Ответы на Государственный экзамен по разрушению горных пород.
1.тепловые методы разрушения горных пород. Физические основы. Область применения.
Электрофизические способы:
- низкочастотный нагрев (НЧН);
- низкочастотный пробой (НЧП);
- высокочастотный пробой (ВЧП);
- высокочастотный диэлектрический пробой (ВЧДП);
- сверхвысокочастотный пробой (СВЧП);
- инфракрасный нагрев (ИКН);
- разрушение световым излучением;
- лазерным лучем;
- электронным пучком и др
Разрушение г.п. токами промышленной частоты
Установки УРН для разрушения негабаритов
- Мощность – 400 кВт
- Производительность 50 куб. м/час
- Энергоемкость 7-9 кВт*час/куб. м
Магнетиты, сульфиды, железистые кварциты, мартито-магнетитовые роговики и др.
До 100 Ом*м
Разрушение г.п. токами ВЧ и СВЧ
• Метод теплового пробоя (ВЧТП)
• Метод высокочастотного диэлектрического наргева (ВЧДН);
• Метод высокочастотного магнитного нагрева (ВЧМН);
• Механизм разрушения
• термические напряжения первого и второго рода;
• возможно за счет давления пара в закрытых порах
• Шелушение породы, отбойка от поверхности крупных кусков
 |
Термомеханическое бурение скважин
Термические напряжения
β – коэффициент теплового расширения, К-1;
Е – модуль деформации, Па;
(Т-Т0) – разность температур, К
2. Удельные энергозатраты на стадиях добычи и переработки полезных ископаемых.
Механическая энергия на разрушение единицы объема породы
, Дж/м3
σр – предел прочности при растяжении. Па;
Е – модуль полной деформации,Па;
Кпл – коэффициент пластичности.
Концентрация энергии ЭМП в единице объема породы
. Дж/м3
ε – относительная диэлектрическая проницаемость;
ε0 – абсолютная диэлектрическая проницаемость, ε0 =8,85∙10-12 Ф/м
Еэ – напряженность электрического поля, В/м.
Пробивная напряженность
Оценочный расчет
Энергия единичного импульса в ГИНе
В многоступенчатом ГИНе
При зарядке конденсаторов используется напряжение 5-10кВ и ниже
3. Техника для разрушения негабаритов гидроударниками. Механизм разрушения.
Гидромолоты
фирмы «Крупп»
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для раскалывания негабаритов, отбойки блоков от массивов, добычи строительного камня.
Оно позволяет улучшить качество поверхностей разрывов и повысить производительность.
Для этого в горной породе бурят шпуры, которые заполняют сыпучим материалом или монолитным материалом, который под действием механической нагрузки становится сыпучим.
В сыпучий материал внедряют клинья, от чего горная порода раскалывается.
При этом одновременно с внедрением клиньев в сыпучий материал в стенках шпуров в плоскости предполагаемого разрыва горной породы прорезают бороздки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
4. Буровое оборудование и инструменты бурения скважин на открытых горных работах.
СБШ-320МНА-КП, Sandvik, Atlas Copco
5.Физический механизм разрушения породы при внедрении зубка бурового инструмента.
Зубок выкалывает частицы породы под действием силы созданной давлением под массой станка и давящим органом.
6. Комбинированная технология термического бурения и разбуривания взрывных скважин. Основные технико-экономические показатели.
Комбинированные методы разрушения:
Тепловые и механические (термомеханические);
Электрические и механические;
Электрические с разными режимами(тепловой пробой,
электрический пробой, инфракрасный нагрев и др.)
Тепловые с разными режимами (нагрев-охлаждение)
Термомеханическое бурение скважин
Термические напряжения
β – коэффициент теплового расширения, К-1;
Е – модуль деформации, Па;
(Т-Т0) – разность температур, К
Электротермошарошечное разрушение
На базе проходческого комплекса ПК-9Р создан комбайн ЭТМ с рабочим органом роторного типа.
Пройдена круглая выработка сечением 10м2 со скоростью 0,5 м/час
Мощность излучателя 200 кВт.
Энергоемкость 50 кВт∙час/м3
На базе проходческого комбайна «Ясиноватец-2» создан комбайн «Ясиноватец-2ЭТМ»
Выработка диаметром 3,6 м в породах крепостью 10 пройдена со скоростью 1-1,25 м/ч.
Использовано 30-36 генераторов ИКИ общей мощностью 420 кВт и механический породоразрушающий инструмент – 15 дисковых шарошек. Частота вращения рабочего органа 6 об/мин.
7. Принципиальная конструктивная схема станков для термического бурения и расширения взрывных скважин. Основные конструктивные элементы и принципы работы.
СБТ -450 на диз топливе! Расширяет скважину делая полость 400-540 мм
8. Техника и технология бурения глубоких скважин. Алмазное бурение. Колонковое бурение.
ОАО «Уралмаш»
• Пробурив 30-600 м в скважину опускают кондуктор для перекрытия слабых пород или верхних притоков воды.
• Производят цементирование (тампонаж). Цементный раствор снизу вверх заполняет затрубное пространство.
• После затвердевания цементного раствора бурение продолжают долотом меньшего диаметра.
• Буровые установки и комплект бурового оборудования для бурения нефтяных и газовых скважин глубиной 2500-8000 м:
Приводы: дизельный (Д); дизель-гидравлический (ДГ); электрический (Э)переменного тока, постоянного и от автономных дизель-электрических станций.
Волгоградский завод буровой техники (ВЗБТ
• Буровые установки для бурения скважин глубиной 1000…3500 м.
• Приводы: Д, ДГ, Э, ЭП(промышленные сети), ДЭП (дизель-электрические станции)
ОАО «Уралмаш» поставляет более 70 типов коронок с номинальным диаметром от 28 до 127 мм для ручного перфораторного бурения с посадкой коронки на конус или резьбу R25. Коронки изготавливаются из высококачественной стали с использованием импортного сырья для твердосплавных зубков. Технология изготовления и запрессовки зубков гарантирует высокое качество коронок
9. Техника и технология бурения скважин большого диаметра.
Конструкция долота расширителя треста «Союзшахтосушение»
Микротонелирование, фирма «Sandvic»
Расширение скважины «сверху вниз» и «снизу вверх»
• Буровая установка «Майнмастер»
1-бурильные трубы,
2-переходник,
3-канал воздуха,
4- пневмоударник,
5- направляющая скважина
10. Механизм и условия реализации теплового пробоя при разрушении породы с применением электрической энергии.
