчивость бурового става в наклонной скважине. Изв. ВУЗов. Горный журнал.- 1974. № 3. С. 59 64.

85. Кутузов Б.Н., Зайченко С.Г., Шмидт Р.Г. Исследование поперечных колебаний бурового става в станках шпиндельной и патронной схем. Изв.ВУЗов. Горный журнал,- 1976. № 3. - С. 63 - 68.

86. Кутузов Б.Н., Саркисян Г.С. Динамическая устойчивость шарошечных станков с амортизатором. Изв.ВУЗов. Горный журнал.- 1975. № 9. - С. 32 - 35.

87. Кутузов Б.Н., Саркисян Г.С. Динамический расчет устойчивости упругой системы буровых шарошечных станков. Изв.ВУЗов. Горный журнал. 1970.№ 11. - С. 81 -86.

88. Кутузов Б.Н., Шаронов Г.И., Цыкунов А.И. Промышленные испытания;бурового снаряда для принудительной смазки опор шарошечных долот. Изв. ВУЗов; Горный? журнал.- 1974. № 11. С. 39 -40.

89. Кутузов Б.Н., Эквист Б.В., Якимов В.П. Исследование процесса взаимодействия шарошечных долот с забоем.- Изв. ВУЗов. Горный журнал.- 1978) № 11.-С. 58 -64.

90. Коледин Ю.М., Горячкин В.М. Применение комбинированных режуще-шарошечных долот в условиях объединения; «Якуталмаз». — В кн.: Механизация; горных работ. Иркутск, ИПИ.- 1973. С. 48 -51.

91. Коледин Ю.М., Беляев; А.Е., Шеметов Ю.П. Опыт бурения; взрывных скважин на карьерах ПНО "Якуталмаз"// Изв. ВУЗов. Горный журн. — 1995. № 3-4. - С.53-56.105; К>тузов Б.Н. Теория,.техника и технология буровьк;работ. М.: Недра,- 1972. -309 с.

92. Кудряшов Б.Б., Яковлев A.NL Новая технология бурения скважин в мерзлых породах. Л.: Недра.- 1973. - 168 с.

93. Кудряшов Б.Б., Кирсанов А.И. Бурение разведочных скважин с применением воздуха. М.: Недра.- 1990; - 263 с.

94. Кудряшов Б.Б.,. Чистяков В.К., Литвиненко B.C. Бурение скважин в условиях;изменения агрегатного состояния горных пород. Л.: Недра.-199Г. 295 с.

95. Кудряшов Б.Б. Яковлев A.M. Бурение скважин в мерзлых породах. М.: Недра.-1983.-286 с.

96. Кудряшов Б.Б. Чистяков В.К., Литвиненко B.C. Бурение скважин в условиях изменения агрегатного состояния горных пород. — Л.: Недра.-1991: -73 с.

97. Кутасов И.М; Термическая характеристика скважин в районах многолетнемерзлых пород. М.: Недра,- 1976. - 120 с.

98. Лопатин Ю.С., Осипов Г.М., Перегудов А.А. Бурение взрывных скважин на карьерах. М.: Недра,- 1979. - 198 с.

99. Лопатин Ю.С. Методика и результаты, исследования причин преждевременного износа опор шарошечных долот при бурении. Горный журнал.- 1971, № 2. - С. 321. О г1. С. 62 -66.

100. Максимов Л.С. Шейнин Л.С. Измерение вибрации сооружений. Л.: Стройиздат,-1974.-253 с.

101. Марасанов Ю.П., Боровков В.Л., Штромвассер Р.С. Автоматическая стабилизация уровня вибрации буровых станков. Изв. ВУЗов. Горный журнал.- 1973. № 2. - С. 64 - 68.

102. Марасанов Ю.П., Боровков В.Л., Иценко В.П. Теоретические основы расчета поглотителя вибрации для буровых шарошечных станков. Изв. ВУЗов. Горный журнал.- 1970. №9.-С. 132- 138.

103. Марасанов Ю.П., Боровков В.А. Штромвассер Р.С. Упругие колебания бурового става при проходке направленных скважин шарошечным долотом. Изв. ВУЗов. Горный журнал.-1972. № 2. - С. 132 - 140.

104. Марамзин А.В., Рязанов А.А. Бурение разведочных скважин в районах распространения многолетнемерзлых пород. — М.: Недра.- 1971. 149 с.

105. Марасанов Ю.П., Штромвассер Р.С. Анализ методов снижения вибрации буровых шарошечных станков. Изв. ВУЗов. Горный журнал.- 1973. № 5. - С. 90 - 96.

106. Методика определения экономической эффективности использования в угольной промышленности новой техники, изобретений и рационализаторских предложений.- М.: ЦНИЭИуголь.- 1979. 121 с.

107. Мошашвили Т.Г. Основные направления усовершенствования шарошечного бурового инструмента для горнорудной промышленности. В кн.: Физика горных пород и процессов. - М.-1971. - С. 46-49.

108. Михайлов В.Г., Крапивин М.Г. Горные инструменты. М.: Недра.- 1970.

109. Недужный И.А., Алабовский А.Н. Техническая термодинамика и теплопередача. -Киев: Вища школа.- 1978;

110. Налимов В.В. Теория эксперимента. М.: Наука.- 1971. - 207 с.

111. Наринский И.Э. Вибрация шарошечных станков. В кн.: Буровое оборудование. М,- 1968. - С. 122- 125.

112. Нормативный справочник по буровзрывным работам. / Ф.А. Авдеев, B.JI. Барон, И.Л. Блейман и др. М.: Недра.- 1975. - 431 с.

113. Опыт применения на карьерах комбинированного режуще-шарошечного бурового инструмента / В.А. Перетолчин, А.Е. Беляев, Н.Н. Страбыкин и др. // Горный журн.- 1973. №4. С.44-45.

114. Опытная эксплуатация и исследование работы нового буринструмента для шарошечных станков на карьерах объединения "Якуталмаз": Отчет по теме №313; Руководитель работы В.А. Перетолчин. Иркутск, 1974. - 134 с.

115. Опыт отработки шарошечных и комбинированных долот со смазкой / В.А. Перетолчин. А.Е. Беляев, Е.В. Чудогашев, Н.Н. Страбыкин // Проблемы совершенствования управления горным производством в условиях Севера Восточной Сибири. — Иркутск,- 1975. С.60-65.

116. Опыт применения станков шарошечного бурения в условиях многолетнемерзлых россыпей / В.А. Перетолчин, Н.Н. Страбыкин, А.Е. Беляев и др. // Горный журн. -1976. №7.-С.35-37.

117. Особенности и пути повышения эффективности шарошечного бурения в условиях многолетнемерзлых россыпей / В.Л. Перетолчин, Л.Е. Беляев, Е.В. Чулогашев и др. // Механизация горных работ- Кемерово.- 1977. С.185-189.

118. Опыт создания и применения исполнительных органов буровых станков для карьеров / В.А. Перетолчин, Н.Н. Страбыкин, А.Е. Беляев и др. // Перспективы развития горнодобывающей промышленности. Новосибирск.- 1995. - С.28-30.

119. Особенности и технология бурения; скважин в многолетнемерзлых породах/ А.Е. Беляев, В.М. Горячкин, Н.Н. Страбыкин и др. // Рациональное природопользование при освоении ресурсов Сибирского региона. — Иркутск.- 1998. С.76-78.

120. Определение износоустойчивости штыревых шарошечных долот / Л.И. Барон, Л.Б. Глатман, Б.А. Симкин, А.И. Лукьянов. В кн.: Бурение скважин и шпуров для взрывных работ: (Взрывное дело, сб. № 79/36). - М.: Недра.- 1978. -С. 132 - 137.

121. Определение стойкости шарошечных долот в условиях перемежаемости горных пород. / Ю.П. Марасанов, В.А. Боровков, В.В. Власихин и др. Изв. ВУЗов. Горный; журнал,- 1972. №5.-С. 80-83;

122. Определение эффективности новой техники. Экономическая газета.- 1977, № 10.

123. Опыт повышения стойкости шарошечных долот за счет непрерывной подачи смазки в опоры. / Г.М. Дюков, Т.Г. Агошашвили, А.А. Перегузов и др. Горный журнал,- 1974. № 1. - С. 35 - 37.

124. Опыт применения на карьерах комбинированного режуще-шарошечного бурового инструмента. / В.А. Перетолчин, А.Е. Беляев, Н.Н. Страбыкин. Горный журнал.-1973. №4. С. 44-45.

125. Опыт применения станков шарошечного бурения в условиях многолетнемерзлых россыпей. / В.А. Перетолчин, Н.Н. Страбыкин, А.Е. Беляев,- Горный журнал.- 1976.7. С. 35 - 37.

126. Опытная эксплуатация и исследование работы нового буринструменга для шарошечных станков на карьерах объединения "Якуталмаз": Отчет / ИПИ; Руководитель работы В.Д. Перетолчин. Иркутск.- 1974. - 134 с.

127. Основные эксплуатационно-технические требования к комбинированному режуще-шарошечному инструменту. / В.Д. Буткин, А.С. Телешов, Б.Ф. Брюханов и др. // Техника и технология бурения на угольных разрезах. Челябинск.-1971. - С. 19 - 24.

128. Палий П.А., Корнеев К.Е. Буровые долота: (Справочник). М.: Недра.- 1971. - 445 с.

129. Палий П.А., Мошкин А.С., Кораблев А.С. Создание шарошечных долот с герметизированными маслонаполненными опорами. — Нефтяное хозяйство.- 1973. № 5. С. 8-11.

130. Первый опыт шарошечного бурения на россыпях / В:А. Перетолчин, А.Е. Беляев, Е.В. Чудогашев и др. В кн.: Проблемы совершенствования управления горным производством в условиях Севера Восточной Сибири. - Иркутск.- 1975. - С.60 - 65.

131. Перето лчин В.А. Вращательное и шарошечное бурение скважин на карьерах. — М.: Недра.- 1983. 178 с.

132. Перетолчин В.А. Интегральный метод расчета расхода воздуха на продувку скважины. Изв. ВУЗов. Горный журнал.- 1978. № 10. - С. 66 - 72.

133. Перетолчин В.А. Аэродинамические потери давления воздуха в буровом долоте. -Изв. ВУЗов. Горный журнач.- 1981. № 4. С. 51 - 55.

134. Перетолчин В.А. Аэродинамические потери давления воздуха в штангах и скважине. Изв. ВУЗов. Горный журнат.- 1981. № 1. - С. 56-61.

135. Перетолчин В.А.Потери:давления воздуха и расчетные параметры компрессорной установки бурового станка. Изв. ВУЗов. Горный журнал.- 1981. № 9. - С. 90 — 94.

136. Перетолчин; В: А. Основные характеристики движения буровой мелочи: в воздушном потоке. // Механизация горных работ. Кемерово.- 1978. - С. 214 - 219.

137. Перетолчин В.А. Вращательное бурение скважин на карьерах. М.: Недра.- 1975.

138. Перетолчин В.А., Горячкин В.М., Аввакумов С.Н. Повышение эффективности буровых работ в сложных горно-геологических условиях. // Горный журнал. — 1984. -№7. С.10-12.

139. Принудительная автоматическая: смазка шарошечных. долот / В.А. Переточлин,

140. A.Е. Беляев, В.М- Горячкин и др. // Механизация и электрификация горных работ. Межвузовский сборник научных трудов. Иркутск. 1974. - С. 51 - 57.

141. Повышение эффективности бурения скважин на алмазорудных карьерах Якутии. /

142. B.А. Перетолчин, Н.Н. Страбыкин, В.М. Горячкин и др.// Механизация горных работ. Межвузовский сборник научных трудов. Кемерово.- 1990. — С. 149— 153.

143. Перегудов А.А. Совершенствование зубчатых шарошечных долот для; бурения взрывных скважин: (Взрывное дело, сб. № 72/36). М.: Недра.- 1978. С. 147 152.

144. Подэрин Р.Ю. Анализ динамических нагрузок на долото станка шарошечного бурения. Добыча утля открытым способом.- 1972. № 6. - С. 32 - 37.

145. Подэрин Р.Ю. Статистический анализ процессов нагружения бурового става. Добыча угля открытым способом.- 1972. № 7. - С. 22 - 26.

146. Потапов Л.И., Клейн Л.И., Коломеец В.В. Эффективность различных способов бурения взрывных скважин на карьере Михайловского ГОКа. В кн.: Бурение скважин и шпуров для взрывных работ: (Взрывное дело, сб. № 79/36). М.: Недра.-1978. -С. 92 - 99.

147. Применение на разрезах режуще-шарошечного бурового инструмента / В.Л. Перетолчин, Г. А. Еремин, Н.И. Страбыкин и др. М.: ЦНИИЭИуголь.- 1971.-43 с.

148. Принудительная автоматическая смазка шарошечных долот / В.Л. Перетолчин, Л.Е. Беляев, В.М. Горячкин и др. В кн.: Механизация и электрификация горных работ. - Иркутск.- 1974. - С. 51-57.

149. Промышленные испытания комбинированных режуще-шарошечных долот. Н.Н. Страбыкин, Л.Е. Беляев, Е.В. Чудогашев и др. — В кн.: Механизация и электрификация горных работ. - Иркутск.- 1974. - С.40-44.

150. Протодьяконов М.М., Тедер Р.И. Методика рационального планирования эксперимента. М.:Недра.- 1970 - 76 с.

151. Протодьяконов М.М., Логунов Б.М. Буримость и крепость горных пород. // Вопросы горного дела. Углетехиздат.- 1958.

152. Промышленные испытания опытно-промышленного образца комбинированного режуще-шарошечного долота: Отчет по теме №332 / Иркутский политехнический ин-т; Руководитель В.Л. Перетолчин. Иркутск.- 1973. - 20 с.

153. Принудительная автоматическая смазка шарошечных долот / В.Л.Перетолчин, Л.Е.Беляев, В.М.Горячкин и др. // Механизация и электрификация горных работ. -Иркутск.- 1974. 4.1. - С. 51-57.

154. Промышленные испытания комбинированных режуще-шарошечных долот Н.Н. Страбыкин. А.Е. Беляев. Е.В. Чудогашев и др. // Механизация и электрификация горных работ. - Иркутск.- 1974. - 4.1. - С.40-44.

155. Первый опыт шарошечного бурения на россыпях / В.Л. Перетолчин, Л.Е. Беляев, Е.В. Чудогашев и др.// Проблемы совершенствования управления горным производством в условиях Севера Восточной Сибири. Иркутск,- 1975. - С.56 - 59.

156. Промышленные испытания комбинированного режуще-шарошечного бурового инструмента / В.Л. Перетолчин, А.Е. Беляев, Н.Н. Страбыкин и др. // Механизация и автоматизация горных работ. — Новочеркасск.- 1977. С. 32 - 34.

157. Пути повышения эффективности применения буровой техники в условиях Севера/ В.Л. Перетолчин. Я.Н. Долгун, В.М. Горячкин, А.Е. Беляев // Ресурсосберегающие технологии при открытой обработке полезных ископаемых Севера. Якутск.-1990.1. С.34-37.

158. Проблема повышения эффективности бурения скважин на карьерах Сибири / В.А. Перетолчин, Н.Н. Страбыкин, А.Е. Беляев и др. // Перспективы развития горнодобывающей промышленности: Междунар. научн.-техн. конф. Междуреченск.-1994.-С.З 9-41.

159. Перетолчин В.А., Страбыкин Н.Н., Беляев А.Е. Пути повышения эффективности бурения скважин на карьерах Сибири // Повышение эффективности горного производства Восточной Сибири в современных условиях. Иркутск.- 1994. - С.39-40.

160. Повышение эффективности бурения скважин в многолетнемерзлых породах / В.А. Перетолчин, А.Е. Беляев, В.М. Горячкин и др.- // Горная техника на пороге 21 века. М.: МГГУ.- 1996 - С.47-52.

161. Пат. МНР № 1082. (МКИ. Е21В). Буровое долото. Улан-Батор; Опубл. 21.02.91.

162. Разработка и внедрение конструкции долот и технологии бурения для условий ат-мазорудньгх карьеров Якутии: Отчет по теме №234.2 / ИПИ; Руководитель В.А. Перетолчин. №01860044717; Инв. № 029 10043485. - Иркутск.- 1991. - 76 с.

163. Результаты испытания и внедрения станков шарошечного бурения в условиях объединения "Лензолото'' / Я.Н. Долгун, А.Е. Беляев, В.А. Перетолчин, Н.Н. Страбыкин // Механизация горных работ. Кемерово.- 1978. - С.219-223.

164. Режущий инструмент для станков шарошечного бурения / Н.Н. Страбыкин, А.Е. Беляев, Ю.М. Коледин и др. // Колыма. 1985. №1-2. - С.24-27.

165. Режущие долота для станков шарошечного бурения / Н.Н. Страбыкин, В.А. Перетолчин. А.Е. Беляев и др. // Экспресс-информация. М.: ВНИИ ЭСМ. серия 7, вып. 6. 1986. С.6-9.

166. Режущие долота для бурения с продувкой РД-215,9 и РД-244.5 / В.А. Перетолчин. Н.Н. Страбыкин, А.Е. Беляев и др. Информационный листок № 87-85 ЦНТИ. - Иркутск.- 1987.

167. Режущие долота для бурения с продувкой / В.А. Перетолчин, Н.Н. Страбыкин, А.Е. Беляев, Ю.П. Шеметов // Горный журн. 1988. №11. - С.43-45.

168. Ржевский В.В., Новик ГЛ. Основы физики горных пород. М.: Недра.-1978. - 390 с.

169. Результаты испытания и внедрения станков шарошечного бурения в условиях объединения «Лензолото». / Я.Н. Долгун, А.Е. Беляев, В.А. Перетолчин, Н.Н. Страбыкин // Механизация горных работ. Кемерово.- 1978. - С.219-223.

170. Семенов В.Я. Автоматизированные смазочные системы и устройства. М.: Машиностроение.- 1982. - 176 с.

171. Сена Л.А. Единицы физических величин и их размерности. М.: Наука.- 1977. —jj!5 с.

172. Сепиашвили А.Д. О виброзащите станков шарошечного бурения; для открытых горных работ. В кн.: Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1973, №3.

173. Симонов В.В., Выскребцев В.Г. Работа шарошечных долот и их совершентвова-ние. М.: Недра,- 1975. - 239 с.

174. Система смазки бурового долота с герметизированной опорой. Пат. США, кл. 175 228, № 3719241. Опубл. 06.03.73.

175. Смазка трехшарощечного долота. Пат. США, кл. 175 69 (Е21в - 9/08, Е21в -9/35)№ 3924695, заявл. 02.10.74,№511364. Опубл. 09.12.75.

176. Смазочное устройство для опор шарошечного долота. Пат. США, кл. 175 228, № 3220496.

177. Справочник по бурению на карьерах. / Под общ. ред. Б.А. Симкина. М.: Недра,-1981.-269 с.

178. Станки, технология и экономика шарошечного бурения. / Под общ. ред. Н.М. Тре-губова. М.: Недра.-1975. - 278 с.

179. Страбыкин Н.Н., Беляев А.Е., Горячкин В.М. Сравнительные исследования работы комбинированных и шарошечных долот в условиях карьера трубки "Мир" // Механизация и электрификация горных работ. Иркутск.- 1974. - 4.1. - С.45-50.

180. Страбыкин Н.Н., Коледин Ю.М., Беляев А.Е. Применение режущих долот с продувкой скважин на предприятиях Сибири и Северо-Востока // Повышение эффективности разработки месторождений полезных ископаемых Восточной Сибири. -Иркутск,- 1988. С.37-38.

181. Страбыкин Н.Н. Техника бурения взрывных скважин в мерзлых породах. М.: Недра,- 1989. -С. 50- 167.

182. Страбыкин Н.Н., Горячкин В.М. Выбор параметров теплообменника для нормализации температурного режима в скважине при бурении с продувкой. Изв. ВУЗов. Горный журнал,- 1991. № 10. С. 51 - 55.

183. Страбыкин Н.Н., Чудогашев Е.В., Горячкин В.М. Стабилизация температурногорежима скважины при бурении на карьерах Севера. Изв.ВУЗов. Горный журнал.-1995. №3,4.- С. 23-25

184. Страбыкин Н.Н., Беляев А.Е., Горячкин В.М. Сравнительные исследования работы комбинированных и шарошечных долот в условиях карьера трубки «Мир». — В кн.: Механизация и электрификация горных работ. Иркутск, 1974. с. 45 - 49.

185. Страбыкин Н.Н., Беляев А.Е., Черный А.А. Работы по созданию и применению исполнительных органов буровых станков для карьеров / Докл. Научно-практической конференции. Санкт-Перетбург.- 2004. - 5 с.

186. Седов В.Т. Теплообмен при бурении мерзлых пород. -JL-1990. 127 с.

187. Симкин Б.А. Оборудование и способы бурения взрывных скважин на карьерах. // Теория и практика открытых разработок / Н.В. Мельников. М.: Недра.- 1979. - 396 с.

188. Симкин Б.А., Невский B.JI. Буровые работы на карьерах. // Разработка месторождений твердых полезных ископаемых (Итоги науки и техники). Т. 17. - М.: ВИ-Ш1ТИ.-1978. - С. 175-218.

189. Смирнов В.П., Курмакаев Р.Х.,.Ларионов Н.А. Буровое оборудование и опыт его эксплуатации на зарубежных карьерах. М.: Цветметинформация.- 1972. - 64 с.

190. Специфика и направления повышения эффективности бурения скважин в многолетнемерзлых породах / А.Е. Беляев, Н.Н. Страбыкин, В.М. Горячкин и др.-// Технология и механизация горнопроходческих работ: Сб. научн. тр. Новочеркасск. -1997. - С.106-112.

191. Создание агрегированных исполнительных органов для бурения взрывных скважин в мерзлых сложноструктурных массивах / Н.Н. Страбыкин, А.Е. Беляев, Ю.М. Коледин и др. // Изв. ВУЗов. Горный журн. 2000. №2. - С. 112-117.

192. Супрунов А.Н. Исследование комбинированного ударно-режущего способа разрушения горных пород. Изв. ВУЗов. Горный журнал.- 1978. № 6. - С. 106-107.

193. Тагиров М.Т., Николаев К.И. Производственные испытания резцовых и режуще-шарошечных долот. // Машины и оборудование для подземных работ. М.: НИИинформтяжмаш.- 1973. С. 41-45.

194. Температурный режим шарошечного долота при бурении с продувкой воздухом. / Б.Б. Кудряшов, О.В. Зорэ, Б.С. Филатов, Л.С. Бронзов. Нефтяное хозяйство.- 1969. № 8.- 5 с

195. Тепло- и маслообмен. Теплотехнический эксперимент. (Справочник под общей редакцией В.Л. Григорьева, В.М. Зорина). М.: Энергоиздат.- 1982. С. 137-147.

196. Теория и практика открытых разработок. / Под общ. ред. Н.В.Мельникова. М.: Недра.-1973. - 630 с.

197. Выбор параметров, разработка и испытание бурового инструмента для проходки взрывных скважин в условиях карьера Нюрбинского ГОКа: Отчет/ ИрГТУ; уково-дитель работы Н.Н. Страбыкин. — Иркутск.-2002. 16 с.

198. Создание специализированных буровых долот для карьеров / В.Д. Буткин, А.В.Гилев, В.А.Махинин и др. // Горные машины и автоматика. 2003. № 5. — С.200-204.

199. Техника, технология и опыт бурения скважин на карьерах. / В.А. Перетолчин, Н.Н. Страбыкин, А.Е.Беляев и др. М.: Недра.- 1993; - 286 с.

200. Емельянов В.И., Назарчик А.Ф., Перльнтейн Г.З. Техника и технология подготовки многолетнемерзлых пород к выемке. М.: Недра,- 1978. - 280 с.

201. Телешов А.С., Велик Н.М., Крекер Г.Я. Бурение скважин резанием станками типа СБШ. Уголь,- 1981. № 11. - С. 35-37.

202. Фоменко Ф.Н. Электробуры для бурения нефтяных и газовых скважин. М.: Гос-гонтехиздат.- 1961. — 95 с.

203. Фоминых В.Г. Комбинированное бурение скважин. М.: ЦНИЭИУголь.- 1984. -17 с.

204. Цитович Н.А. Механика мерзлых грунтов. М.: Высшая школа.- 1973. - С. 39-50.

205. Цитович Н.А. Механика грунтов. М.: Высшая школа,- 1983. - С. 74-75.

206. Цянь-сюэ-Сэнь. Техническая кибернетика. М.: И.Л.- 1956. -462 с.

207. Черняк В.П. Прогноз теплового режима глубокой бурящейся скважины. Нефтяное хозяйство.- 1969. - № 9.- С. 15-19.

208. Чудогашев Е.В. Долгун Я.Н. Стенд для исследования работы бурового инструмента. Труды ИПИ.-1971, вып. 57. С. 266-270.

209. Чудогашев Е.В. Исследование процессов бурения взрывных скважин комбинированным инструментов в условиях угольных карьеров Восточной Сибири. Дисс. канд. техн. наук. - Иркутск,- 1972. - 153 с.

210. Чулков Н.Н. Расчет приводов карьерных машин. М.: Недра.- 1987.

211. Шаронов Г.И. Результаты опытно-промышленных испытаний усовершенствованной конструкции бурового снаряда для шарошечного бурения. Изв. ВУЗов. Горный журнал,- 1976. № 5. С. 77-81.

212. Шорин С.Н. Теплопередача. М.: Высшая школа.- 1964. - С. 198-221.

213. Шербань Л.Н., Черняк В.П. Прогноз и регулирование теплового режима при бурении глубоких скважин. М.: Недра.- 1974. - 248 с.

214. Щербак Г.С., Гончаревич Е.М. Комбинированный буровой инструмент ударно-режущего типа.// Строительство и эксплуатация горнорудных предприятий. Сборник научных трудов. Вып. 1. - М.: Недра.- 1970. - С. 132-136.

215. Шаронов Г.И. Исследование и разработка бурового снаряда для бурения взрывных скважин на карьерах. Автореферат дисс. канд. техн. наук. - М.: 1978. - 15 с.

216. Шарогпечно-лопастное долото. / Иркутский политехнический институт; авт.изобрет. В.А. Перетолчин, А.Е. Беляев, Ю.П. Шеметов и др. Положительное решение о выдаче авторского свидетельства по заявке № 3530644/22-83(001251) от 19.07.83.

217. Разработка технической документации на режущие буровые долота с использованием системы, компьютерного моделирования «iGrafx Desiner»: Отчет / НОУ ДПО «Регион-центр» Руководитель работы А.Е. Беляев. Иркутск.- 2002. -33 с.

218. Шеметов Ю.П. Беляев А.Е., Корякин Б.Н. Исследование работы пневмотранспортной системы станка наклонного бурения 2СБШ-200Н, В кн.: Механизация горных работ. Иркутск,- 1973. — С. 43-47.

219. Шенк X. Теория инженерного эксперимента. М.: Мир.- 1972. 381 с.

220. Эффективность применения наддолотных амортизаторов при шарошечном бурении. / Б.Н. Кутузов, Р.Г. Шмидт, Н.Ф. Калугин и др. Горный журнал.-1971. № 2. - С. 58-60.

221. Юшкин А.Д., Важов Ю.Г., Шамшин В.Н. Производственные испытания режущего инструмента НПИ-6В/214. Уголь,-1980. № 1.- С. 35-37.

222. Ягупов А.В. Супрунов А.И. Исследование ударно-режущего способа разрушения горных пород. Изв. ВУЗов. Горный журнал.- 1975. № 11. С. 90-94.of-^/осгз r <z

223. Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию

224. Иркутский государственный технический университет

225. УДК 622.242.05:519.241:534.1 (043.3)

226. Беляев Александр Евгеньевич

227. Экспериментально-теоретические основы создания исполнительных органов для бурения мерзлых сложноструктурных породных массивов