CC BY
43
проекты, технологии, оборудование: сб. трудов Междунар. научно-практ. конф. ООО «Проектное бюро «Рейкьявик». 2009. С 31-35.
2. «Инструкция по безопасному ведению горных работ на рудных и нерудных месторождениях, объектах строительства подземных сооружений, склонных и опасных по горным ударам» (РД 06-329-99). Сер. 06. Вып.
1. 2-е изд. М.: Государственное унитарное предприятие «Научнотехнический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2003. 88 с.
3. Указания по безопасному ведению горных работ на месторождениях, склонных и опасных по горным ударам. Апатиты-Кировск, 2002.
A.D. Kuranov, D.V. Sidorov
EVALUATION OF PILLAR STRESS STA TE ON MINES «APA TIT»
The values of the stresses in the pillars between the approximated parallel horizontal entries at developing apatite-nepheline ore deposits "Apatite", depending on the depth of work and pillars size. The calculation was performed taking into account the tectonic stress field acting in the array and the reference pressure, which is formed at the time of block.
Key words: arch, numerical simulation, the effect of treatment works, tectonic stresses, bearing pressure.
Получено 20.04.11
УДК 532
Н.С. Леонтьев, асп., (920) 753-44-04, [email protected],
А.Е. Пушкарев, д-р техн. наук, проф., (4872) 33-69-46, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),
A.B. Чеботарев, (4872) 33-69-49,
B.А. Кузьмичев, (4872) 33-69-49 (Россия, Тула, ООО "БЕЛРА-Центр")
СТЕНДОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ ГИДРОСЪЕМНИКА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
Представлен стенд и описаны испытания по определению зависимостей, характеризующих режимы работы и позволяющие обосновать рациональные параметры гидросъемника высокого давления. Проанализированы результаты стендовых испытаний гидросъемника и установлены зависимости потери мощности на трение от возрастающего давления.
Ключевые слова: гидроструйная технология, стендовые испытания, гидросъемник, потеримощности, давление.
В настоящее время в горной промышленности большое внимание уделяется развитию технических средств и технологий разрушения породного массива, повышающих эффективность и безопасность производства горных работ.
К числу таких технологий относятся: гидроструйное и гидромеханическое бурение, гидроструйная цементация неустойчивых пород.
Гидроструйные технологии основаны на использовании энергии высокоскоростных водяных струй, которые, вырываясь из струеформирующих устройств под большим давлением (до 300 МПа и выше), взаимодействуют с материалом и, создавая при этом в нем нагрузки, соизмеримые и даже превышающие пределы прочности. Струи осуществляют работу по разрушению самостоятельно или в комбинации с другими воздействиями (например, с механическими). Высокоскоростные струи являются универсальным инструментом и могут применяться для разрушения практически любого материала [1].
На практике резание водяными струями используется уже несколько десятилетий. В настоящее время высокоскоростные (более 500 м/с) водяные струи стали стандартными режущими инструментами во многих отраслях промышленности.
Отсутствие непосредственного контакта струи воды с разрушаемым массивом, обеспечение практически полного пылеподавления и искрога-шения, возможность снижения металлоемкости забойного оборудования при одновременном увеличении его энерговооруженности за счет дистанционного расположения гидравлического оборудования, а также повышение производительности и расширение области применения породоразрушающих машин являются основными преимуществами гидроструйных технологий [2].
Одной из перспективных на сегодняшний день технологий является технология, использующая в качестве породоразрушающего инструмента высокоскоростные струи воды совместно с механическим инструментом. При этом задача подачи воды под высоким давлением в буровую колонну осуществляется с помощью гидросъемника (рис. 1).
Гидросъемник предназначен для передачи высоконапорной воды от питающего трубопровода внутрь вращающейся буровой колонны при бурении горных пород [2, 3, 4].
На сегодняшний день известны и применяются следующие конструкции гидросъемников: вертлюг и гидросъемник для подачи высокого давления.
Одним из недостатков гидросъемника, является относительно невысокий ресурс работы, узла передающего высокоабразивный материал -водоцементную суспензию под значительным давлением во вращающуюся буровую колонну. Возникающее трение внутри гидросъемника, является определяющим фактором теплообразования и, следовательно нагрев уплотняющих элементов гидросъемника высокого давления, что приводит к значительному износу комплекта оборудования.
Для определения зависимостей характеризующих режимы работы и оптимальных параметров работы гидросъемника высокого давления, был разработан стенд и произведены динамические испытания.
458
Рис. 1. Конструктивная схема гидросъемника:
1 - манжетноеуплотнение; 2 - механизм предварительного поджатия; 3 - штуцер подвода суспензии; 4 - буровой вал; 5 - корпус гидросъемника; 6 - шпиндель вращателя
Стенд для испытаний гидросъемника представляет собой конструкцию, размещенную на массивной сварной раме и состоящую из электродвигателя, соединенного посредством кулачковой муфты с трехступенчатым редуктором, выходной вал которого через цепную муфту и промежуточный вал соединен с входным фланцем гидросъемника (рис. 2).
В качестве объекта испытаний был выбран гидросъемник ГИС, изготовленный ООО «БЕЛРА-Центр» по заказу фирмы Оео&Беа (рис. 3). Гидросъемник работает в макроклиматических районах с морским климатом на открытом воздухе при температуре рабочей жидкости и окружающей среды от +5 до +45 0 С.
Гидросъемник установлен на опоре, при этом его корпус жестко зафиксирован относительно рамы стенда. На выходном фланце гидросъемника закреплено стальное кольцо, на внешней поверхности которого
навариваются профилированные кулачки. Кольцо опирается на подшипниковую опору, установленную на кронштейне, закрепленном на фундаменте.
Электродвигатель Редуктор Гидросъемник
Рис. 2. Конструктивная схема стенда
Рис. 3. Гидросъемник ГИС
В процессе работы стенда обеспечивается вращение выходного вала гидросъемника с частотой 15 об/мин, что соответствует рабочей частоте
при бурении. Для имитации динамической нагрузки рама стенда помещается на шарнирную опору, размещенную в непосредственной близости от центра масс стенда таким образом, чтобы выходной фланец гидросъемника с кольцом опирался на подшипниковые опоры с возможностью вертикального перемещения вокруг оси шарнира (см. рис. 2). При вращении поверхность кольца взаимодействует с подшипниковой опорой и при прохождении кулачка происходит моделирование боковых колебаний оси гидросъемника под действием радиальной нагрузки. Роль радиальной нагрузки выполняет вес стенда относительно шарнира. Изменение количества кулачков на поверхности кольца позволяет задавать частоту боковых динамических нагружений (1 кулачек - частота 0,25 с-1; 2 - 0,5 с-1, 3 -
0,75 с-1 и т.д.), а их высота соответствует амплитуде колебаний.
Вода к гидросъемнику под давлением по гибкому рукаву подается на его вход и обеспечивает передачу потока жидкости на выходной вращающийся вал. Привод вращения вала осуществляется от редуктора привода буровой колонны.
В ходе испытаний был произведен контроль тока в цепи электродвигателя (с помощью амперметра) и температуры рабочей жидкости в гидросъемнике с помощью электрического термометра (рис. 4).
В таблице и на рис. 5 представлены результаты замеров силы тока от возрастающего давления в гидросъемнике.
Рис. 4. Схема замеров
Значение потери мощности, расходуемое на преодоление возникающих нагрузок определяется по формуле
Кг = Щр -1о), (1)
где и - напряжение, равное 380 В; 10 - сила тока при холостом ходе, А; 1р -сила тока при максимальном рабочем давлении, А
Результаты замеров силы тока от возрастающего давления
в гидросъемнике
Давление Р, МПа Сила тока I, А Потери мощности Nr, кВт
0 5 0,0
2 7 0,8
4 8 1,1
6 10 1,9
8 11 2,3
10 12 2,7
12 13 3,0
14 15 3,8
16 16 4,2
18 18 4,9
20 20 5,7
22 22 6,5
24 23 6,8
26 24 7,2
28 24 7,2
30 24 7,2
32 24,5 7,4
34 25 7,6
36 25 7,6
При аппроксимации результатов замеров, с помощью прикладной программы Microsoft Office Excel, была получена расчетная формула для определения потери мощности от повышающегося давления внутри гидросъемника
Nr = 3,1ln(P) - 1,775, (2)
где Р - давление.
i, А ВО
О
О 2 4 6 8 Ю 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 Р, Мпа
Рис. 5. График зависимости силы тока от давления
Индекс корреляции для данного выражения составил Я = 0,91, что подтверждает адекватность аппроксимации данных.
Анализ результатов экспериментальных исследований позволяет охарактеризовать возникающие потери мощности на трение от давления, что в свою очередь позволяет рекомендовать режимы работы и определить
рациональные параметры уплотняющих элементов гидросъемника высокого давления.
Список литературы
1. Гидроструйные технологии в промышленности. Гидроабразивное резание горных пород / В.А. Бреннер и [др.]. М.: Изд-во Московского государственного горного университета, 2003. 279 с.
2. Гидроструйные технологии в промышленности. Гидромеханическое разрушение горных пород / В.А. Бреннер и [др.]. М.: Изд-во АГН, 2000. 343 с.
3. Головин К.А., Жабин А.Б., Поляков А.В. Разрушение горных пород импульсными высокоскоростными струями воды // Горные машины и автоматика. №4. 2006. С. 43 -45.
4. Бреннер В.А., Пушкарев А.Е., Головин К.А. Исследование гидроабразивного разрушения горных пород // Известия ТулГУ. Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности. Тула, 1997. Вып. 3. С. 342 - 345.
N.S. Leontiev, A.E. Pushkarev, A.V. Chebotarev, V.A. Kuzmichev DEVELOPMENT TESTING HYDRAULIC-PULLER OF HIGH PRESSURE A test bench was submitted and tests by defining dependences characterizing working condition and allowing substantiating of rational parameters for hydraulic-puller of high pressure were described. Results of development testing hydraulic-puller were analyzed and dependences of friction power loss from increasing pressure were ascertained.
Key words: water-jet technology, development testing, hydraulic-puller, power loss, pressure.
Получено 20.04.11
УДК 691.535
А.Г. Малинин, канд. техн. наук, технич. дир., (342) 219-61-03, [email protected],
Д.А. Малинин, асп., вед. инж., 8(912) 781-04-33, [email protected] (Россия, Пермь, ООО «СК «ИнжПроектСтрой»)
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТИ КОНТАКТА АРМИРУЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА С ЦЕМЕНТНЫМ КАМНЕМ
Приведены результаты экспериментальных робот, связанных с вопросом применения различных типов полых металлических армирующих тяг при устройстве самозабуриваемых грунтовых анкеров и микросвай. Результаты испытаний показывают, что адгезия металла с цементом превышает прочность свай по грунту.
Ключевые слова: грунтовые анкера, микросваи, Атлант, Титан, адгезия, прочность контакта, гладкая тяга, винтовая тяга, армирование.
В настоящее время при строительстве глубоких котлованов и креплении автодорожных откосов все более широко применяются самозабури-
