Завантаження. Будь ласка, почекайте...
|
Навігація
Наше опитування
Які інформаційні топіки, по-вашому, недостатньо висвітлені в мережі Internet?
Друзья
| Пошук
5 серпня 2009
Буровибухові роботи в загальному комплексі технологічних процесів гірничовидобувних підприємств з трудовитрат і собівартості видобутих корисних копалин займають значне місце (від 20 до 40%). З пониженням гірничих робіт виникають протиріччя: з одного боку, необхідність впровадження прогресивних технологій видобутку корисних копалин, які засновані на принципі потоковості, з другого боку, – погіршення гірничотехнічних і гідро-геологічних умов розробки, що призводить до ускладнення проведення буровибухових робіт і погіршенням якості подрібнення порід вибухом, визначають необхідність подальшого удосконалення і розвитку ресурсозбережних та безпечних методів підривної підготовки гірничої маси в кар'єрах. Видобуток корисних копалин з використанням енергії вибуху на даному етапі вирішує три основні задачі: 1) забезпечення якісного подрібнення гірських порід і керування їх розвалом; 2) ресурсозбереження; 3) підвищення надійності підривних робіт і зменшення їх шкідливого впливу на навколишнє середовище. Використання для подрібнення обводнених порід неводостійких вибухових речовин (ВР), а також найпростіших аміачно-селітрових ВР з різними невибуховими добавками в купі з попереднім суцільним тріщиноутворенням в породі знижує витрати на підривні роботи і сприяє вирішенню проблеми ресурсозбереження. В прямій залежності від глибини кар'єрів і якості засобів підривання знаходиться частота і кількість відмов свердловинних зарядів. При цьому, ліквідація зарядів, що відмовили і їх наслідків знижують надійність і безпеку масових вибухів, призводять до простоїв кар’єрів і вторинного руйнування гірських порід. В зв'язку з цим дослідження та розробка ефективних та безпечних методів формування і ініціювання систем свердловинних зарядів, які забезпечують технологічну і екологічну надійність і ефективність вибухового руйнування гірських порід в кар'єрах, являється актуальною науково-практичною проблемою. Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація пов’язана з виконанням найважливішої тематики з державної цільової комплексної програми ОЦ 039 “Руда”, по створенню ефективних екологічно чистих ВР і засобів ініціювання, методів руйнування гірських порід і вирішенню проблеми скорочення викиду пилогазових викидів при вибухах в кар'єрах Державної акціонерної компанії "Укррудпром". Основна ідея роботи полягає в використанні технологічних і енергетичних особливостей свердловинних зарядів різних ВР з урахуванням їх формування і взаємодії з гірським масивом і замикаючого ефекту забійки при руйнуванні порід та нового критерію оцінки надійності засобів ініціювання. Мета і задачі дослідження. Мета роботи полягає в розробці і реалізації методів та засобів підвищення надійності і ефективності підривних мереж, ресурсозбережних технологічних методів інтенсифікації подрібнення порід вибухом, а також способів і засобів охорони навколишнього середовища при підготовці і проведенні масових вибухів у кар’єрах. Поставлена в дисертаційній роботі мета визначила задачі дослідження, що зводяться до: розробки теоретичних передумов і вибору критерію оцінки надійності підривних мереж із ДШ різної якості, а також розробки методики їх відбракування; розробки рекомендацій по підвищенню надійності підривних мереж з використанням ДШ і ефективності підривання свердловинних зарядів ВР; вибору і обгрунтуванню раціональних типів ВР, ресурсозбережних методів і технологічних прийомів підвищення ефективності вибухового руйнування гірських порід; вибору і обгрунтуванню засобів і способів локалізації шкідливих пилогазових викидів при підготовці і проведенні масових вибухів з урахуванням зменшення зони передрібнення гірських порід і замикаючої дії забійки; дослідно - промислова перевірка і впровадження методів інтенсифікації подрібнення порід в кар’єрі на основі використання раціональних типів ВР, а також методів і засобів локалізації шкідливих пилогазових викидів при обертанні з ВР в промислових умовах. Наукова новизна одержаних результатів полягає в: аналітичному обгрунтуванні і в установленні вперше інтегрального показника - швидкості детонації, що найбільш повно характеризує надійність ДШ; установленні закону розподілу відхилень швидкості детонації від середніх значень й імовірності відмов ДШ (рівень його надійності) в технологічних підривних мережах; установленні зниження міцнісних показників масиву і зміни проникності порід, що досягається в процесі попереднього осушення свердловин зарядами суцільного тріщиноутворення; обгрунтуванні та розробці ресурсозбережних методів вибухового подрібнення гірських порід в складних гідрогеологічних умовах, конструкції свердловинного заряду і забійки з дисковим мінізарядом ВР, що забезпечує підвищення ККД вибуху на подрібнення порід і зниження пилогазових викидів в атмосферу кар'єру. 5 серпня 2009
Буріння свердловин – це складний технологічний процес, особливістю якого є нестаціонарність і взаємозв’язок більшості процесів, що виникають у стовбурі свердловини і навколишньому масиві гірських порід, а також винятковість різноманітності технологічних умов, що часто призводять до виникнення непрогнозованих ситуацій і необхідності прийняття кваліфікованого рішення в обмежений проміжок часу. Особливо це стосується питання контролю технічного стану долота, який безпосередньо визначає ефективність процесу буріння свердловин. Аналіз результатів буріння нафтових і газових свердловин в Україні показує, що в ряді районів буріння більше 50% аварій у свердловинах є результатом перетримання доліт, а кількість доліт, що підняті передчасно, складає 15-20% від загальної кількості відпрацьованих доліт. Слід враховувати і те, що при бурінні долотами із заклиненими шарошками, внаслідок тертя останніх об вибій, має місце випадіння кульок запірного підшипника, внаслідок чого шарошки сходять з цапф і залишаються на вибої свердловини, створюючи аварійну ситуацію. У зв’язку з цим цілий ряд питань, пов’язаних із контролем технічного стану доліт в процесі буріння свердловин, залишаються маловивченими і недостатньо розробленими. Використання відомих критеріїв, що базуються на детермінованих моделях роботи долота на вибої свердловини, не дозволяє ефективно здійснювати контроль за технічним станом долота, особливо в екстремальних технологічних ситуаціях. У той же час, як показує практика, поточний контроль за технічним станом долота, незважаючи на невизначеність і складність процесу контролю, досить ефективно здійснює оператор-бурильник, використовуючи нечіткі якісні поняття. З врахуванням останнього, виникає необхідність у розробці і представленні в розпорядження оператора засобів аналізу технологічних ситуацій на буровій з метою контролю технічного стану долота в умовах невизначеності процесу буріння. Таким чином, розробка методу контролю, який дозволяє моделювати логіку міркувань оператора-бурильника при прийнятті рішення про заміну долота в процесі буріння, зумовлену його технічним станом (зношенням озброєння чи опор), є актуальною задачею, яка має важливе наукове і народногосподарське значення. Актуальність теми. На основі критичного аналізу відомих методів і засобів контролю технічного стану шарошкових доліт у процесі буріння свердловин встановлено, що для контролю здебільшого застосовуються детерміновані емпіричні критерії, які не дають можливості отримати достовірну інформацію про технічний стан долота, оскільки ознаки катастрофічного зношення долота співпадають з ознаками таких передаварійних ситуацій і ускладнень, як вхід долота в зону з аномально високим пластовим тиском (зона АВПТ), утворення “сальників”, осипання і обвал порід у свердловині. З врахуванням цих особливостей процесу, які створюють певну невизначеність у прийнятті рішення про заміну долота, актуальною є розробка методу, який базується на використанні основних положень нечіткої логіки, що дає можливість позбутися невизначеності технологічної ситуації на стадії катастрофічного зношення долота. Отже, актуальність теми зумовлена необхідністю вдосконалення існуючих та створення нового високоефективного методу контролю технічного стану доліт, що базується на використанні нечіткої інформації про роботу долота на вибої свердловини. Зв‘язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Вибраний напрямок досліджень є складовою частиною тематичного плану Івано-Франківського державного технічного університету нафти і газу (ІФДТУНГ) і базується на результатах держбюджетної науково-дослідної теми № ДР Д-6/2 Ф “Наукові основи розробки експертної системи і нечітких алгоритмів для оперативного керування процесом буріння”, номер державної реєстрації в УкрНДІНТІ 0198U005799, яка входить в координаційний план “Наукові основи розробки нових технологій видобутку нафти і газу, газопромислового обладнання, поглибленої переробки нафти і газу з метою отримання високоякісних моторних палив, мастильних матеріалів, допоміжних продуктів і нафтохімічної сировини”. Вказаний план входить у національну програму ”Нафта і газ України”. Мета і задачі дослідження. Метою даної роботи є підвищення ефективності процесу буріння і попередження аварійних ситуацій, за рахунок отримання інформації про фактичний стан долота на вибої свердловини, що досягається розробкою методу контролю технічного стану шарошкових доліт в умовах невизначеності процесу буріння. Досягнення вказаної мети вимагає вирішення наступних логічно пов‘язаних задач: 1. Розробки інформаційної моделі роботи долота на вибої свердловини. 2. Розробки логіко-лінгвістичних моделей ідентифікації зношення елементів долота, а також деяких передаварійних ситуацій і ускладнень, що виникають у процесі буріння і вносять невизначеність у результати контролю. 3. Розробки алгоритму контролю і структури пристрою контролю технічного стану шарошкових доліт. 4. Розробки методу контролю технічного стану шарошкових доліт в умовах невизначеності процесу буріння. Об’єкт дослідження – процес буріння нафтових і газових свердловин шарошковими долотами, які характеризуються зношенням при взаємодії з гірськими породами, а ознаки зношення долота співпадають з ознаками деяких передаварійних ситуацій і ускладнень, що породжує проблемну ситуацію – невизначеність результату контролю технічного стану долота, яка обрана для вивчення. Предметом дослідження є розробка методу контролю технічного стану шарошкових доліт в умовах невизначеності процесу буріння. Методи дослідження. Для досягнення поставленої в роботі мети проведені теоретичні дослідження з використанням методів теорії розмірностей при розробці інформаційної моделі роботи долота; методів теорії нечітких множин і нечіткої логіки при розробці логіко-лінгвістичних моделей прийняття рішення про заміну долота; методів експертних оцінок при побудові функцій належності нечітких параметрів, що входять в алгоритм контролю; методів математичної статистики при дослідженні взаємозв’язків параметрів і показників процесу буріння; методів комп’ютерного моделювання при дослідженні розробленого методу контролю на основі експериментальних даних. Експериментальні дослідження проводилися з використанням методу раціонального планування експерименту. Обробка результатів експериментів проводилася з використанням методів теорії подібності і математичної статистики. Наукова новизна одержаних результатів. Розроблено інформаційну модель технічного стану долота, на основі якої запропоновано ефективний критерій його контролю, який дозволяє запобігти передчасному підйому шарошкових доліт, тим самим поліпшуючи техніко-економічні показники буріння, чи перетримці долота на вибої свердловини, що попереджує виникнення аварійних ситуацій. Вперше запропоновані і розроблені логіко-лінгвістичні моделі, що побудовані на нечітких правилах-продукціях, які дозволяють оператору-бурильнику приймати ефективні рішення не лише про заміну долота, обумовлену його технічним станом, але і про попередження аварійних ситуацій і ускладнень, викликаних входом долота в зону АВПТ, утворенням “сальників”, осипанням і обвалами порід, тощо. Розроблено алгоритм контролю технічного стану шарошкових доліт, який дозволяє моделювати логіку міркувань оператора-бурильника при прийнятті рішення про заміну долота, зумовленого зношенням його озброєння чи опор. Вперше розроблений метод контролю технічного стану доліт, який базується на на логіко-лінгвістичних моделях прийняття рішень, що дозволяє збільшити вірогідність прийняття правильного рішення про заміну долота, зумовлену його станом (зношенням озброєння чи опор) з 0.5-0.8 до 0.9949. Практичне значення одержаних результатів. Проведено комп’ютерне моделювання алгоритму контролю технічного стану шарошкових доліт на експериментальних даних, отриманих при відпрацюванні різних типорозмірів доліт у різних геолого-технічних умовах з режимними параметрами, яке показало його роботоздатність, збіжність і ефективність при високому рівні шумів у каналах передачі інформації, низькій частоті опитування давачів та при різних глибинах свердловин. Синтезовано структуру пристрою контролю на серійних елементах, який може бути використано для контролю технічного стану шарошкових доліт різних типорозмірів, а також розширювачів і калібраторів. Створено “Рекомендації по використанню методу і пристрою контролю відпрацювання доліт при бурінні свердловин на нафту і газ”, направлені на зниження вартості бурових робіт та зменшення аварійності в бурінні, які прийняті для впровадження при будівництві свердловин на промислах Прикарпаття. Результати досліджень впроваджені в навчальному процесі в дисциплінах “Автоматизація технологічних процесів”, “Технічні засоби автоматизації” для студентів спеціальності 7.092501 – Автоматизоване управління технологічними процесами і виробництвами; демонстраційний зразок пристрою впроваджений у вигляді лабораторного стенду. Розроблений метод та рекомендації з його використання, прийняті для впровадження на бурових підприємствах України – Долинському та Надвірнянському УБР ВАТ “Укрнафта”. Очікуваний економічний ефект від впровадження складає 145 тис. грн. Особистий внесок здобувача. Основні положення та результати дисертаційної роботи, які виносяться на захист, отримані автором особисто. Розроблено інформаційну модель технічного стану шарошкового долота і на її основі створено алгоритм автоматизованого контролю технічного стану доліт [2,5,6,16]. Проаналізовано експертні знання з точки зору контролю технічного стану долота на вибої свердловини і на їх основі побудовано функції належності параметрів процесу буріння, розроблено базу знань, синтезовано і реалізовано структуру нечіткого алгоритму контролю технічного стану доліт [8,10,17]. Досліджено вірогідність контролю технічного стану доліт [7]. 5 серпня 2009
Вугільна промисловість України - одна з головних складових паливно-енергетичного комплексу, тому її розвитку приділяється особлива увага. Міністерством вугільної промисловості розроблена програма розвитку галузі до 2005 р., що ввійшла в “Національну енергетичну програму України до 2010 р.”. Одним з основних напрямків розвитку вуглевидобувного підприємства - зниження енергоємності, трудо- і матеріаломісткості виробництва, підвищення безпеки і зниження екологічно шкідливих відходів. Рішення поставлених перед вугільною галуззю завдань, поряд з економічними перетвореннями, можливе на основі технічного переозброєння підприємств. Тому в наукових розробках, які відносяться до вугільної галузі, необхідно орієнтуватися на те, що вже освоєно промисловістю і проявило себе найбільш надійно. Проте не можна припиняти роботи в пошуку сучасних наукових та інженерно-технічних рішень. Транспорт з індуктивною передачею енергії підвищеної частоти на базі електровозів В14-900 освоєний промисловістю, проведена всебічна перевірка його характеристик, що показала перевагу над акумуляторними електровозами. Безконтактні електровози перевершують акумуляторні з таких основних характеристик як питома потужність, питома енергія, надійність і довговічність, скорочення обслуговуючого персоналу, безпека експлуатації й обслуговування. Безконтактні електровози практично не завдають шкідливого впливу на навколишнє середовище. Промислова експлуатація транспорту з індуктивною передачею енергії показала його достоїнства, хиби, а також необхідність і шляхи удосконалення з метою подальшого підвищення техніко-економічних показників. Пошкодження елементів електрообладнання транспорту призводять до аварійних простоїв і як наслідок - зниження ефективності. Компенсуючі конденсатори тягової мережі розподілені по всій довжині маршруту транспортування і поміщені в герметичні вибухобезпечні оболонки, тому вихід з ладу компенсуючого конденсатора призводить до значних витрат часу на його пошук і заміну. Особливості тягової мережі транспорту не дозволяють використовувати існуючі пристрої пошуку несправностей для визначення місця розташування пошкодженого компенсуючого конденсатора або інших можливих несправностей мережі. Транспорт з індуктивною передачею енергії підвищеної частоти використовується у вугільних шахтах небезпечних по газу та пилу. Виникнення несправності компенсуючого конденсатора призводить до підвищення діючої напруги і пошкодження ізоляції. Тому питання визначення місця знаходження пошкодженого компенсуючого конденсатора розглянуто в комплексі з питанням забезпечення електробезпеки компенсуючих пристроїв тягової мережі у післяаварійному режимі. Мета роботи - розробка засобів визначення місця розташування пошкодженого компенсуючого конденсатора в тягових мережах шахтного транспорту з індуктивною передачею енергії підвищеної частоти, що дозволяють забезпечити ефективність експлуатації транспорту за рахунок зниження часу ремонтно-відновлювальних робіт і створити безпечні умови експлуатації електрообладнання тягової мережі в післяаварійному режимі. Наукова задача - установлення залежностей параметрів режимів тягової мережі підземного транспорту з індуктивною передачею енергії від параметрів її електроустаткування з урахуванням хвильових властивостей і особливостей, що дозволило розробити засоби діагностики тягових мереж, використані в запропонованому пристрої для визначення компенсуючого конденсатора з міжвивідним коротким замиканням. Ідея роботи полягає в використанні результатів математичного моделювання режимів роботи тягової мережі як неоднорідної лінії з розподіленими параметрами для визначення залежностей зміни складових вхідного опору від місця розташування ушкодженого компенсуючого конденсатора. Основні наукові положення і результати та їх новизна. Наукові положення. Вхідний опір тягової мережі на підвищеній частоті залежить від параметрів проводу, компенсуючих конденсаторів і координат їх розташування на маршруті транспортування. При ідентичних змінах параметрів компенсуючих конденсаторів, розташованих в різних перетинах мережі, складові її вхідного опору змінюються відповідно до місця розташування конденсатора, що дозволяє розробити засоби дистанційного визначення координати пошкодження. Заміщення схеми тягової мережі безконтактного транспорту двофазною двопровідною мережею з ізольованою нейтраллю дозволяє виконати аналіз втрат струму компенсуючих конденсаторів, розташованих у кожній фазі, з урахуванням їх нерівномірного розташування і реальних параметрів. Результати. - Розроблена математична модель тягової мережі стабільного струму підвищеної частоти, яка використовує розділення мережі на елементарні ділянки з урахуванням граничних умов кожної ділянки і дозволяє встановити однозначну залежність вхідного опору від місця розташування ушкодженого конденсатора. - Обгрунтована і розроблена математична модель аналізу втрат струму компенсуючих конденсаторів з урахуванням подовжніх та поперечних параметрів мережі підвищеної частоти і конструктивних особливостей компенсаційних пунктів. - Розроблена схема і макет пристрою визначення місця розташування ушкодженого компенсуючого конденсатора тягової мережі незалежно від її довжини та конфігурації. - Визначені, опір ізоляції компенсаційного пункту в діапазоні частот 4…6 кГц, залежність умов безпеки компенсаційного пункту в післяаварійному режимі від варіанту розташування компенсуючих конденсаторів у ньому. -Доведено, що місце розташування ушкодженого компенсуючого конденсатора в реальній тяговій мережі раціонально визначати за значенням реактивної складової її вхідного опору. -Доведено, що частоту оперативного сигналу доцільно вибирати з умови максимальних змін реактивної складової вхідного опору. Оптимальним є вибір частоти, що лежить в області першого резонансу струмів. Із зміною довжини лінії змінюються частотні характеристики мережі і, як наслідок, значення оптимальної частоти оперативного сигналу. - Встановлено, що при несправності одного з елементів ізоляції компенсаційного пункту, можливої внаслідок руйнації конденсатора, заземлення його вибухобезпечної оболонки забезпечує необхідний рівень електробезпеки тягової мережі у післяаварійному режимі. -Запропоновані варіанти схем вимірювань вхідного опору тягової мережі, що дозволяють зменшити похибку визначення місця розташування ушкодженого компенсуючого конденсатора і знизити вимоги до точності застосовуваних вимірювальних приладів. 5 серпня 2009
У наступний час при розробці корисних копалин підземним засобом однією з найбільш важливих проблем залишається питання безпеки при експлуатації вертикальних стовбурів шахт. На підземних рудниках постійно виникають труднощі в проведенні своєчасного контролю геометричних параметрів жорсткого армування, особливо за значною глибиною шахтних стовбурів. У процесі будівництва стовбура шахти повинна дотримуватися гранична точність монтажних робіт при його армуванні. У процесі експлуатації шахтних стовбурів повинен провестися періодичний маркшейдерський контроль геометричного положення провідників і їх стан. Особливо потрібно приділяти увагу більш точному визначенню фактичних величин місцевих викривлень провідників і величин звуження або розширення колії, які викликають сильні динамічні навантаження, що приводять до зниження терміну служби армування і аварійних ситуацій. Виконання точних вимірювальних робіт при здійсненні маркшейдерського контролю під час профілювання провідників являє собою вельми важку задачу. Способи і методи, що застосовуються для вимірювання викривлень провідників вельми трудомісткі і не дозволяють здійснювати регулярний і об'єктивний контроль їх стану. У зв'язку з цим, розробка теоретичних принципів і технологічних процесів визначення стану армування стовбурів, що дозволяє отримати найбільш повну і оперативну інформацію про провідник, а також наукове обгрунтування об'єму і періодичність виконання профілювань є актуальною науково-технічною задачею. Метою справжньої роботи є розробка автоматизованої системи контролю поточного стану провідників вертикальних стовбурів шахт з прогнозною оцінкою зміни міри зносу провідників, обгрунтуванням періодичності виконання маркшейдерських робіт і автоматизація камеральної обробки існуючих технологій і способів профілювання провідників. Ідея роботи складається у виявленні взаємозв'язку стану провідників і його геометричних параметрів, а також міри зносу провідників. Методика досліджень. У дисертаційній роботі використаний комплексний метод дослідження, що включає до себе: цілеспрямований аналіз літературних джерел з питань маркшейдерського контролю провідників вертикальних шахтних стовбурів; теоретичні розробки конструкції вузлів і приладів нової станції; дослідно-промислові випробування станції; теоретичні дослідження і аналіз точності результатів профілювань методами математичної статистики; статистичний аналіз результатів профілювань, отриманих різними засобами; математичне моделювання руху посудини по викривленим провідникам. Наукові положення, які виносяться на захист. 1. Розроблена цифрова модель стану провідників вертикальних шахтних стовбурів, що містить дві вертикалі, відносно яких визначаються викривлення провідників в лобовій і боковій площинах, що ув'язуються відстанями між парою провідників і їх зносом, що характеризують експлуатаційну придатність провідників. Для отримання параметрів цифрової моделі запропонована і реалізована нова конструкція станції. 2. Залежність зносу провідників від геометричних параметрів за одиничний цикл руху підіймальної посудини, дозволяє здійснити прогноз стану провідників за заданим навантаженням на стовбур, об'єктивно призначати періодичність маркшейдерських профілювань і ремонтно-профілактичних робіт. 3. Розроблена технологія обробки результатів профілювання провідників станціями сімейства СІ, заснована на отриманні растрового зображення фотограм, напівавтоматичному розпізнаванні образів профільних ліній, чисельному інтегруванні кутових відхилень провідників від вертикалі і автоматизованій побудові профілів провідників, що досліджуються. Наукова новизна полягає в наступному. Виявлена залежність зносу рейкових провідників від міри їх викривлення і створена математична модель руху посудини по провідниках, що дозволяє спрогнозувати величину зносу провідників в залежності від їх викривлення і навантаження на стовбур. Створена методика прогнозної оцінки стану провідників на майбутній період експлуатації за результатами його маркшейдерських профілювань. Обгрунтовані періодичність і об'єм проведення маркшейдерського контролю вертикальних шахтних стовбурів. Практична цінність. Створений діючий робочий зразок автоматичної станції для профілювання провідників у вертикальних шахтних стовбурах і застосовно до неї розроблена технологія польових робіт і камеральної обробки. Розроблена комп'ютерна технологія обробки растрових зображень фотограм, отриманих за допомогою станцій СІ, що дозволяє в 7-10 разів знизити трудовитрати камеральної обробки і на 50% підвищити точність кінцевих результатів. Процес впровадження результатів досліджень дозволить поліпшити маркшейдерський контроль стану армування вертикальних шахтних стовбурів, що буде сприяти надійності і довговічності роботи підіймальних комплексів. Апробація роботи. Основні наукові і прикладні положення роботи докладалися і отримали схвалення: • на науково-технічній конференції "Сучасні шляхи розвитку маркшейдерсько-геодезичних робіт на базі передового вітчизняного і зарубіжного досвіду" (Дніпропетровськ, 1997). • на засіданні секції підземної розробки вугільних родовищ НТР Мінвуглепрому України (Донецьк, УкрНДМІ, 17 червня 1997 р.). Публікації. По темі дисертації опубліковане 4 роботи, 3 у провідних фахових виданнях України. Об'єм роботи. Дисертаційної робота складається з вступу, п'яти розділів, висновку, списку літератури з 91 найменування, викладена на 128 сторінках машинописного тексту, містить 49 рисунків, 1 таблицю, додатки. 5 серпня 2009
Перспективи розвитку вугільної промисловості Донецького басейну пов’язані з освоєнням глибоких горизонтів, що призводить до ускладнення технологічних процесів і погіршення безпеки праці. Це пояснюється тим, що роботи виконуються в складних гірничо-геологічних умовах в замкнутому просторі, де відбуваються не завжди прогнозовані явища: раптові викиди порід, гірські удари, суфлярні виділення метану, завалення. Викид породи і газу – складний процес руйнації газонасиченого масиву, що супроводжується виділенням значних кількостей метану, викидами породи, утворенням порожнин, що перевищують перетин виpобки. Метан, що виділився, створює загрозу вибуху, внаслідок перекиду повітряних вентиляційних потоків і різкого підвищення загазованості виробок. Вибуховою хвилею руйнується кріплення і гірниче обладнання. Порожнини, що утворилися, потрібно закладати з застосуванням необхідних для цього матеріалів. Все це призводить до значних витрат на ліквідацію наслідків даного явища. З метою запобігання проявів викидів породи і газу розроблені і застосовуються на шахтах поточний прогноз, що проводиться безпосередньо в забоях гірничих виробок, і локальний - за геолого-геофізичними даними. Ведення поточного прогнозу по всій довжині виробки економічно невигідне, а наявність опукло-вігнутих дисків у керні випереджаючих свердловин не завжди характеризує викидонебезпечну ситуацію. Локальний прогноз не вигідно застосовувати при проходці коротких виробок і ухилів. Розробка методу комплексного прогнозу на основі локальної і поточної оцінки викидонебезпечності гірських порід стримується недостатньою вивченістю структурних перетворень пісковиків у процесі катагенезу, недостатньою обгрунтованістю виділення границь викидонебезпечності і їх зв'язку з катагенезом, недостатньою вивченістю розподілу напруженого стану порід і впливу цих властивостей на викидонебезпечність. Виходячи з вищевикладеного, дослідження структурних перетворень пісковиків Донбасу в процесі катагенезу, обгрунтування локальних і регіональних закономірностей їх викидонебезпечності і розробка, на цій основі, методу комплексного прогнозу викидонебезпечності гірських порід, застосування якого підвищує ефективність і безпеку гірничих робіт на шахтах, є актуальною задачею. Зв’язок роботи з науковими програмами, планами та темами. Дисертаційна робота виконана відповідно з плановими дослідженнями по найважли-вішій науковій тематиці Інституту геотехнічної механіки НАН України, на осно-ві договору А 219202000 з Мінвуглепромом України. Інституту геотехнічної механіки НАН України було доручене вирішення комплексної проблеми: “Розробити системи контролю, засоби і технології керування станом гранично напружених викидонебезпечних гірських порід і вугілля”. У цей комплекс входить робота: А 219202160 “Розробити комплексний метод прогнозу, заснований на локальній і поточній оцінці викидонебезпечності гірських порід”, відповідальним виконавцем якої є автор. Результати робіт із дослідження викидонебезпечності для розробки методу комплексного прогнозу ввійшли складовою частиною в дисертаційну роботу. Мета та задачі дослідження. Метою роботи є встановлення особливостей структурних перетворень пісковиків Донбасу, зв'язку цього процесу з викидонебезпечністю і розробка на цій основі теоретичних положень і практичних критеріїв методу комплексного прогнозу викидонебезпечності гірських порід. Для досягнення поставленої мети потрібно вирішити ряд задач: - встановити закономірності структурних перетворень пісковиків Донбасу і визначити їх вплив на катагенетичні зміни; - встановити регіональні структурно-мінералогічні особливості вуглевміщуючих пісковиків Донбасу, що виникають у процесі катагенетичних перетворень і тектонічних напруг; - встановити стратиграфічні закономірні зміни структурних перетворень пісковиків Донбасу і їх зв'язок із викидонебезпечністю порід і катагенезом; - розробити науково обгрунтований метод комплексного прогнозу викидонебезпечності з урахуванням встановлених закономірностей структурних перетворень порід. Ідея роботи полягає у визначенні закономірних зв'язків структурних перетворень вуглевміщуючих пісковиків з викидонебезпечністю гірських порід. Методи дослідження. Були використані як традиційні в геології методи: петрографічні, літолого-фаціальні, математичні, метод аналогій, методи структурної геології, геокартувания, так і розроблені автором - метод визначення відносної порушеності мінералів і порід, метод визначення гpаниць викидонебезпечності порід і стадій катагенезу, метод визначення зони впливу свердловини на викиди в вугіллі і породах, метод визначення ступеня ізотpопного й анізотропного напруженого стану гірських порід у гірничих виробках, метод комплексного прогнозу викидонебезпечності пісковиків Донбасу. Всі розpоблені методи мають зв'язок із структурними перетвореннями порід. Наукові положення, що захищаються автором: 1. Структурні перетворення є одним з основних результатів катагенезу пісковиків Донбасу. 2. Катагенетичні перетворення разом із тектонічними напругами значно ущільнили пісковики Донбасу порівняно з пісковиками інших басейнів, що призвело до збільшення закритої пористості в них, виникнення всерединізернових і міжзернових сутурних, стилолітових і цілого комплексу інших пластичних деформацій, до слабкого розвитку процесів регенерації і корозії, відсутності ефекту Рікке, формування губчатої структури в породоутворюючому кварці. 3. Кількісний показник структурних перетворень і тектонічних напруг, який виражається коефіцієнтом відносної порушеності кварцу пісковиків, у поєднанні зі значеннями відкритої пористості цих же порід, визначають границі викидонебезпечності пісковиків. 4. Основою методу комплексного прогнозу викидонебезпечності гірських порід є оцінка геологічних показників викидонебезпечності і ступеня анізотропії напружено-деформованого стану гірничого масиву. Наукова новизна одержаних результатів роботи полягає в тому, що: - встановлена властивість порід (пісковики Донбасу, джеспіліти Кривого Рогу, трепели, глинисті сланці Криму), мінералів (уламковий кварц пісковиків Донбасу, галіт, гірський кришталь, кремінь), мінералоідів (вугілля, янтар), штучних речовин (скло, епоксидна смола) утворювати системи площин ковзання, субпаралельні за напрямком і з сумірними відстанями між ними при анізотропному розподілі енеpгетичного впливу, і кристалоподібні тіла, сумірні на різних ієрархічних рівнях, при ізотропному розподілі енергетичного впливу; - у вуглевміщуючих пісковиках Донбасу встановлене формування комплексу пластичних мікродеформацій (всерединізернових і міжзернових сутур і стилолітів, губчатої структури, вигнутих і S - подібних площин деформацій, полум’євидної структури), що виникають і перетворюються під дією прогресивних катагенетичних і тектонічних процесів; - встановлене загальне збільшення карбонатності, гідрослюд магнієвого складу, уламків ефузивів і діабазів у північно-східних районах і кремнію, кременистих новоутворень, уламків яшмоідів і слюдистих кварцитів у південно-західних районах Донбасу; - встановлене зменшення середніх розмірів уламкових зерен вуглевміщуючих пісковиків Донбасу, а також, зменшення значень коефіцієнтів варіації і ступеня дисперсії цих розмірів із ступенем катагенезу; - встановлений ступеневий кореляційний зв'язок значень відкритої пористості зі значеннями коефіцієнту пластичних мікродеформацій уламкових зерен, що має дві точки інверсії, у яких відбувається зміна знаку цього зв'язку з негативного на позитивний і з позитивного на негативний, зміна властивостей пісковиків Донбасу на якісному рівні і ступеня їх викидонебезпечності; - встановлена закономірна зміна ступеня викидонебезпечності порід в залежності від ступеня анізотpопії розподілу напружено-деформованого стану в гірничому масиві на локальному рівні. Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що: - розроблений коефіцієнт відносної порушеності гірських порід, який хаpактеpизує ступінь катагенетичних перетворень і тектонічних напруг, а також, ступінь викидонебезпечності гіpських порід; - розроблена методика визначення регіональних меж викидонебезпечності гірських порід і ступеня катагенетичних перетворень; - розроблений метод визначення ступеня анізотропії напружено-деформованого стану гірничого масиву; - розроблений метод визначення зони впливу геологорозвідувальних свердловин на викидонебезпечність вугілля і вуглевміщуючих порід; - розроблений метод комплексного прогнозу викидонебезпечності гірських порід на основі раціонального комплексу геологічних і гірничотехнологічних критеріїв викидонебезпечності. Реалізація роботи в промисловості: - проведена експериментальна перевірка методу комплексного прогнозу викидонебезпечності гірських порід у гірничих виробках шахт "Красноармійська-Західна-1" і ім. О.Г. Стаханова ВО "Красноармійськвугілля", що показала надійність, достовірність і економічну ефективність застосування розробленого методу прогнозу; - метод комплексного прогнозу впроваджений на шахті ім. О.Г. Стаханова, при виконанні прогнозу викидонебезпечності пісковика L1Sl1; - геологорозвідувальним організаціям Державного Комітету по геології і використанню надр України і Мінвуглепрому України передані і рекомендовані для застосування методика визначення коефіцієнту відносної порушеності, методика визначення регіональних границь викидонебезпечності гірських порід і методика визначення ступеня анізотропії напpужено-деформованого стану гірничого масиву. Достовірність і надійність наукових положень і висновків підтверджується необхідним і достатнім обсягом результатів експериментальних досліджень і фактичних даних, науковою обгрунтованістю методичного підходу до аналізу отриманих експериментально і відомих з літератури фактів, а також, збіжністю результатів визначення ступеня напруженого стану гірничого масиву і ступеня його анізотропії з результатами інших методів на різних ієрархічних рівнях. Особистий внесок здобувача. Автором дисертації обгрунтовані ідея та науково-практичний напрямок у вирішенні проблеми комплексного прогнозу викидонебезпечності пісковиків Донбасу; визначені мета та задачі дослідження; зформульовані наукові положення, що виносяться на захист, висновки та рекомендації; встановлені закономірності структурних перетворень пісковиків на площі та в стратиграфічному розрізі Донбасу; визначені умови формування кристалоподібних тіл та систем площин ковзання; встановлені всерединізернові сутурні і стилолітові мікродеформації, утворення губчатої структури в зернах кварцу, зменшення середніх розмірів, значень коефіцієнтів варіації і ступеня дисперсії уламкових зерен пісковиків Донбасу з палеоглибиною; розроблений показник пластичних мікродеформацій гірських порід; розроблені методики кількісної оцінки границь викидонебезпечності гірських порід, ступеня катагенетичних перетворень, ступеня анізотропії напружено-деформованого стану гірничого масиву, зони впливу геологорозвідувальних свердловин на викидонебезпечність вугілля і порід; розроблений науково обгрунтований метод комплексного прогнозу викидонебезпечності гірських порід. Апробація роботи. Матеріали дисертаційної роботи на окремих етапах її виконання доповідались на засіданнях Всесоюзної наукової школи в Сімферопольському державному університеті (м. Сімферополь, 1990, 1998 р.), на Всесоюзному мінералогічному семінаpі в Інституті геології КоміНЦ (м. Сиктивкар, 1989, 1992 р.), на Всесоюзній Науковій конференції вузів СРСР за участю науково-дослідних інститутів (м. Москва, 1991 р), на Всесоюзних конференціях в ІГГГК НАН України (м. Львів, 1991, 1992, 1995 р.), на наукових конференціях у НГА України (м. Дніпропетpовськ, 1995, 1997, 1998, 1999, 2000 р.), на міжнародній конференції в ДГМІ (м. Алчевськ, 1999 р.), на наукових семінарах відділу геології вугільних родовищ великих глибин ІГТМ НАН України (м. Дніпропетровськ, 1985 - 2000 рр). 19 липня 2009
Шахти Центрального району Донбасу розробляють вугільні пласти з кута падіння від 30° до 70° потужністю, як правило, що не перевищує 1 м. Зараз гірничі роботи на більшості шахт ведуться на глибині 800-1200 м при підвищеній газоносності вугільних пластів і температурі гірничого масиву, що вміщає, до 38-42°C. Підтримка й охорона підготовчих виробок у цих умовах є дуже трудомісткою через великі величини деформації порід на контурі виробки. Так більш 20% усіх виробок, включаючи квершлаги і польові виробки, знаходяться в незадовільному стані, а по вентиляційних і відкаточних штреках цей показник перевищує 30%. Водночас, унаслідок технічних і економічних труднощів, які зазнають шахти Донецького басейну в даний час, лише 30-35% виробок, що потребують ремонту, перекріплюються. Розроблені засоби підтримки й охорони гірничих виробок, такі як кріплення підвищеного опору, кріплення посилення, способи розвантаження навколишнього масиву в цих умовах технічно важко здійсненні та не завжди економічно вигідні. Отже, для поліпшення умов відпрацьовування вугільних пластів Донбасу актуальним є удосконалення засобу активного управління гірничим масивом. Найбільше поширення одержали способи активного управління станом гірничого масиву шляхом його гідрообробки, розроблені ІГД ім. О.О.Скочинського, МакНДІ, ДонФТІ НАНУ, ІГТМ НАНУ, ДДТУ, ІПКОН РАН, МГІ, СхідНДІ. Досвід застосування цих засобів показав достатньо високу їх технічну та економічну ефективність. Водночас, гірничо-геологічні і гірничотехнічні умови відробки газоносних вугільних пластів, що погіршуються, потребують подальшого розвитку й удосконалювання параметрів відомих способів гідрообробки. Зв'язок теми дисертації з планом науково-дослідних робіт інституту. Комплекс робіт із дослідження та створення способу управління напружено-деформованим станом гірничого масиву в складних гірничо-геологічних умовах, який базується на застосуванні водяних розчинів поверхнево-активних речовин (ПАР), є одним із головних наукових напрямків роботи у Відділенні фізико-технічних гірничих проблем ДонФТІ НАН України. Основні результати дисертаційної роботи отримані в процесі виконання НДР, що проведені Відділенням фізико-технічних гірничих проблем ДонФТІ НАН України (№ ДР 0199U002103 і № ДР 0197U008905), у яких автор приймав безпосередню участь. Мета роботи - обгрунтувати раціональні параметри зволоження вугільного пласта розчинами ПАР в окрузі підготовчих виробок з метою підвищення їхніх експлуатаційних можливостей на основі вивчення закономірностей проявів гірничого тиску та управління напружено-деформованим станом гірничого масиву. Основна ідея роботи міститься у використанні встановлених основних закономірностей проявів гірничого тиску у вугільному і породному масиві, що оточує пластову підготовчу виробку при обробці крайової частини вугільного пласта водяними розчинами ПАР, які здатні (підвищуючи пластичні властивості вугілля) зменшити можливість руйнування порід на контурі виробки, підвищити стійкість і збільшити час її експлуатації. Дослідження включали: аналіз і узагальнення дослідження інших авторів, які опубліковані раніше з досліджуваної проблеми; математичне моделювання напружено-деформованого стану гірничого масиву; комплексні шахтні експерименти з вивчення напружено-деформованого стану гірничого масиву і його проявів у підготовчих виробках при зволоженні крайової частини водяними розчинами ПАР із використанням методів геомеханіки і шахтної геофізики; лабораторні дослідження фізико-механічних властивостей вугілля при його зволоженні; наступний аналіз результатів експериментів із застосуванням сучасних методів математичної обробки результатів. Вірогідність наукових положень, висновків і рекомендацій роботи забезпечується значним обсягом вимірів і спостережень у шахтних умовах на 6 дільницях 3 шахт у складних гірничо-геологічних умовах, застосуванням апробованих методик і устаткування, високим збігом розрахункових і експериментальних результатів. Наукові висновки і рекомендації підтверджуються дослідною перевіркою на шахтах. 19 липня 2009
В розвитку економіки України значна увага відводиться нафтовій та газовій галузі, як найважливішій складовій паливно-енергетичної бази народного господарства. Вирішення завдань, що стоять перед нафтовою та газовою промисловістю, потребує перш за все підвищення техніко-економічних показників бурових робіт, прискорення технічного переозброєння, широкого освоєння принципово нової техніки, матеріалів та технологій, зменшення термінів будівництва свердловин і підвищення сроків служби обладнання та породоруйнівного інструменту. Розвиток паливно-енергетичного комплексу країни потребує значного підвищення довговічності породоруйнівного інструменту, зменшення використання у виробництві дефіцитних і дорогих матеріалів, таких як вольфрам, кобальт, нікель та інших, при одночасному підвищенні якості праці та зменшенні енергоємкості виготовлення породоруйнівних інструментів. Зубки з твердих сплавів ВК-4, ВК-8, ВК-8ВК та ін., що зараз серійно випускаються промисловістю для оснащення шарошкових доліт, мають цілий ряд недоліків. Внаслідок значень твердості та жорсткості твердосплавних зубків значно більших, ніж самої шарошки, та значного значення натягу після запресовки їх в тіло шарошки, при експлуатації відбуваються сколювання, розхитування та випадання їх з корпусу (до 25%), що призводить до подальших більш інтенсивних сколювань та випадань внаслідок забруднення свердловини частинами твердого сплаву, що випали. Тому застосування твердосплавних зубків накладає обмеження на регулювання довжини вильоту зубка над тілом шарошки та внаслідок цього на технологічні параметри буріння, такі як швидкість проходки та ін. В той же самий час буровий інструмент - це інструмент разового використання, в роботі якого приймає участь тільки виступаюча робоча частина зубків, а більша його частина (до 70%) із дефіцитного і дорогого твердого сплаву запресовується в корпус шарошки. Таким чином, використання твердого сплаву є досить неефективним.Тому проблема розробки нових технологій оснащення породоруйнівного інструменту зносостійкими композиційними матеріалами, що дають змогу значно зменшити використання дефіцитних твердих сплавів на стадії формоутворення заготовок інструменту при одночасному покращенні його конструкції та ефективності, зменшенні енергоємкості виготовлення та підвищенні його надійності та довговічності є досить актуальною. Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Проведені дослідження виконувались в рамках затвердженої урядом Національної програми ''Нафта і газ України до 2010 року'', а також науково-дослідної держбюджетної роботи викладачів кафедри "Розробка технологічного забезпечення виробництва нафтопромислового та металорізального устаткування, породоруйнівного та металорізального інструменту, навчально-методичного забезпечення процесу підготовки студентів" до 2001 року. Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є забезпечення працездатності шарошкових доліт за рахунок підвищення надійності з'єднання "зубок-шарошка" технологічними та конструктивними шляхами. Для досягнення поставленої мети в роботі були поставлені та вирішувались такі задачі:
4 червня 2007
Один з головних напрямків національної програми досліджень і використання ресурсів Азово-Чорноморського басейну та інших районів Світового океану є створення промислово-технологічних комплексів для видобутку пісків та мулів з акваторії Чорного та Азовського морів. Найбільш перспективні, за комплексною оцінкою, яка об'єднує значення для народного господарства, геологічну вивченість та прогнозні запаси, види корисних копалин Азово-Чорноморського басейну будівельний пісок і піщано-черепашкові суміші. Аналіз та узагальнення світового досвіду розробок підводних родовищ розсипних корисних копалин свідчить про зростаючий інтерес до підводних розробок у економічно розвинених країнах з виходом до моря. Особливо це стосується видобутку піску та гравію для будівельних потреб. Для розробок використовуються різні види грунтозабірних пристроїв, проте всі вони мають значний недолік. Так, підводний видобуток розсипних корисних копалин із застосуванням існуючих конструкцій грунтозабірників призводить до негативного впливу на водне середовище внаслідок скаламучення водоймища, знищення поверхневого шару дна, багатого рослинністю та мікрофауною. При видобутку грунтів з-під поверхні дна розкривні роботи не здійснюються, тому негативний вплив видобувних робіт на навколишнє середовище значно зменшується. При такому видобутку використовується грунтозабірний пристрій спеціальної конструкції, але через маловивченість процесів розмиву та всмоктування, які відбуваються в піддонній зоні розмиву, він працює не в раціональному режимі. Таким чином, актуальність створення засобів для екологічно ощадливого видобутку розсипних корисних копалин з підводних родовищ, а також отримання їх раціональних параметрів обумовлені потребами гірничовидобувної та будівельної галузей. Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема дисертаційної роботи пов'язана з науковим напрямком кафедри гірничих машин НГА України та є складовою наукових досліджень, виконаних в межах держбюджетної теми ДП-210 "Обгрунтування екологічно безпечних методів підводного видобутку і транспортування корисних копалин з акваторії Азово-Чорноморського басейну та інших районів Світового океану" (1997-1999рр.) за № держреєстрації 0197U016029. Мета роботи полягає в розробці методів розрахунку раціональних параметрів робочого органу установки для екологічно ощадливого підводного видобутку розсипних корисних копалин. Для досягнення поставленої мети в роботі вирішуються такі задачі:
DNN.SU Дослідження новоі науки |
Користувач
Популярне
Партнеры
Лічильники
|
Просмотров:
Автор: 
Восстановление пароля