автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Обоснование и разработка способов и средств модернизации, ремонта шарошечных долот и утилизации ценных конструкционных материалов

На правах рукописи

□03057017

ЧЕСНОКОВ ВАЛЕРИЙ ТИМОФЕЕВИЧ '"'"¿^-С*.

ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ И СРЕДСТВ МОДЕРНИЗАЦИИ, РЕМОНТА ШАРОШЕЧНЫХ ДОЛОТ И УТИЛИЗАЦИИ ЦЕННЫХ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность 05.05.06. - «Горные машины»

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Иркутск 2007

003057017

Работа выполнена на кафедре «Горные машины и комплексы» Института цветных металлов и золота Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет»

Научный руководитель доктор техн. наук, профессор

Гилёв Анатолий Владимирович

Официальные оппоненты: доктор техн. наук, и.д. профессора

Шадрин Александр Иванович

канд. техн. наук

Данилов Александр Петрович

Ведущая организация ОАО «Красноярскразрезуголь»

Защита диссертации состоится 16 мая 2007 г. в 13 час. на заседании диссертационного совета Д 212.073.04 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Иркутский государственный технический университет» по адресу 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова 83, корпус К, конференц-зал.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета. Факс (3952) 405069.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Иркутский государственный технический университет»

Автореферат разослан 12 апреля 2007 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета, та л q у

доктор техн. наук, профессор ^ H.H. Страбыкин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность и направленность работы. На открытых горных работах РФ более 85 % всех объемов буровых работ выполняется с применением шарошечных долот (ШД). На большинстве карьеров черной и цветной металлургии, представленных в основном крепкими породами, скважины бурят почти исключительно ШД диаметром 244,5-269,9 мм, имеющими значительную стоимость. Масштабы буровых работ на карьерах приближаются к доперестроечному периоду и ежегодные затраты на них в ближайшие годы могут достигнуть 6 млрд. рублей, из которых 60-65 % и более составят затраты на буровой инструмент (БИ).

Большие расходы на ШД обусловлены высокой стоимостью долот, являющихся достаточно сложными механизмами, конструктивные и ресурсные параметры которых при эксплуатации в полной мере не реализуются.

Практика применения ШД показывает, что 80% их выходит из строя вследствие преждевременного износа подшипниковых опор. Корпусные элементы и вооружение долот при этом остаются пригодными для дальнейшей работы.

Однако, серийные ШД не являются ремонтопригодными и на многих предприятиях к ним относятся в большинстве случаев как к инструменту одноразового использования. Эффективные технологии их восстановления и модернизации для дальнейшей эксплуатации не созданы.

Применяемые для изготовления бурового инструмента материалы весьма дорогостоящие, поэтому возникает целесообразность переработки изношенных буровых долот с целью повторного использования высококачественных сталей и отходов металлокерамического твердого сплава (групп ВК, ВК-В, ВК-ВК и др.). Но эффективных технологий и технических средств для переработки изношенных долот нет. В связи с этим остро стоит вопрос разработки методов повторного применения долот и их утилизации.

Таким образом, проведение исследований, направленных на создание реновационных технологий для ШД, включающих разработку способов модернизации, ремонта, утилизации долот, является актуальной научно-технической задачей.

Диссертация основана на материалах, результатах исследований и реализации реновационных технологий при эксплуатации бурового инструмента, полученных с участием автора на кафедре «Горные машины и комплексы» института цветных металлов и золота ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» при проведении НИР и НИОКР по научно-техническим программам Министерства образования и науки РФ, заказам предприятий горнодобывающей отрасли.

Объект исследования - буровой инструмент для открытых горных работ.

Предмет исследования - реновационные технологии при эксплуатации шарошечных долот.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности эксплуатации ШД за счет применения реновационных технологий, включающих ремонт, модернизацию, восстановление бурового инструмента и утилизацию ценных конструкционных материалов.

Основная идея работы заключается в миниминизации неокупаемых потерь труда и сырья, затрачиваемых на изготовление и эксплуатацию долот.

Основными задачами исследований являются:

• оценка ресурса элементов шарошечных долот и анализ использования реновационных технологий при их эксплуатации;

• разработка модели процесса использования ШД;

• обоснование и разработка эффективных способов ремонта, восстановления, модернизации и утилизации бурового инструмента.

Основные научные положения, представленные к защите:

1. Переход от одноразового применения серийных шарошечных долот к эксплуатации их по разработанной системе реновационных технологий обеспечивает повышение коэффициента эффективности использования ресурса инструмента в 1,3-1,5 раза и возможность повторного применения его ценных конструкционных материалов.

2. Особенности конструкции и взаимодействия зубчато-дисковых шарошек с забоем скважины (обусловливающие существенное снижение скорости вращения шарошек на цапфах и возможность применения опор скольжения) определяют технико-экономическую целесообразность создания на базе серийных ШД с изношенной подвижной частью модификаций долот режущего действия зубчато-дискового или резцового типов,

3. Установленные зависимости и условия, характеризующие влияние тепловых, динамических и механических воздействий на силы сцепления твердосплавных штырей с телом шарошки, позволяют определять режимные параметры установок и машин для извлечения твердого сплава из отработанных ШД.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечиваются: сочетанием и согласованностью теоретических исследований и опытных испытаний разработанных реновационных технологий при эксплуатации бурового инструмента. Научно-технические разработки по ремонту, восстановлению, модернизации и конструктивным преобразованиям, а также утилизации бурового инструмента подтверждены положительными результатами опытно-промышленных испытаний на рудных и угольных месторождениях Красноярского края и Хакасии.

Научная новизна работы состоит в:

• обосновании концепции и структурной модели процесса эксплуатации долот с использованием реновационных технологий, обеспечивающих повышение использования ресурса ШД;

• выборе принципов построения новых модификаций буровых инструментов с зубчато-дисковым и резцовым породоразрушающим вооружением на базе использования корпусной части отработанных серийных ШД;

• установлении зависимостей и условий, характеризующих влияние тепловых, динамических и механических воздействий на силы сцепления твердосплавных штырей с телом шарошки, что позволяет определять режимные параметры установок для извлечения твердого сплава из изношенных ШД;

• установлении зависимости экономических потерь от уровня недоиспользования ресурсов конкретных элементов механизма ШД при изменении крепости пород;

• обосновании и разработке оригинальных технологий и устройств извлечения твердого сплава из изношенного шарошечного инструмента, а также систематизации существующих способов;

• определении особенностей взаимодействия зубчато-дисковых шарошек с забоем скважины и кинематических зависимостей, характеризующих их работу и определяющих область применения.

Практическая полезность работы состоит в разработке:

• ряда новых способов создания модификаций буровых долот с зубчато-дисковым и резцовым вооружением на базе корпусной части изношенных серийных ШД, что повышает использование их ресурса;

• способов и устройств извлечения твердосплавных зубков из тела шарошки, обеспечивающих компенсацию затрат на покупку бурового инструмента и снижение удельных затрат на бурение скважин;

• новых видов долот с зубчато-дисковыми шарошками (ДЗДТТТ) и резцовых долот (РД), в том числе для сложных гидрогеологических условий;

• методов конструктивных преобразований БИ, обеспечивающих снижение расходов на бурение;

• методики и экономико-математической модели эффективности процессов восстановления и модернизации бурового инструмента.

Реализация результатов работы.

В научно-технических программах, научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах и проектах:

• «Исследование и разработка перспективных способов и устройств бурения крепких пород», № гос. регистрации 01900059971, 1995г., заказчик: Госкомвуз РФ;

• «Разработка технологий, проектирование участка и изготовление шарошечного и режуще-вращательного бурового инструмента, № 390/98, 1998 г., заказчик: ОАО «Ачинский глиноземный комбинат» (АГК);

• «Теоретические основы извлечения твёрдого сплава из бурового инструмента с целью его вторичного применения». Единый заказ-наряд, 1996 - 1998 г.г., заказчик: Минобразования РФ;

• «Разработка перспективных способов и устройств для бурения крепких пород», 1999 г., заказчик: Минобразования РФ;

• «Проектирование участка, разработка технологии изготовления и восстановления бурового инструмента, № 852/00, 2000 - 2002 г.г., заказчик: ОАО «Ачинский глиноземный комбинат»;

• «Разработка и поставка буровых долот режущего действия», № М-04-01, 2004 г., заказчик ООО «Черногорская угольная компания»;

• «Разработка и исследование буровых инструментов с дисковыми шарошками для угольных разрезов», № гос. регистрации 01200309829; НТП «Научные

•

исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», 2003 - 2004 г.г., заказчик: Минобразования и науки РФ.

В промышленности:

• проект участка, техническая документация для изготовления специализированного бурового инструмента и технология восстановления и утилизации долот приняты к использованию ОАО «Ачинский глиноземный комбинат»;

• модернизированные долота ДЗДШ - 244,5 прошли опытные испытания на Мазульском известняковом руднике, в ОАО «Угольный разрез «Чалпан»» и на разрезе «Черногорский» (Республика Хакасия);

• техническая документация на изготовление модернизированных долот ДЗДШ - 244,5-3 принята к реализации ОАО «АГК» и ОАО «Сибирский инструментально-ремонтный завод».

В учебном процессе - материалы исследований используются при чтении лекций, выполнении курсовых и дипломных работ, НИР студентов.

Апробация работы. Основное содержание работы и отдельные её результаты представлялись, докладывались и обсуждались на: всероссийской научно-практической конференции и выставке с международным участием «Достижения науки и техники - развитию Сибирских регионов» (Красноярск, 1999 г.); международной практической конференции «Актуальные проблемы разработки ким-берлитовых месторождений: современное состояние и перспективы решения» (Мирный, 2001 г.); всероссийской научной конференции «Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф» (Красноярск, 2003 г.); научной конференции «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники по подпрограмме «Топливо и энергетика» (Москва, 2004 г.); научном симпозиуме «Неделя горняка» (Москва, 2005 г.); межвузовской научно - практической конференции «Инновационные процессы в современном образовании России как важнейшая предпосылка социально-экономического развития общества» (Красноярск, 2006 г.); научно-практической конференции «Игошинские чтения» (Иркутск, 2006 г.).

Личпый вклад соискателя в работу состоит в: постановке цели и задач диссертационной работы; научном обосновании новых методов и средств ремонта, модернизации, восстановления и утилизации ценных материалов бурового инструмента; разработке ряда способов извлечения твёрдого сплава из шарошек; участии в изготовлении и проведении испытаний опытных образцов инструмента.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 28 печатных работ. Отдельные результаты исследований освещены в 2-х монографиях, 13 статьях, 13 патентах на изобретения. В изданиях, рекомендованных ВАК России, опубликовано 3 работы.

Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложений. Содержит 140 страниц машинописного текста, включая 36 рисунков, 26 таблиц и библиографический список использованной литературы из 111 наименований.

Введение содержит общую характеристику, обоснование актуальности работы, основные научные положения исследований.

В первой главе дана оценка использования бурового инструмента на карьерах и применения реновационных технологий при его эксплуатации; определены цель, задачи и методы исследований.

Во второй главе изложены результаты исследований по оценке ресурсов элементов долот, созданию и разработке способов восстановления ШД, их расчетное и экспериментальное обоснование.

Третья глава посвящена оценке целесообразности и эффективности использования долот с зубчато-дисковыми шарошками и разработке способов модернизации шарошечных долот в долота режущего действия (зубчато-дисковые и резцовые).

Четвертая глава посвящена теоретическому и технологическому обоснованию способов извлечения твердосплавных зубков из шарошек и методам их реализации.

В пятой главе дана технико-экономическая оценка применения реновационных технологий при эксплуатации бурового инструмента.

В заключении обобщены основные результаты, полученные в работе.

В приложении приведена информация о реализации и апробации результатов диссертационной работы.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, д.т.н., профессору A.B. Гилёву. Отдельная признательность заслуженному деятелю науки РФ, д.т.н., профессору В.Д. Буткину за научные консультации. Автор благодарит членов кафедры «Горные машины и комплексы», инженерно-технических работников ОАО «Ачинский глинозёмный комбинат», ООО «Черногорская угольная компания», ОАО «Сибирский инструментально-ремонтный завод» за оказанную практическую помощь в реализации предложенных научных разработок.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Развитие и достигнутый уровень эффективности буровой техники и технологии на карьерах связаны с работами О.Д. Алимова, А.Е. Беляева, В.Д. Буткина, К.Е. Виницкого, Ю.Е. Воронова, Л.Т. Дворникова, A.A. Жуковского, Л.И. Кан-товича, Б.А. Катанова, Г.М. Крюкова, Б.Н. Кутузова, Н.В. Мельникова, Ю.А. Нанкина, В.А. Перетолчипа, Р.Ю. Подэрни, Н.Я. Репина, В.В. Ржевского, Б.А. Симкина, H.H. Страбыкина, А.Ф. Суханова, Е.Ф. Эпштейна и др.

Работы по созданию бурового инструмента, повышению его стойкости, внедрению реновационных технологий, не могут быть успешными без изучения трудов Л.И. Барона, М.Г. Бингхэма, В.Н. Гетопанова, A.B. Гилёва, Л.Б. Глатмана, Н.В. Грибенникова, К.И. Иванова, П.И. Коха, М.Г. Крапивина, Ю.С. Лопатина, Д.Е. Махно, С.А. Посташа, Г.И. Солода, А.И. Шадрина, О.В. Чернецкого и др.

Прогрессивное развитие бурового инструмента шарошечного, режущего и комбинированного типов обеспечено усилиями коллективов многих НИИ (ИГД им. A.A. Скочинского, НИИОГР, МГУНиГ, ВНИИБТ и др.), долотных заводов (ОАО «Волгабурмаш», ОАО «Уралбурмаш» и др.) и вузов (МГГУ, СПГГИ (ТУ), ИрГТУ, КузГТУ, ИЦМиЗ СФУ и др.).

В настоящее время на горных предприятиях, использующих вращательный способ бурения шарошечными долотами, остро стоит вопрос научного обоснования и практического внедрения реновационных технологий, позволяющих повысить эффективность использования бурового инструмента.

На основе выполненных исследований в указанном направлении обоснованы защищаемые в диссертационной работе научные положения:

1. Переход от одноразового применения серийных шарошечных долот к эксплуатации их по разработанной системе реновационных технологий обеспечивает повышение коэффициента эффективности использования ресурса инструмента в 1,3-1,5 раза и возможность повторного применения его ценных конструкционных материалов.

При существующей практике одноразового использования шарошечных долот суммарные затраты на них БСД за жизненный цикл станка (примерно 10 лет) превышают в несколько раз стоимость самого станка Сст(рис. 1). В общем случае имеет место параболическая зависимость: 1С . .. .

(1)

-л

Сг

.10 пг-сД/2 = аГ

к-сг

-СГ " " ""СТ

где Пг - средняя годовая производительность станка, м; К — средний ресурс шарошечного долота, м; Г- коэффициент крепости породы, а - коэффициент, обобщенно характеризующий тип, стоимость, производительность и ресурс станка и долота.

2СУС П

"V/ V

1 /

л/ Л/

\ 2

„ А „; 7 11 В ■ „ 15 19 - С—

Г 20

Рис. 1. Изменение соотношения суммарных затрат на ШД и стоимости бурового станка СБШ-250МНА в зависимости от коэффициента крепости пород £ 1 - одноразовое использование ШД; 2 - БИ при использовании ресурса корпуса ШД; А - область конкуренции ЩЦ и долот режущего типа РД; Б - область эффективности ШД; С - критические условия для ШД.

Рассматриваемая зависимость имеет характерные участки (Т,РД; ТКЗ,ТЗ,К; ОК) в связи с использованием ШД различного типа в соответствующей области. Высокий уровень кривой 1 объясняется значительной стоимостью одноразовых долот, когда имеют место неокупаемые потери труда и сырья, затраченных на изготовление корпуса и других элементов.

Шарошечные долота, используемые для бурения скважин в породах с коэффициентом крепости £=12-16, имеют среднюю стойкость подшипникового узла 1п = 600 м., а корпусной части 1к= 7500 м.

Ресурс использования дорогостоящей корпусной часта долота (Рк) равен:

Ю-*%.

I, 7500

(2)

Ввиду высокой цены ШД, 40-50 % которой приходится на корпусную часть, и низкого Р„, безремон тное использование инструмента становится малоэффективным.

Исходя из изложенного, в данной работе выдвигается концепция формирования в структуре карьера системы реновациониых технологий для ШД (рис. 2), как переход от одноразового их применения к многоцелевому изменению потребительских свойств на базе изношенных серийных ЩД, обеспечивающих более полное использование потенциального ресурса.

Эксплуатация

г ■ ^иокп ё ■■ 1,1: алою | Ё. тение Мидериизншвг

1 »

Зкситуашша по ядаому нязндчению' - - ■ -

Ромоит. " аисс.ашилеии«- 1 ■ Ушлжашга 1

Списание

Рис. 2. Структура и оснонные элементы обобщенной модели реновационных технологий для ШД: |~ '1 - (существующая структура; ¡¡дщ - предлагаемая структура

Автором разработаны технологии ремонта шарошечных долот, базирующиеся на принципах возможности разделения их на элементы, замены элемен тов на пригодные к эксплуатации или новые и повторной сборки в готовые изделия.

Ремонту подлежит любой элемент долота, но в первую очередь он требуется подшипниковым узлам и лапам, поскольку 80 % долот выходят из строя но причине износа опор.

Апробация разработанных автором технологических процессов ремонта и восстановления ШД на ряде горнодобывающих предприятий показала, что шарошечное долото может подвергаться разборке на отдельные элементы, их ремонту, сборке и функционированию по прямому назначению. Для ремонта подшипников долото разрезается по лапам, вынимается замковый подшипник и шарошка снимается с цапфы. После реставрации подшипникового узла долото вновь собирается.

Испытания разработанных технологий проведены в условиях Мазульского известнякового рудника ОАО «АГК» (глубина бурения 11 - 12 м, f = 8 - 10, осевое усилие на долото 150 - 200 кН, число оборотов вращателя 100 - 120 м"1, давление воздушно-водяной смеси 0,5 МПа). Восстановленные долота типов 244,5 -ОК-ПВ и 244,5 - ТКЗ отработали соответственно 141 и 60 м. При средней проходке новых долот указанных типов производства ОАО «Волгабурмаш», в тех же условиях, равной 450 м, стоимость бурения 1 м скважины снизилась в 2 раза (со 130 до 60 руб.).

Технико-экономическую оценку реновационных технологий целесообразно осуществлять по коэффициенту эффективности использования ресурсов (Кэ), затраченных на изготовление ЛТД:

Кэ = п-1

*п.п

сл ' (3)

^д.п

V =.Çl

где 'б . - удельные затраты на БИ при одноразовом использовании ШД,

1п.11

руб/м; Сь - стоимость нового долота, руб; /„„ - проходка новым долотом, м; Q.n и /„„ - стоимость и проходка долота с продленной работоспособностью, соответственно.

В частности, для проведенных испытаний с долотами 244,5-ОК и 244,5-ТКЗ значения величин в формуле (3) были равны: Q - 31709 руб; Сд„ - 17033 руб; h.« - 450 м; /ля - 100 м. При этом .К,составил 0,41.

Основная причина выхода из строя реставрированных ШД остается прежней - заклинивание шарошек на опоре. Поэтому, последующий этап ремонта заключался в замене лап. Причем, ремонту корпусной части подлежит еще около 20 % невосстановленного инструмента, выход из строя которого произошел по причине износа лап или, что редко, ниппеля.

Технология восстановления в этом случае включает операции отделения изношенной лапы от остальной части долота и установку на ее место лапы, не выработавшей свой ресурс.

При переходе к конструктивному варианту с приваренными лапами возникает вопрос о несущей способности сварного шва.

Оценка способности сварного шва выполнена с помощью разработанной совместно с C.B. Дорониным объемной конечно-элементной модели долота. Сварной шов смоделирован слоем конечных элементов таким образом, что они отражают деформирование шва с шириной и глубиной провара 5 мм. Лапа при-

соединена к телу долота посредством шла и вся нагрузка, воспринимаемая лапой, передается на тело долота через сварной шов.

Напряженное состояние в элементах долота рассмотрено для 2-х случаев. Первый - долото опирается на ровную поверхность забоя, при этом и вертикальное усилие подачи и крутящий момент равномерно распределяются на три шарошки, Второй - в силу неровности поверхности забоя и наличия включения повышенной твердости вся нагрузка приходится на одну шарошку.

Расчеты показывают, что уровни напряжений в сварном шве являются формально допустимыми только в первом случае {рис. 3). Преобладающие напряжения по телу и лапам долота не превышают 40 МПа; в зоне перехода к резьбовой части доле та, а также в зоне крепления лап преобладают напряжения до 80 МПа; непосредственно в сварном шве напряжение достигает 200 МПа. Во втором расчетном случае в сварном шве напряжения изменяются в широком диапазоне от 50 до 400 МПа и выше. Такой уровень нагруженное™ является недопустимым.

Основной вывод, сделанный в результате расчетов напряженного состояния - сварной шов может выполнять только функции фиксации свариваемых деталей, а силовой поток нагрузки должен передаваться через основной металл.

Усиление сварного шва вертикальными (рис. 4) и горизонтальными радиальными вставками (рис. 5) увеличивает прочность и несущую способность шарошечного долота. В этом случае К-, равен 0,35.

Таким обрати, проведенные автором теоретические исследования и эксперименты подтверждают обоснованность первого защищаемого научного положения.

2. Особенности конструкции и взаимодействия зубчато-дисковых шарошек с забоем скважины (обусловливающие существенное снижение скорости вращения шарошек на цапфах н возможность применения опор скольжения) определяют технико-экономическую целесообразность создания на базе серийных ШД с изношенной подвижной частью модификаций долот режущего действия зубчато-дискового нли резцового типов.

Значительное количество породных уступов на карьерах (особенно угольных) имеют сложно-структурное строение с коэффициентом крепости { = 2 - 10. Дчя ИХ бурения при непосредственном участии автора создан разборный буро-

Рис.З. Напряжения 1 фи нагрузке па три шарашки

Рис. 4. Усиление вертикальными вставками

Рис. 5. Усиление горизонталь кыми вставками

вой инструмент с зубчато-дисковыми шарошками (ДЗДШ), Этот тип инструмента (рис. 6) по способу разрушения забоя относи тся к режущим долотам, а по конструкции близок к классическим долотам шарошечного типа.

Рис. 6. Разборные буровые Долота с зубчато-дисковыми шарошками: а - трехшарошечное диаметром 160 мм: 6. в - трех- и четырехшарошечное диаметром 244,5 ми (патент № 2250344)

Характер взаимодействия рабочих элементов ДЗДШ существенно отличается от классических ШД с конусными шарошками.

При одновременном вращении зубьев вокруг оси шарошки и относительно оси скважины изменяется радиус их вращения вокруг оси долота практически от 0 до 2гш, однако средний радиус вращения каждого зуба (К.) за один оборот шарошки оказывается равным г,,, (рис. 7).

Параметрическое уравнение траектории зуба (т. М]) зубчато-дисковой шарошки имеет вид:

Х = гш- cos ü)j ■ /(l + cos а>ш ■ t),

Л

Y = гш ■ sin cad ■ f(l ±

Рис. 7. Траектория движения зуба шарошки по среднему радиусу вращения вокруг оси долота

COSÖV-rj, (4)

f.SLl.bir sm^-i,

2п

где шш - угловая скорость вращения шарошки, с"; т время перемещения зуба шарошки, с; cod - угловая скорость вращения долота с"1; h - глубина внедрения долота в породу, м.

Вращение и перекатывание но забою зубчато-дисковой шарошки происходит за счет зацепления с образовавшейся криволинейной поверхностью у стенки углубляющейся скважины (рис. 8),

В контакте с породой зуб за один оборот проходит примерно 3/8 своего пути. На протяжении 5/8 пути он не контактирует с породой при любом количестве зубьев на шарошке. Иными словами, только 3/8 количества зубьев шарошки контактируют с забоем в каждый момент времени. Все зубья шарошки проходят равный путь контакта с горной породой, что способствует равномерному их износу.

При одновременном участии в двух движениях (вращении вокрут своей оси и оси долота) зубчато-дисковая шарошка нри разрушении породы в скважи-

не для каждого зуба образует попеременно две зоны: охлаждения (нерабочей) и разрушения породы (рабочей) (рис. 9).

Рис. 8. Схема взаимодействия зубчато-дисковых шарошек режущего долота с забоем скважины: /? - количество шарошек; && - диаметр долота, м; Рос - нагрузка на долото, Н.

Рис. 9. Зоны работы зуба шарошки долота ДЗДШ

П,„ = ■

В нерабочей зоне окружная скорость зуба Уокр изменяется от Уокр. — шах до У0кр = 0. В рабочей зоне зуб шарошки развивает окружную скорость от Уокр = 0 (т. ж) до У0Кр.тах = л-йа-щ. Так, при скорости вращения долота пл= 100 об/мин максимальная окружная скорость зуба на долоте ДЗДШ-244,5 будет У01ф. шах = 3,14-0,2445-100 = 77 м/мин.

Скорость вращения зубчато-дисковой шарошки пропорциональна скорости бурения и определяется по формуле:

п-йш »об/мин, (5)

где Ус - скорость бурения, м/мин; с1ш - диаметр шарошки, м; К<э - коэффициент, учитывающий дополнительное увеличение скорости вращения от части реакции забоя.

В породах средней крепости зубчато-дисковая шарошка вращается в 20 раз медленнее скорости вращения долота, что дает возможность применения простых опор скольжения, показывающих высокую надежность работы.

Исследования показывают, что скорость вращения шарошки (пш) находится в прямопропорциопальной зависимости от скорости бурения (рис. 10) и примерно в гиперболической зависимости от крепости породы (рис. 11).

Соотношение путей трения зубьев долот с зубчато-дисковыми шарошками 1т и периферийных резцов режущих долот со стационарными резцами ¿„ определяется выражением:

мин"1

2,5

О 0,75 1,5 2,25

Уб,

м/мин

\

ч Чч

О 2,5

7,5 10

Рис. 10. Изменение скорости вращения зубчато-дисковой шарошки пш в зависимости от скорости бурения Уб при пя = 100 об/мин

Рис. 11. Зависимость скорости вращения зубчато-дисковой шарошки пш от крепости породы/

При одинаковых диаметрах сравниваемых долот с!ш = г, с учетом (5) Кт = 2. 7аким образом, износостойкость вооружения долот с зубчато-дисковыми шарошками, с учетом режимов трения, в 2 раза выше, чем РД со стержневыми резцами.

Теоретические оценки процесса взаимодействия зубчато-дисковых шарошек с забоем скважины и выполненные эксперименты явились основанием для разработки автором технологий модернизации ШД с изношенными шарошками в долота типа ДЗДШ (рис. 12), а также в долота со стационарными резцами (рис. 13).

1 VI

Рис. 12. Схема модернизации ШД в буровой инструмепт ДЗДШ (патент № 2149974): 1 - корпус; 2-лапа; 3 - накладка; 4 - радиальный паз; 5 - ось фрезерования; 6 - отверстие; 7 - опора скольжения; 8 -зубчато-дисковая шарошка; 9 - зубок; 10-шайба

Рис. 13. Схема модернизации ШД в буровой инструмент РД (патент № 2208121): 1 -корпус; 2 - радиальный паз; 3 - высокая конусообразная пластина; 4, 13 - уступы; 5, 14 - резцы; 6 - основание верхней пластины; 9 - нижняя пластина; 7, 10 - пазы; 8,11- отверстия; 12 - элемент крепления

В последнем случае обеспечивается возможность использования эффективного вооружения РД типов ДР214В, ДР214ВЭ, ДР243ВЭ, ЗРД125,9, 1РД244,5, ЗРД244,5 и других, созданных в ИрГТУ.

Параметры используемой корпусной части ШД позволяют создавать ДЗДШ с различными углами атаки передней грани, что расширяет области их применения и обеспечивает бурение пород на рациональных режимах, а также является базой для создания различных модификаций бурового инструмента (патенты № 2250344, 2264521, 2178057).

Долото типа ДЗДШ-244,5 испытано под руководством автора на станке СБШ-250/270 в условиях Черногорского разреза в породах с Г = 3 - 8 (^.=6 - 7) и показало стойкость сменного вооружения (дисков) 6018 м. Корпус долота оставался полностью пригодным для дальнейшей эксплуатации. Стойкость долота 244,5 - ОКПВ в тех же условиях составляла - 4000 м. Затраты на бурение 1 метра скважины соответственно равны 24,5 и 55,1 руб.

С учетом многократного использования корпуса долота ДЗДШ коэффициент эффективности использования ресурса инструмента может приближаться к максимальному значению. Годовой экономический эффект от преобразования ШД в ДЗДШ на Мазульском известняковом руднике ОАО «АГК» составил более 2 млн. руб.

Теоретические исследования и их реализация в конструкциях модернизированных и новых долот подтверждают обоснованность второго научного положения.

3. Установленные зависимости и условия, характеризующие влияние тепловых, динамических и механических воздействий на силы сцепления твердосплавных штырей с телом шарошки, позволяют определять режимные параметры установок и машин для извлечения твердого сплава из отработанных ШД.

Твердый сплав в изношенных ШД имеет значительную остаточную стоимость и является предметом разработки механизированных способов его извлечения (рис. 14). При участии автора установлены зависимости и условия, позволяющие определять параметры технологии извлечения твердого сплава из ШД различными способами.

Прочность прессового соединения «зубок-шарошка» определяется точностью сборки и величиной натяга N. м, который находится по формуле:

N = 0,025^7 +0,00(7) где с!з - средний диаметр зубка, м.

Давление Р, МПа, на твердосплавной зубок со стороны тела шарошки равно:

Р = --1-» (81

где и - поправка на обмятие посадочных поверхностей, зависящая от высоты микронеровностей, м; Е - модуль упругости материала шарошки, зависящий от температуры нагрева МПа; К=1,5 - коэффициент, учитывающий возможность уменьшения сил сцепления со временем; (10 - диаметр соединения, м; ср - коэффициент, определяемый по формуле:

ч2

9, =-к«-««'

где (1ВН- внешний диаметр охватывающей детали, м.

Рис. 14. Систематизация способов извлечения твердого сплава из шарошечных долот. Усилие (Руц, Н), удерживающее твёрдосплавной зубок в теле шарошки:

Ру1> = Р-/-Р, (10)

где/- коэффициент трения твёрдосплавного зубка с телом шарошки в соединении; Р - площадь поверхности твёрдосплавного зубка, находящаяся в теле шарошки, м2.

Удерживающее усилие преодолевается путем нагрева твёрдосплавного зубка и тела шарошки, благодаря разности коэффициентов температурного расширения их материалов.

Установленные зависимости (7-10 и др.) позволили на их базе определить режимные параметры термовращателышх и электрогидроимпульсных установок для извлечения твердого сплава.

Диаметр отверстия в теле шарошки с?0„, м, при её нагреве,

+ ,м, (11)

где й?0 - диаметр отверстия в теле шарошки в не нагретом состоянии, м, который можно рассчитать по формуле:

¿/0 = с/3-ЛГ, (12)

где с{3- диаметр твёрдосплавного зубка в нагретом состоянии, м; аш - коэффициент температурного расширения материала шарошки.

При нагреве шарошки до t = 1050°С, усилие (РГД удерживающее зубок в теле шарошки, равно нулю, а при I = 900°С, Руд = 0,117, Н.

Для осуществления процесса извлечения твёрдого сплава на основе разницы коэффициентов температурных расширений материалов предложен термовращательный способ и разработано устройство для его механизации (рис.15).

Рис. 15. Устройство для извлечения твердого сплава из тела шарошки термо - вращательным способом (патент № 2294425): 1-узел крепления шарошки; 2-шарошка; 3-электродвшатель; 4-коробка передач; 5-винтовой вал; 6-двухступенчатый редуктор; 7-соединительная муфта; 8-многогранный вал; 9-иидуктор; 10-трубопровод; 11-бункер сбора зубков; 1-зона нагрева; П-зона извлечения зубков

Процесс работы устройства заключается в том, что шарошка вместе с твердосплавными зубками нагревается в индукторе до нужной температуры, а затем получает вращение с частотой, определяемой по выведенной автором формуле:

п>

К-(1й(\ + (р)-т-г

(13)

где - натяг в соединении «зубок-шарошка», оставшийся после нагрева шарошки до нужной температуры, м; т - масса твердосплавного зубка, кг; г - расстояние от оси вращения шарошки до центра твердосплавного зубка, м.

При температуре нагрева I = 900°С необходимая частота вращения для отделения зубка должна быть не менее 22,5 с"1.

Эффективным способом извлечения твёрдого сплава является электрогидравлический, в котором для преодоления удерживающих зубок усилий используется электрический разряд между электродами, помещенными в воду. Последней заполнена полость шарошки, отделённой от цапфы (рис. 16).

■ Г~-:

Рис. 16. Схема электрогидравлической установки для извлечения твердого сплава из шарошки (патент №2117131): 1 - источник питания; 2 - рабочие электроды; 3 - матрица; 4 - разрядная камера; 5 - крышка; б - шарошка; 7 - зубья шарошки; 8 - корпус

Давление в жидкости, с учетом исследований Г.С. Ракошица, на фронте ударной волны определяется графически (рис.17) или по формуле:

32$|{1;2 4 0:5л/с)[/+4/ + 32 ]

где Р - давление в жидкости, МПа; С - емкость конденсаторной батареи, Ф ; О -напряжение на конденсаторе, В; 1 — длина разрядного промежутка, мм; г — расстояние от центра разряда до заготовки, мм.

Рис. 17. Диаграмма для определения Р (см. цифры у кривых) ударной волны в зависимости от запасенной энергии № установки и расстояния г от центра разряда до заготовки

150 200 250 с. им

Предел прочности сталей долота о го сортамента при растяжении равен §00 - 1615 МПа. Для создания такого давления при электрогидравлическом эффекте нужно иметь устройство с энершей около 10 КДж (рис.17). Этому соответствуют электрогидравлические прессы малых энергий - «Удар-12» и «Т-1220» с наибольшей энергией в импульсе - 10 КДж.

При разрезном способе извлечения штырей твердого сплава из тела шарошки в ней делаются резы на глубину установки штыря. Тем самым обнажается часть зубка и силы сцепления, действующие на штырь со стороны противоположной резу, отжимают его в открытую зону (рис. 18, а, б). Механизируется процесс с использованием вулкан и то в ого круга и устройства, позволяющего изменять положение шарошки в пространстве.

Экономический эффект от внедрения технологического процесса извлечения твёрдого сплава из тела шарошки составляет 1100 руб. на одну шарошку типа 244,5-ОК с количеством твердосплавных зубков 171 ед., общей массой 3,5 кг.

а б

Рис. 18 Резы на шарошке (а) я извлеченный твердый с план (б)

Утилизация бурового инструмента в условиях ОАО «АГК» обеспечивает ежегодный экономический эффект порядка 700 тыс. руб.

Технико-экономическая оценка эффективности предложенных реновационных технологий при эксплуатации шарошечных долот выполнена по разработанным методикам. При этом получена зависимость для определения экономической эффективности вторичного преобразования бурового инструмента:

э -Ь. р т

с.

йн

гк -Г к„

-к -с

сЫ

,руб

(15)

пр )

где Ьг - заданный годовой объем бурения, м; - стойкость новых долот, м; Сдя ~ средняя стоимость нового долота; Кр - коэффициент вторичного преобразования бурового инструмента; Кпр - коэффициент повышения ресурса инструмента при его вторичном преобразовании; Сдн - средняя стоимость восстановления долота.

Экономическая эффективность от модернизации бурового инструмента в условиях ОАО «Русал-Ачинск» составляет около 3 млн. руб. в год.

Заключение

Диссертация представляет собой законченную научно-квалификационную работу, в которой научно обоснованы и разработаны способы и средства модернизации, ремонта шарошечных долот и утилизации ценных конструкционных материалов, обеспечивающих существенное повышение эффективности буровых работ на карьерах страны.

Основные выводы, научные и практические результаты, полученные в работе, заключаются в следующем:

1. В настоящее время на карьерах преобладает практика одноразового использования дорогостоящих серийных шарошечных долот, расходы на которые за срок службы бурового станка превышают его стоимость в несколько раз и имеют параболическую зависимость от коэффициента крепости. Доля затрат на ШД в себестоимости бурения составляет 30-60 %, а в отдельных случаях достигает 65-70 %.

2. Ресурсы конструктивных элементов шарошечного долота, как механизма, существенно различны, используются неравномерно и далеко не полностью, поэтому имеют место значительные неокупаемые потери труда и ценного сырья.

3. Разработана концепция и структурная модель формирования реновационных технологий для шарошечных долот, включающая способы и средства их модернизации, ремонта и утилизации.

4. Разработаны и апробированы технологии ремонта и восстановления шарошечных долот, основанные на принципах возможности разборки их на элементы, замены элементов на пригодные к эксплуатации или новые, и повторной сборки, обеспечивающие повышение коэффициента использования ресурса БИ в 1,3-1,5 раза.

5. Разработаны методы модернизации изношенных шарошечных долот, основанные на конструктивных преобразованиях в резцовые и зубчато-дисковые шарошечные долота, обеспечивающие их повторную эксплуатацию в породах cf=2-10.

6. Разработан ряд новых способов и конструктивно-технологических схем установок (патенты №№ 2294425, 2117131) для извлечения из отработанных шарошечных долот твердого сплава с целью повторного его применения, что позволяет существенно снизить расходы на буровой инструмент и получить на одно ШД экономический эффект более 1 тыс. руб.

7. Разработана экономико-математическая модель эффективности процесса восстановления бурового инструмента.

8. Разработан ряд новых моделей разборных ШД, ДЗДШ и опорных устройств (патенты №№ 2250344, 2182213, 2264521, 2178057, 2191245, 2228423, 2257457), позволяющих существенно снизить удельные затраты на процесс бурения скважин.

9. Значительная технико-экономическая эффективность научных разработок и технических решений, приведенных в диссертации, подтверждена их опытно-промышленными испытаниями и внедрением, проведенными в условиях карьеров ОАО «Ачинский глиноземный комбинат», ООО «Черногорская угольная компания», ОАО «Угольный разрез «Чалпан».

Опубликованные работы по теме диссертации

1. Буткин В.Д. Опыт и развитие технологии силового бурения резанием на карьерах [Текст] / В.Д. Буткин, A.B. Гилёв, В.Т. Чесноков и [др.]. - М.: Макс Пресс. 2005. - 304 с.

2. Буткип В.Д. Проектирование буровых долот для открытых, земляных и строительных работ [Текст] / В.Д. Буткин, A.B. Гилёв, C.B. Доронин, В.Т. Чесноков и [др.]. - М.: Макс Пресс. 2005. - 240 с.

3. Пат. 2149974 Российская Федерация, МПК7 Е21В 10/12. Способ вторичного использования буровых долот [Текст] / Чесноков В.Т., Буткин В.Д., Гилёв A.B.- № 98113670/03; заявл. 06.07.98; опубл. 27.05.00, Бюл. №15.

4. Пат. 2208121 Российская Федерация, МПК7 Е21В 10/14. Способ реставрации шарошечных долот в режущее [Текст] / Буткин В.Д., Гилёв A.B. Чесноков В.Т. [и др.]. - № 2001119884/03; заявл. 17.07.01; опубл. 10.07.01, Бюл. №19.

5. Пат. 2250344 Российская Федерация, МПК7 Е21В 10/62. 10/12. Буровое долото с переменным породоразрушающим вооружением [Текст] / Буткин В.Д., Гилёв A.B. Чесноков В.Т. [и др.]. -№ 2003131924/03; заявл. 30.10.03; опубл. 20.04.05, Бюл. №11.

6. Пат. 2117131 Российская Федерация, МПК1 Е21В 10/16. Способ извлечения зубков из отработанных шарошечных долот [Текст] / Буткин В.Д., Гилёв A.B. Чесноков В.Т. [и др.]. - № 96110537/03; заявл. 27.05.96; опубл. 10.08.98, Бюл. №22.

7. Пат. 2182213 Российская Федерация, МПК7 Е21В 10/20. 10/18. Буровое долото шарошечного типа [Текст] / Буткин В.Д., Гилёв A.B. Чесноков В.Т. [и др.]. - № 2001102064/03; заявл. 23.01.01; опубл. 10.05.02, Бюл. №13.

8. Пат. 2117129 Российская Федерация, МПК7 Е21В 3/00. Способ бурения скважин [Текст] / Буткин В.Д., Гилёв A.B. Чесноков В.Т. [и др.]. - № 90112702/03; заявл. 25.06.96; опубл. 10.08.98, Бюл. №22.

9. Пат. 2264521 Российская Федерация, МПК7 Е21В 10/12. Буровое долото режуще-вращательного типа [Текст] / Буткин В.Д., Гилёв A.B. Чесноков В.Т. [и др.]. - № 2004122963/03; заявл. 26.07.04; опубл. 20.11.05, Бюл. №32.

10. Пат. 221378 Российская Федерация, МПК7 Е21В 10/44. Способ эвакуации бурового шлама из скважины и устройство для его осуществления [Текст] / Буткин В.Д., Гилёв

A.B. Чесноков В.Т. [и др.]. -№ 2004131410/03; заявл. 27.10.04; опубл. 10.08.06, Бюл. №22.

11. Пат. 2178057 Российская Федерация, МПК7 Е21В 10/12. Буровое долото режуще-скалывающего действия [Текст] / Буткин В.Д., Гилёв A.B. Чесноков В.Т. [и др.]. - № 99114638/03; заявл. 06.07.99; опубл. 10.01.02, Бюл. №1.

12. Пат. 2191245 Российская Федерация, МПК7 Е21В 10/22. Опорное устройство бурового шарошечного долота [Текст] / Буши В.Д., Гилёв A.B. Чесноков В.Т. [и др.]. - № 2001119885/03; заявл. 17.07.01; опубл. 20.10.02, Бюл. №29.

13. Пат. 2228423 Российская Федерация, МПК7 Е21В 10/20. 10/22. Буровое долото [Текст] / Буткин В.Д., Гилёв A.B. Чесноков В.Т. [и др.]. - № 2002110085/03; заявл. 16.04.02; опубл. 10.05.04, Бюл. №13.

14. Пат. 2257457 Российская Федерация, МПК7 Е21В 10/20. 10/22. Буровое шарошечное долото [Текст] / Буткин В.Д., Гилёв A.B. Чесноков В.Т. [и др.]. - № 2003137271/03; заявл. 24.12.03; опубл. 27.07.05, Бюл. № 27.

15. Пат. 2294425 Российская Федерация, МПК7 Е21В 10/20. 10/16. Способ извлечения твердосплавных зубков из отработанного бурового инструмента и устройство для его осуществления [Текст] / Буткин В.Д., Гилёв A.B. Чесноков В.Т. [и др.]. - № 2005101169/03; заявл. 19.01.05; опубл. 27.02.07, Бюл. №6.

16. Butkin, V. Improving Drilling Equipment for Surface Mining [Text] / V. Butkin, A. Gilev, V. Chesnokov [et fl.] // Russian Mining. - 2003. - № 6. - P. 40-44.

17. Буткин, В.Д. Специализированные долота для буровых работ на карьерах [Текст] /

B.Д. Буткин., A.B. Гилсв, В.Т. Чесноков [и др.] // Горный журнал. - 2004. - № 5. - С. 38-42.

18. Гилёв, A.B. Развитие конструктивных схем долот с зубчато дисковыми шарошками [Текст] / А.В Гилёв., В.Д. Буткин, В.Т. Чесноков // Горное оборудование и электромеханика. -2005. - № 3. - С. 14-16.

19. Буткин, В.Д. Вращательно-ударный способ бурения ударно-дисковым инструментом -решение проблем буровых работ в стеснённых условиях глубоких карьеров [Текст] / В.Д. Буткин., A.B. Гилёв, В.Т. Чесноков [и др.] // Актуальные проблемы разработай кимберлитовых месторождений: современное состояние и перспективы решения: сб. докл. Международ, науч. -практич. копф. «Мирпый-2001». - Мирный, 2001. С. - 19-21.

20. Буткин, В.Д. Разборный буровой инструмент для угольных разрезов [Текст] / В.Д. Буткин., A.B. Гилёв, В.Т. Чесноков [и др.] // Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники: сб. науч. докл. конф. по подпрограмме «Топливо и энергетика» НТП- Минобразования РФ. - Москва -2004 - С. - 149-150.

21. Буткин, В.Д. О рациональных режимах бурения скважин долотами с зубчато-дисковыми шарошками [Текст] / В.Д. Буткин., A.B. Гилёв, В.Т. Чесноков [и др.] // Горно-информ. Аналит. Бюлл. МГГУ, Москва, 2006. - № 3. -С. - 15-16.

22. Буткин, В.Д. Об инструментах и технологиях бурения в сложноструктурпых толщах горных пород на карьерах [Текст] / В.Д. Буткин., A.B. Гилёв, В.Т. Чесноков [и др.] // Современные технологии освоения минеральных ресурсов: сб. науч. тр. Вып. 2. - Красноярск. 2004. -С. 212-216.

23. Гилёв, A.B. Термовращательный способ извлечения твёрдого сплава из бурового инструмента [Текст] / A.B. Гилёв, В.Т. Чесноков, Л.В. Нехорошева [и др.] // Инновационные процессы в современном образовании России как важнейшая предпосылка социально-экономического развития общества: сб. науч. тр. - Красноярск. 2006. - С. 169-171.

24. Чесноков, В.Т. Восстановление и повторное использование буровых шарошечных долот - значительный резерв экономии ресурсов [Текст] / В.Т. Чесноков, А.Н. Алимцев, А.Н. Курилов // Достижения науки и техники развитию сибирских регионов: Всероссийская науч. -практич. конф. и выставка с международным участием. В 3-х Ч. Ч. 3. - КГТУ, Красноярск. -1999.-С. 276-277.

25. Буткин, В.Д. О применении разборных долот режущего типа с дисково зубчатым вооружением взамен шарошечных на карьерах в породах средней и повышенной крепости [Текст]

/ В.Д. Буткин., A.B. Гилёв, A.M. Тодинов, В.Т. Чесноков [и др.] // Перспективные материалы, технологии, конструкции, экономика: сб. науч. тр. - Красноярск, 2001. - С. 327333.

26. Буткин, В.Д. Рациональные решения в технике вращательно-ударного бурения взрывных скважин па карьерах [Текст] / В.Д. Буткин., A.B. Гилёв, В.Т. Чесноков [и др.] // Перспективные материалы, технологии, конструкции, экономика: сб. науч. тр. - Красноярск, 2001. -С. 417-419.

27. Гилёв, A.B. Технико-экономическая оценка восстановления шарошечных долот па основе их опытно-промышленных испытаний [Текст] / A.B. Гилёв, В.Т. Чесноков. // Перспективные материалы, технологии, конструкции, экономика: сб. науч. тр. Вып. 8, ч. 2. - Красноярск, 2002. - С. 114-116.

28. Буткин, В.Д. Развитие проектных расчётов буровых шарошечных долот повышенной живучести [Текст] / В.Д. Буткин., A.B. Гилёв, C.B. Доронин, В.Т. Чесноков [и др.] // Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф: труды VII Всероссийской науч. конф. в 3-х т.: т.2. -Красноярск, 2003. - С. 73-78.

Отпечатано на участке множительной техники Института цветных металлов и золота ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» 660025, г. Красноярск, ул. Вавилова, 66 а Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,38. Тираж 110 экз.

Введение.

Глава 1. Состояние и актуальность создания реновационных технологий при эксплуатации шарошечных долот.

1.1. Анализ способов бурения взрывных скважин на карьерах.

1.2. Анализ состояния и опыт использования шарошечных долот при бурении скважин на карьерах.

1.3. Материалы, применяемые для изготовления бурового инструмента.

1.4. Современное состояние экономических показателей процесса бурения взрывных скважин.

1.5. Резюме. Задачи методы исследований.

Глава 2. Обоснование и разработка способов ремонта и восстановления бурового инструмента шарошечного типа.

2.1. Оценка ресурса элементов шарошечного долота.

2.2. Анализ опыта повышения ресурса бур.ового инструмента шарошечного типа.

2.3. Разработка способов восстановления шарошечных долот

2.4. Исследования напряженно-деформированного состояния восстанавливаемых долот.

Выводы.

Глава 3. Модернизация и конструктивные преобразования шарошечных долот.

3.1. Теоретическая оценка целесообразности и эффективности использования долот с зубчато-дисковыми шарошками.

3.2. Модернизация шарошечного долота в буровой инструмент режущего типа с переменной режущей кромкой.

3.3. Способ вторичного использования корпусной части долот

Выводы.

Глава 4. Утилизация бурового инструмента.

4.1. Способы извлечения твердого сплава из бурового инструмента.

4.2. Термовращательный способ извлечения твердого сплава из тела шарошки.

4.3. Электрогидравлический способ извлечения твердого сплава из бурового инструмента.

4.4. Разрезной способ извлечения твердого сплава.

Выводы.

Глава 5. Технико-экономическая оценка применения реновационных технологий при эксплуатации бурового инструмента шарошечного типа.

5.1. Экономическая целесообразность преобразования изношенных ШД в ДЗДШ.

5.2. Методика оценки эффективности восстановления бурового инструмента.

5.3. Опытно-промышленные испытания и реализация результатов работы.

Выводы.

В основе всего промышленного производства стоит горная промышленность, осуществляющая добычу полезных ископаемых и обеспечивающая сырьевые потребности не только России, но и других стран. Основные объемы горной массы подготавливаются к выемке буровзрывным способом, одним из главных технологических процессов которого является бурение взрывных скважин.

Буровой комплекс на открытых горных работах представляет собой крупную ресурсоемкую систему, в которой в настоящее время преобладает экстенсивное развитие. За последние годы рост производительности бурового оборудования практически прекратился и происходит значительное непрерывное увеличение затрат на буровые работы.

В ближайшее десятилетие в России ожидаемые годовые объемы бурения на открытых горных, земляных и строительных работах превысят 60 млн. м скважин, освоение которых при существующих устаревших средствах бурения требует списочного состава буровых станков более 1500 ед. и расходования в год 160 - 200 тыс. буровых инструментов. Ежегодные эксплуатационные затраты могут достигнуть 6 млрд. руб., из них примерно 60 - 65 % составят затраты на буровой инструмент. Поэтому создание эффективных буровых инструментов и технологий их применения на карьерах является важной научно-технической проблемой.

Буровой инструмент является самым высоконагружаемым и ответственным элементом бурового става, определяющим способ бурения в соответствии со свойствами буримых пород. Скоростные качества долота, его износостойкость и стоимость формируют главный критерий эффективности буровых работ - удельные затраты на бурение 1 м скважины, высокий уровень которых не соответствует современным требованиям к использованию ресурсов предприятий.

Большие расходы на буровой инструмент объясняются преимущественно использованием на карьерах ресурсоемких (энергоемких) и сложных шарошечных долот (около 85 % от всех объемов). Их стоимость непрерывно повышается особенно долот увеличенного диаметра (244,5 - 320 мм), масштабы потребления которых интенсивно возрастают по технологическим причинам.

Практика показывает, что выпускаемые шарошечные долота, конструктивные и ресурсные параметры которых изначально рассчитаны на жесткие требования проходки глубоких скважин, не могут соответствовать всем условиям бурения неглубоких взрывных скважин.

В горных породах с относительно небольшим коэффициентом крепости (f = 2- 10), составляющих на открытых горных работах значительную долю (от 25 - 35 % добыче руд, алмазов и строительных материалов до 85 - 90 % на угольных разрезах), в 1,5-3 раза большую производительность и экономичность по сравнению с шарошечными долотами могут обеспечить более дешевые и простые режущие долота, а в сложноструктурных породных массивах - долота с зубчато-дисковым вооружением и различные « комбинированные инструменты.

Пилотные образцы (модели) некоторых видов долот усилиями ряда НИИ и вузов (НИИОГР, ИГД им. А.А. Скочинского, Институт цветных металлов и золота СФУ, ИрГТУ, КузГТУ и др.) разработаны давно, но серийное их изготовление и должное использование не организовано (за исключением режущих долот диаметром 160 мм для шнековых станков) и четкие границы их применения не определены. Многие известные технические решения в области буровых инструментов еще требуют длительной опытно-промышленной проверки и экономических обоснований.

Работа бурового инструмента органически сопряжена с технологическими процессами бурения и характеристиками исполнительных механизмов бурового станка. Поэтому необходимо обеспечивать согласованность параметров создаваемых новых моделей буровых инструментов с режимными параметрами процессов разрушения пород и удаления продуктов разрушения из забоя скважин, а также с параметрами буровых станков (механизмов вращения, подачи бурового инструмента и очистки скважины).

Считается, что выпускаемые шарошечные долота (ШД) являются неремонтопригодными, не подлежат восстановлению и 80 % из них преждевременно выходят из строя из-за износа опор и вооружения. Ресурс корпусной части долот при этом остается невыработанным. Кроме того, ШД имеют на вооружении дорогостоящий металлокерамический твердый сплав (групп ВК, ВК-В, ВК-ВК и др.) и до настоящего времени нет эффективной технологии его извлечения из отработанных шарошечных долот.

Отсутствует технология централизованной переработки и реставрации шарошечных долот, в связи, с чем остро стоит вопрос разработки методов вторичных конструктивных преобразований БИ и технологии его утилизации.

Таким образом, проведение исследований, направленных на создание реновационных технологий для ШД, включающих разработку способов модернизации, ремонта, утилизации долот, является актуальной научно-технической задачей.

Диссертация основана на материалах, результатах исследований и реализации реновационных технологий при эксплуатации бурового инструмента, полученных с участием автора на кафедре «Горные машины и комплексы» Института цветных металлов и золота ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» при проведении НИР и НИОКР по научно-техническим программам Министерства образования и науки РФ, заказам предприятий горнодобывающей отрасли.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности эксплуатации шарошечных долот за счет применения реновационных технологий, включающих ремонт, модернизацию, восстановление бурового инструмента и утилизацию ценных конструкционных материалов.

Основная идея работы заключается в миниминизации неокупаемых потерь труда и сырья, затрачиваемых на изготовление долот.

Основные научные положения, представленные к защите:

1. Переход от одноразового применения серийных шарошечных долот к эксплуатации их по разработанной системе реновационных технологий обеспечивает повышение коэффициента эффективности использования ресурса инструмента в 1,3-1,5 раза и возможность повторного применения его ценных конструкционных материалов.

2. Особенности конструкции и взаимодействия зубчато-дисковых шарошек с забоем скважины (обусловливающие существенное снижение скорости вращения шарошек на цапфах и возможность применения опор скольжения) определяют технико-экономическую целесообразность создания на базе серийных ШД с изношенной подвижной частью модификаций долот режущего действия зубчато-дискового или резцового типов.

3. Установленные зависимости и условия, характеризующие влияние тепловых, динамических и механических воздействий на силы сцепления твердосплавных штырей с телом шарошки, позволяют определять режимные параметры установок и машин для извлечения твердого сплава из отработанных ШД.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечиваются: сочетанием и согласованностью теоретических исследований и опытных испытаний разработанных реновационных технологий при эксплуатации бурового инструмента. Научно-технические разработки по ремонту, восстановлению, модернизации и конструктивным преобразованиям, а также утилизации бурового инструмента подтверждены положительными результатами опытно-промышленных испытаний на рудных и угольных месторождениях Красноярского края и Хакасии.

Научная новизна работы, состоит в: • обосновании концепции и структурной модели процесса эксплуатации долот с использованием реновационных технологий, обеспечивающих повышение использования ресурса ШД;

• выборе принципов построения новых модификаций буровых инструментов с зубчато-дисковым и резцовым породоразрушающим вооружением на базе использования корпусной части отработанных серийных ШД;

• установлении зависимостей и условий, характеризующих влияние тепловых, динамических и механических воздействий на силы сцепления твердосплавных штырей с телом шарошки, что позволяет определять режимные параметры установок для извлечения твердого сплава из изношенных ШД;

• установлении зависимости экономических потерь от уровня недоиспользования ресурсов конкретных элементов механизма ШД при изменении крепости пород;

• обосновании и разработке оригинальных технологий и устройств извлечения твердого сплава из изношенного шарошечного инструмента, а также систематизации существующих способов;

• определении особенностей взаимодействия зубчато-дисковых шарошек с забоем скважины и кинематических зависимостей, характеризующих их работу и определяющих область применения.

Практическая полезность работы состоит в разработке:

• ряда новых способов создания модификаций буровых долот с зубчато-дисковым и резцовым вооружением на базе корпусной части изношенных серийных ШД, что повышает использование их ресурса;

• способов и устройств извлечения твердосплавных зубков из тела шарошки, обеспечивающих компенсацию затрат на покупку бурового инструмента и снижение удельных затрат на бурение скважин;

• новых видов долот с зубчато-дисковыми шарошками (ДЗДШ) и резцовых долот (РД), в том числе для сложных гидрогеологических условий;

• методов конструктивных преобразований БИ, обеспечивающих снижение расходов на бурение;

• методики и экономико-математической модели эффективности процессов восстановления и модернизации бурового инструмента.

Реализация результатов работы.

В научно-технических программах, научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах и проектах:

• «Исследование и разработка перспективных способов и устройств бурения крепких пород», № гос. регистрации 01900059971, 1995г., заказчик: Госкомвуз РФ;

• «Разработка технологий, проектирование участка и изготовление шарошечного и режуще-вращательного бурового инструмента, № 390/98, 1998 г., заказчик: ОАО «Ачинский глиноземный комбинат» (АГК);

• «Теоретические основы извлечения твёрдого сплава из бурового инструмента с целью его вторичного применения». Единый заказ наряд, 1996 -1998 г.г., заказчик: Минобразования РФ;

• «Разработка перспективных способов и устройств для бурения крепких пород» 1999 г., заказчик: Минобразования РФ;

Проектирование участка, разработка технологии изготовления и восстановления бурового инструмента, № 852/00, 2000 - 2002 г.г., заказчик: ОАО «Ачинский глиноземный комбинат»;

• «Разработка и поставка буровых долот режущего действия», № М-04-01, 2004 г., заказчик ООО «Черногорская угольная компания»;

• «Разработка и исследование буровых инструментов с дисковыми шарошками для угольных разрезов», № гос. регистрации 01200309829; НТП «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», 2003-2004 гг., заказчик Минобразования и науки РФ.

В промышленности:

• проект участка, техническая документация для изготовления специализированного бурового инструмента и технология восстановления долот приняты к использованию ОАО «Ачинский глиноземный комбинат» (АГК);

• модернизированные долота ДЗДШ - 244,5 прошли опытные испытания на Мазульском известняковом руднике, в ОАО «Угольный разрез «Чал-пан»» и на разрезе «Черногорский» (Республика Хакасия);

• техническая документация на изготовление модернизированных долот, ДЗДШ - 244,5-3 принята к реализации в ОАО «АГК» и ОАО «Сибирский инструментально-ремонтный завод».

В учебном процессе - материалы исследований используются при чтении лекций, выполнении курсовых и дипломных работ, НИР студентов.

Апробация работы. Основное содержание работы и отдельные её результаты представлялись, докладывались и обсуждались на: всероссийской научно-практической конференции и выставке с международным участием «Достижения науки и техники - развитию Сибирских регионов» (Красноярск, 1999 г.); международной практической конференции «Актуальные проблемы разработки кимберлитовых месторождений: современное состояние и перспективы решения» (Мирный, 2001 г.); всероссийской научной конференции «Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф» (Красноярск, 2003 г.); научной конференции «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники по подпрограмме «Топливо и энергетика» (Москва, 2004 г.); научном симпозиуме «Неделя горняка» (Москва, 2005 г.); межвузовской научно-практической конференции «Инновационные процессы в современном России как важнейшая предпосылка социально-экономического развития общества» (Красноярск, 2006 г.); научно-практической конференции «Игошин-ские чтения» (Иркутск, 2006 г.).

Личный вклад соискателя в работу состоит в: постановке цели и задач диссертационной работы; научном обосновании новых методов и средств ремонта, модернизации, восстановления и утилизации ценных материалов бурового инструмента; разработки ряда способов извлечения твёрдого сплава из шарошек; участии в изготовлении и проведении испытаний опытных образцов инструмента.

Все результаты диссертационной работы, перечисленные в её заключении, получены лично автором. По теме диссертации опубликовано 28 печатных работ. Отдельные результаты исследований освещены в 2-х монографиях, 13 статьях, 13 патентах на изобретения. В изданиях, рекомендованных ВАК России, опубликовано 3 работы.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложений. Содержит 140 страниц машинописного текста, включая 36 рисунков, 26 таблиц и библиографический список использованной литературы из 111 наименований.

Основные выводы, научные и практические результаты, полученные в работе, заключаются в следующем:

1. В настоящее время на карьерах преобладает практика одноразового использования дорогостоящих серийных шарошечных долот, расходы на которые за срок службы бурового станка превышают его стоимость в несколько раз и имеют параболическую зависимость от коэффициента крепости. Доля затрат на ШД в себестоимости бурения составляет 30-60 %, а в отдельных случаях достигает 65-70 %.

2. Ресурсы конструктивных элементов шарошечного долота, как механизма, существенно различны, используются неравномерно и далеко не полностью, поэтому имеют место значительные неокупаемые потери труда и ценного сырья.

3. Разработана концепция и структурная модель формирования реновационных технологий для шарошечных долот, включающая способы и средства их модернизации, ремонта и утилизации.

4. Разработаны и апробированы технологии ремонта и восстановления шарошечных долот, основанные на принципах возможности разборки их на элементы, замены элементов на пригодные к эксплуатации или новые, и повторной сборки, обеспечивающие повышение коэффициента использования ресурса БИ в 1,3-1,5 раза.

5. Разработаны методы модернизации изношенных шарошечных долот, основанные на конструктивных преобразованиях в резцовые и зубчато-дисковые шарошечные долота, обеспечивающие их повторную эксплуатацию в породах с f= 2-ИО.

6. Разработан ряд новых способов и конструктивно-технологических схем установок (патенты №№ 2294425, 2117131) для извлечения из отработанных шарошечных долот твердого сплава с целью повторного его применения, что позволяет существенно снизить расходы на буровой инструмент и получить на одно ШД экономический эффект более 1 тыс. руб.

7. Разработана экономико-математическая модель эффективности процесса восстановления бурового инструмента.

8. Разработан ряд новых моделей разборных ШД, ДЗДШ и опорных устройств (патенты №№ 2250344, 2182213, 2264521, 2178057, 2191245, 2228423, 2257457), позволяющих существенно снизить удельные затраты на процесс бурения скважин.

9. Значительная технико-экономическая эффективность научных разработок и технических решений, приведенных в диссертации, подтверждена их опытно-промышленными испытаниями и внедрением, проведенными в условиях карьеров ОАО «Ачинский глиноземный комбинат», ООО «Черногорская угольная компания», ОАО «Угольный разрез «Чалпан».

Заключение

Диссертация представляет собой законченную научно-квалификационную работу, в которой научно обоснованы и разработаны способы и средства модернизации, ремонта шарошечных долот и утилизации ценных конструкционных материалов, обеспечивающих существенное повышение эффективности буровых работ на карьерах страны.

1. Воронов, Ю. Е. Совершенствование бурового оборудования разрезов Текст. /Ю. Е. Воронов. Кемерово: Кузбасс, гос. ун-т, 1998. - 192 с.

2. Справочник. Открытые горные работы Текст. / К. Н. Трубецкой [и др.]. М.: Горное бюро, 1994. - 590 с.

3. Справочник механика открытых работ. Экскавационно-транспортные машины цикличного действия Текст. / под ред. М. И. Щадова, Р. Ю. Подэрни. М.: Недра, 1979. - 374 с.

4. Симкин, Б. А. Справочник по бурению на карьерах Текст. / Б. А. Симкин, Б. Н. Кутузов, В. Д. Буткин. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1990.-224 с.

5. Калашников, А. Г. Приоритетные направления создания техники для бурения взрывных скважин на открытых горных работах Текст. / А. Г. Калашников, Б. Н. Кутузов // Горный журнал. 1997. - № 8. - С. 28-34.

6. Техника, технология и опыт бурения скважин на карьерах Текст. / под ред. В. А. Перетолчина. М.: Недра, 1993. - 286 с.

7. Буткин, В. Д. Основы техники и технологии бурения горных пород на карьерах Текст.: учеб. пособие / В. Д. Буткин, А. В. Гилев; ГАЦМиЗ. -Красноярск, 1995.-208 с.

8. Подэрни, Р. Ю. Основные концепции создания бурового станка нового технического уровня Текст. / Р.Ю. Пдэрни, М.Р. Хромой // Горный журнал. 1994. -№ 3. - С 35-39.

9. Сафохин, М. С. Машинист буровой установки на карьерах Текст.: учеб. пособие для учащихся профтехобразования / М. С. Сафохин, Б. А. Ка-танов. М.: Недра, 1992. - 312 с.

10. Иванов, К. И. Техника бурения при разработке месторождений полезных ископаемых Текст. / К. И. Иванов, В. А. Латышев, В. Д. Андреев. -3-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1987. - 272 с.

11. Буткин, В.Д. Опыт и развитие технологии силового бурения резанием на карьерах / В.Д. Буткин, А.В. Гилев, В.Т. Чесноков и др.. М.: Макс Пресс, 2005.-313 с.

12. Международный транслятор-справочник. Буровой породоразрушающий инструмент Текст.: в 2 т. Т. 1. Шарошечные долота / под науч. ред. В. Я. Кершенбаума, А. В. Торгашова, А. Г. Мессера. М.: Недра, 2003. - 253 с.

13. Шарошечные долота САНДВИК. Руководство пользователя. Текст.: SANDVIK ROCK TOOLS. 30 с.

14. Царицын, В. В. Бурение горных пород Текст. / В. В. Царицын. -Киев: Гос. изд-во техн. литературы УССР, 1969. 152 с.

15. Царицын, В. В. Технологическое разрушение горных пород Текст. / В. В. Царицын. Киев: Техника, 1964. - 443 с.

16. Специализированные долота для буровых работ в карьерах Текст. / В. Д. Буткин, А. В. Гилев, В. Т. Чесноков [и др.] // Горный журнал. 2004. -№5.-С. 38-42.

17. Перетолчин, В. А. Вращательное и шарошечное бурение скважин на карьерах Текст. / В. А. Перетолчин. М.: Недра, 1983. - 175 с.

18. Крылов, К. А. Повышение долговечности и эффективности буровых долот Текст. / К. А. Крылов, О. А. Стрельцова. М.: Недра, 1983.-206 с.

19. Гилев, А. В. Буровой инструмент для карьеров Текст.: учеб. пособие по специальности «Горные машины и оборудование» вузов / А. В. Гилев; ГАЦМиЗ. Красноярск, 1998. - 128 с.

20. Бревдо, Г. Д. Проектирование режима бурения Текст. / Г. Д. Брев-до.-М.: Недра, 1988.-200 с.

21. Твердые сплавы, тугоплавкие металлы, сверхтвердые материалы Текст.: рефер. сб. науч. тр. / сост. В. И. Третьяков, J1. И. Клячко. М.: Руда и металлы, 1999.-264 с.

22. Травкин, B.C. Пород оразрушающий инструмент для вращательного бескернового бурения скважин Текст. /B.C. Травкин. М.: Недра, 1982. -190 с.

23. Буткин, В. Д. Технология и техника разрушения горных пород на карьерах. Теория и технология взрывных работ Текст.: учеб. пособие / В. Д. Буткин, А. В.Гилев; ГАЦМиЗ. Красноярск, 1999. - 176 с.

24. Грибенников, Н. В. Опора шарошечного долота и перспективы ее развития Текст. / Н. В. Грибенников. Екатеринбург: УРО РАН, 2000. - 198 с.

25. Буткин, В. Д. Технология и техника разрушения горных пород на карьерах. Бурение взрывных скважин и основы взрыва и взрывчатых веществ Текст.: учеб. пособие / В. Д. Буткин, А.В. Гилев; ГАЦМиЗ. Красноярск, 1998.

26. Посташ, С. А. Повышение надежности и работоспособности шарошечных долот Текст. / С. А. Посташ. М.: Недра, 1982. - 120 с.

27. Беликов, В. Г. Рациональная отработка и износостойкость шарошечных долот Текст. / В. Г. Беликов. М.: Недра, 1972. - 160 с.

28. Сулакшин, С. С. Технология бурения геологоразведочных скважин Текст. / С. С. Сулакшин. М.: Недра, 1973. - 320 с.

29. Сухов, Р. И. Результаты испытаний отечественных и зарубежных шарошечных долот и перспективы создания высокостойкого бурового инструмента Текст. / Р. И. Сухов // Сб. докл. II Междунар. конф. по открытым горным работам. М.: ЦНИИОМТП, 1996. - С. 86-94.

30. Improving drilling equipment for surface mining Text. / V. Butkin, A. Gilev, V. Chesnokov [et fl.] // Russian Mining. 2003. - № 6. - C. 40-44.

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

32. Катанов, Б. А. Буровые долота с подвижными породоразрушающи-ми элементами Текст. / Б. А. Катанов. Уголь. - 2003. - № 10. - С. 42-44.

33. Катанов, Б. А. Развитие компоновочных схем режуще-шарошечных долот Текст. / Б. А. Катанов // Вестн. Куз. гос. тех. ун-та. Кемерово, -2004. -№61 (43).-С. 55-57.

34. Боярских, Г.А. Практические основы решения актуальных проблем обеспечения ремонтопригодности и эффективности горно-шахтного оборудования (ГШО) Текст. / Г.А. Боярских, Д.И. Симисинов / Горная техника -2006 № -1, С. 22-27.

35. Гилев, А. В. Буровой инструмент для крепких пород Текст. / А. В. Гилев, В. Д. Буткин, Д. В. Висляков // Современные технологии освоения минеральных ресурсов: сб. науч. тр. / ГУЦМиЗ. Красноярск, 2004. - Вып. 2. -С. 110-113.

36. Жидовцев, Н. А. Долговечность шарошечных долот Текст. / Н. А. Жидовцев, В. Я. Кершенбаум, Э. С. Гинсбург. М.: Недра, 1992. - 226 с.

37. Крылов, К. А. Повышение долговечности и эффективности буровых долот Текст. / К. А. Крылов, О. А. Стрельцова. М.: Недра, 1982. - 206 с.

38. Катанов, Б. А. Основные причины износа шарошечных долот и пути их снижения Текст. / Б. А. Катанов // Горные машины и автоматика. -2003.-№2.-С. 13-14.

39. Нехорошев, Д.Б. Обоснование и выбор рациональных параметров технологического процесса шарошечного бурения в условиях карьера

40. Текст.: дис.канд. техн. наук / Нехорошев Дмитрий Борисович. Красноярск., 2007. - 177 С.

41. Геллер, Ю. А. Материаловедение Текст. / Ю. А. Геллер, А. Г. Рах-штадт. М.: Металлургия, 1984. - 384 с.

42. Крапивин, М. Г. Горные инструменты Текст. / М. Г. Крапивин. -2-е изд. перераб. и доп. М.: Недра, 1979. - С. 263.

43. Буткин, В.Д. Проектирование буровых долот для открытых, земляных и строительных работ Текст. / В.Д. Буткин, А.В. Гилев и [др.]. М.: Макс Пресс, 2005. - 240 с.

44. Проников, А. С. Научные проблемы и разработка методов повышения надежности машин Текст. / А. С. Проников // Проблемы надежности и ресурса в машиностроении. М.: Наука, 1986. - С. 87-101.

45. Болотин, В. В. Ресурс машин и конструкций Текст. / В. В. Болотин. М.: Машиностроение, 1990. - 448 с.

46. Барон, J1. И. Износ инструмента при резании горных пород Текст. / JI. И. Барон, JI. Б. Глатман. М.: Недра, 1969. - 168 с.

47. Барлоу, Р. Статистическая теория надежности и испытания на безотказность Текст. / Р. Барлоу, Ф. Прошан. М.: Наука, 1984. - 328 с.

48. Барзилович, Е. Ю. Модели технического обслуживания сложных систем Текст. / Е. Ю. Барзилович. М.: Высш. шк., 1982. - 231 с.

49. Опыт использования шарошечных долот фирмы «Смит Интернешнл» для бурения взрывных скважин на карьерах СНГ Текст. / А.К. Мес-кин [и др] // Горный журнал. 1996. - № ]\.\2. - С. 97-99.

50. Плахтин, В.Д. Надежность, ремонт и монтаж металлургических машин Текст. / В.Д. Плахтин. М.: Металлургия., 1983. - 414 с.

51. Курчаткин, В.В. Надежноть и ремонт машин Текст. / В.В. Курчат-кин, Н.В. Тельнов [и др]. М.: Колосс., 2000. - 776 с.

52. Пашков А.П. Ремонт: сущность, значимость, перспектива Текст. / А.П. Пашков // Ремонт, восстановление, модернизация. 2006. - № 6. - С. 2-6.

53. Пашков А.П. Ремонт: сущность, значимость, перспектива Текст. / А.П. Пашков // Ремонт, восстановление, модернизация. 2006. - № 7. - С. 2-5.

54. Положение о планово-предупредительных ремонтах оборудования и транспортных средств на предприятиях Министерства цветной металлургии СССР Текст. / Изд. второе. М.: Недра., 1984. 138 с.

55. Справочник механика открытых работ. Монтаж, техническое обслуживание и ремонт оборудования Текст. / под ред. М. И. Щадова,. М.: Недра, 1987.-398 с.

56. Дусев, В. И. Шарошечные долота для бурения взрывных скважин Текст. / В. И. Дусев. М.: Цветметинформация, 1963. - 94 с.

57. Блохин, В. С. Повышение эффективности бурового инструмента Текст. / В. С. Блохин. Киев: Технжа, 1982. - 160 с.

58. Карпухин, Е. Д. О рациональном времени работы шарошечного долота на забое Текст. / Е. Д. Карпухин // Современные средства и технология бурения взрывных скважин: сб. № 66/23. М.: Недра, 1969. - С. 207-220.

59. Дусев, В. И. Шаршечные долота для бурения взрывных скважин Текст. / В. И. Дусев, П. Г. Чекулаев. М.: Цветметинформация, 1963. - 94 с.

60. Станки, технология и экономика шарошечного бурения Текст. / Н.М. Трегубов [и др.]. М.: Недра, 1975. - 280 с.

61. Буткин В.Д. Вопросы модернизации буровой техники и технологии на современном этапе развития угольных разрезов Текст. / В.Д. Буткин, А.В. Гилев., Т.Н. Шаповаленко и [др.]. // Уголь. 2004. - №10. - С. 34-38

62. Повышение эффективности работы горного оборудования при освоении месторождений полезных ископаемых Текст.: Сб. науч. тр. / под ред. А.В. Гилёва, С.В. Медведева; ГАЦМиЗ. Красноярск, 1995. - 127 с.

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

64. Турдахунов, М. М. Совершенствование буровзрывных работ на карьерах Соколовско-Сарбайского ГПО Текст. / М. М. Турдахунов, О. С. Исаченко, Н. Ф. Алешко [и др.]. Горный журнал. - 2004. - № 7. - С. 47-54.

65. Петридис, А.В. Получение порошков из отходов твердых сплавов методом электроэрозионного диспергирования Текст. / А.В. Петридис // Ремонт, Восстановление, модернизация. 2006. - № 8. - С. 29-35.

66. Авт. свид. 268340, СССР, Е21В 10/08 Установка для извлечения зубков из отработанных буровых долот Текст. / В.А. Юдин 3803790/25-27, заявл. 15.10.84; опубл. 07.12.86, Бюлл. № 45. - 3 с.

67. Авт. свид. 1275085, СССР, Е21В 10/00 Установка для извлечения зубков из отработанных буровых долот Текст. / В.А. Юдин 4296851/23-03, заявл. 12.08.87; опубл. 23.08.89, Бюлл. № 31. -3 с.

68. Абрамсон, М.Г. Инструкция по эксплуатации шарошечных долот для бурения взрывных скважин Текст. / М.Г. Абрамсон. М.: ВНИИБТ. -1969. -выпуск 50.-31 с.

69. Матвиенко, Ю. Г. Детерминированный анализ безопасности, живучести и остаточного ресурса по критериям механики трещин Текст. / Ю. Г. Матвиенко // Заводская лаборатория. 1997. - № 6. - С. 52-58.

70. Зилова, Т. К. Замедленное разрушение материалов и влияние запаса упругой энергии Текст. / Т. К. Зилова, Я. Б. Фридман // Вопросы прочности материалов и конструкций. М.: Изд-во АН СССР, 1959. - С. 63-81.

71. Писаренко, Г. С. Справочник по сопротивлению материалов Текст. / Г. С. Писаренко, А. П. Яковлев, В. В. Матвеев. Киев: Наукова думка, 1988. -736 с.

72. Биргер, И. А. Сопротивление материалов Текст. / И. А. Биргер, Р. Р. Мавлютов. М.: Наука, 1986. - 560 с.

73. Краткий справочник конструктора нестандартного оборудования Текст.: в 2 т. / В. И. Бакуменко, В. А. Бондаренко, С. Н. Косоруков [и др.]; под общ. ред. В. И. Бакуменко. М.: Машиностроение, 1997. - Т. 2. - 524 с.

74. Алимов, О.Д. Бурильные машины Текст. / О.Д. Алимов, JI.T. Дворников. М.: Машиностроение, - 1976. - 295 с.

75. Страбыкин, Н. Н. Научное обоснование, выбор параметров и создание исполнительных органов буровых станков для карьеров Севера Текст.: дис. . д-ра техн. наук / Страбыкин Николай Николаевич. Иркутск, 1992. - 355 с.

76. Беляев, А. Е. Экспериментально-теоретические основы создания исполнительных органов для бурения мерзлых сложноструктурных породных массивов Текст.: автореф. дис. . д-ра техн. наук / Беляев Александр Евгеньевич. Иркутск, 2005. - 42 с.

77. Перетолчин, В. А. Теория рабочих процессов и выбор параметров исполнительных органов станков вращательного бурения для сложноструктурных породных массивов Текст.: дис. . д-ра техн. наук / Перетолчин Вадим Афанасьевич. М., 1986. - 274 с.

78. Буткин, В. Д. Буровые долота с вращающимися резцами для разрезов Текст. / В. Д. Буткин, А. С. Телешов, Е. Ф. Брюхов. М.: ЦНИИЭИ-уголь, 1976.-44 с.

79. Буткин, В. Д. Рациональность применения шарошечного бурения на карьерах по породам средней крепости Текст. / В. Д. Буткин // Науч. тр. ЧНИИГД. Копейск, 1961. - Вып. 1. - С. 78-86.

80. Катанов, Б. А. Режущий буровой инструмент (расчет и проектирование) Текст. / Б. А. Катанов, М. С. Сафохин. М.: Машиностроение,1976,- 168 с.

81. Гилёв, А.В. Научно-технические основы создания специализированных буровых инструментов и технологий их применения на карьерах Текст.: дис.д-ра техн. наук / Гилёв Анатолий Владимирович. Красноярск, -2005.-386 с.

82. Эпштейн, Е. Ф. Теория бурения-резания горных пород твердыми сплавами Текст. / Е. Ф. Эпштейн. М.-Л.: ГОНТИ, 1939. - 180 с.

83. Кудря, Н. А. Исследование физико-механических свойств горных пород методом сверления Текст. / Н. А. Кудря, В. И. Карпов // Вопросы горного дела. М.: Углетехиздат, 1958. - С. 45^9.

84. Линенко, Ю. П. Исследование работы вращающихся резцов для резания горных пород Текст. / Ю. П. Линенко // Разрушение горных пород механическими способами / под ред. Л. И. Барона. М.: Наука, 1966. -С. 202-207.

85. Шадрин, А.И. Обоснование парамеров технической эксплуатации горного оборудования в условиях холодного климата Текст.: автореф., дис.д-ра техн. наук / Шадрин Александр Иванович Иркутск, - 2004. - 39 с.

86. Беликов, В.Г. рациональная отработка и износостойкость шарошечных долот Текст. / В.Г. Беликов, С.А. Посташ. М.: Недра, 1972. - 161 с.

87. Пат. 2250344 Российская Федерация, МПК7 Е21В 10/62. 10/12. Буровое долото с переменным породоразрушающим вооружением Текст. / Буткин В.Д., Гилёв А.В. Чесноков В.Т. [и др.]. № 2003131924/03; заявл. 30.10.03; опубл. 20.04.05, Бюл. №11.

88. Пат. 2264521 Российская Федерация, МПК7 Е21В 10/12. Буровое долото режуще-вращательного типа Текст. / Буткин В.Д., Гилёв А.В. Чесноков В.Т. [и др.]. № 2004122963/03; заявл. 26.07.04; опубл. 20.11.05, Бюл. №32.

89. Банатов, П. С. Износ и повышение долговечности горных машин Текст. / П. С. Банатов. М.: Недра, 1970. - 256 с.

90. Шувалов, В. Н. Качество и эффективность технологических машин Текст. / В. Н. Шувалов; Ленингр. гос. ун-т. Ленинград, 1977. - 160 с.

91. Виноградов, В. Н. Абразивное изнашивание бурильного инструмента Текст. / В. Н. Виноградов, Г. М. Сорокин, В. А. Доценко. М.: Недра, 1980.-207 с.

92. Биргер, И. А. Расчет на прочность деталей машин Текст. / И. А. Биргер, Б. Ф. Шорр, Г. Б. Иосилевич. М.: Машиностроение, 1993. - 640 с.

93. Арцимович, Г. В. Механофизические основы создания породораз-рушающего инструмента Текст. / Г. В. Арцимович. Новосибирск: Наука, 1985.-268 с.

94. Арцимович, Г. В. Исследование и разработка породоразрушающе-го инструмента для бурения Текст. / Г. В. Арцимович, Е. П. Поладко, И. А. Свешников. Новосибирск: Наука, 1978. - 182 с.

95. Решетов, Д. Н. Надежность машин Текст.: учеб. пособие для машиностроительных специальностей вузов / Д. Н. Решетов, А. С. Иванов, В. 3. Фадеев; под общ. ред. Д. Н. Решетова. М.: Высш. шк., 1988. - 238 с.

96. Советов, Г. А. Эксплуатация инструмента для бурения взрывных скважин Текст. / Г. А. Советов. М.: Цветметинформация, 1978. - 48 с.

97. Ракошиц, Г.С. Электроимпульсная штамповка Текст. / Г.С. Рако-шиц. -М.: Высш. шк., 1984. 192 с.

98. Подэрни, Р. Ю. Горные машины и комплексы для открытых работ Текст. / Р. Ю. Подэрни. М.: Недра, 1985. - 544 с.

99. Рекомендованный термб-разрезной способ извлечения твердого сплава, из отработанных шарошечных долот создает условие для эффективной утилизации бурового инструмента, обеспечивающий в условиях комбината ежегодный экономический эффект порядка 700 тыс.руб.

100. Директор по горным работам

101. В соответствии с переданной технической документацией в ОАО «Сибинстрем» были изготовлены специализированные (разборные) буровые инструменты, номенклатура которых представлена в таблице.