МОДЕЛИРОВАНИЕ ОТБОЙКИ ГЛИНИСТЫХ ПОРОД ГИДРОМОНИТОРНОЙ СТРУЕЙ С ЭЖЕКТИРОВАНИЕМ ТВЕРДЫХ АБРАЗИВНЫХ ЧАСТИЦ

Для разработки россыпных месторождений, сложенных глинистыми вмещающими породами, наиболее целесообразно применение гидромониторной отбойки. Для увеличения ее производительности возможно применение различных конструктивных и технологических способов. В практике применения напорных потоков воды широко применяется эжектирование абразивов. На этом принципе основана, например, гидроабразивная резка различных материалов. Однако для гидроабразивной резки характерны небольшие диаметры струй, значительные напоры и малые расстояния до обрабатываемого объекта. В горном деле известно эжектирование воздуха в напорный поток в стволе гидромонитора, но данных об эжектировании твердых частиц не найдено. Исходя из этого целью исследования является определение эффективности применения эжектирования твердых абразивных частиц в напорный поток в стволе гидромонитора для разработки месторождений, сложенных вмещающими породами с высоким содержанием глин, при помощи экспериментов в масштабе 1:10 на специальном лабораторном стенде и составление математической модели на основе полученных данных. В результате экспериментов обнаружено увеличение производительности гидромониторной отбойки по горной массе в 4,8—7,4 раза. По полученным экспериментальным данным составлена математическая модель, позволяющая прогнозировать эффективность отбойки от применения эжектирования твердых абразивных частиц для изменяющихся диаметра насадки и угла между забоем и струей.


Благодарность: Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-35-90112.


Для цитирования: Шкаруба Н. А., Кисляков В. Е., Катышев П. В. Моделирование отбойки глинистых пород гидромониторной струей с эжектированием твердых абразивных частиц // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2019. – № 10. – С. 79–89. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-10-0-79-89.

Ключевые слова

Месторождение, гидромонитор, гидромониторная отбойка, глинистый массив, твердые абразивные частицы, производительность отбойки, эжектирование, сила воздействия струи, моделирование, математическая модель.

Номер: 10
Год: 2019
ISBN: 0236-1493
UDK: 622.236.52
DOI: 10.25018/0236-1493-2019-10-0-79-89
Авторы: Шкаруба Н. А., Кисляков В. Е., Катышев П. В.

Информация об авторах: Шкаруба Наталья Александровна — аспирантка, e-mail: nshkaruba@sfu-kras.ru, Кисляков Виктор Евгеньевич — д-р техн. наук, профессор, Катышев Павел Викторович — канд. техн. наук, доцент, Сибирский федеральный университет. Для контактов: Шкаруба Н.А., e-mail: nshkaruba@sfu-kras.ru.

Библиографический список:

1. Хныкин В. Ф. Разрушение горных пород гидромониторными струями на открытых разработках. — М.: Наука, 1969. — 150 с.

 

2. Савченко Н. В., Яхно О. М., Шкарабура Н. Г. Влияние параметров струеформирующихустройств на компактность струи // Процеси механiчної обробки в машинобудуваннi. —

2006. — № 3. — 12 с.

 

3. Поклонов Д. А., Литвин Ю. И., Протасов С. И. Определение необходимых диаметров насадок гидромониторов с учетом режима работы насосной станции // Вестник Кузбасского государственного технического университета. — 2004. — № 3 (40). — 3 с.

 

4. Мизурев В. Ю. Теоретический анализ средств водоснакбжения высоконапорных самоходных гидромониторов // Записки Горного института. — 2003. — Т. 155. Ч. 2. — 2 с.

 

5. Ялтанец И. М., Егоров В. К. Гидромеханизация: Справочный материал. — М.: МГГУ, 1999. — 338 с.

 

6. Астахов Ю. П., Королев А. Н., Жихарев М. Б., Волков С. М. Патент РФ № 2508189, 25.10.2012. Установка гидроабразивной резки. 2014. Бюл. № 6.

 

7. David R Pearl Patent DE 2813499А1, 7.10.1977. Fluidstrahl-vorrichtung zum schneiden von flachmaterial

 

8. Шпилев В. В., Решетников М. К., Капульник С. И., Береда Н. Н., Кутин А. С. Патент РФ № 2466008, 17.03.2011. Способ формирования струи жидкости для резания материалов и устройство для его реализации. 2012. Бюл. № 31.

 

9. Сазонов Д. Ю. Определение рациональных диапазонов изменения режимов гидроабразивного резания материалов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. — 2010. — № 2—2. — 7 с.

 

10. Мерзляков В. Г. Гидроструйные технологии в горном деле: основные результаты научно-исследовательских работ // Горное оборудование и электромеханика. — 2018. — № 2. — 5 с.

 

11. Мерзляков В. Г., Бафталовский В. Е., Бейдинов В. Н. Опыт применения гидравлических струй высокого давления при создании эффективных средств разрушения горных пород // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. — 2011. — № 4 (4). — 2 с.

 

12. Мерзляков В. Г., Бафталовский В. Е. Установление рациональных параметров, разработка и создание инструментов для гидроабразивного резания твердых материалов // Горное оборудование и электромеханика. — 2008. — № 4. — 4 с.

 

13. Мерзляков В. Г., Кузьмин И. А., Иванушкин И. В. Гидромеханическое разрушение горных пород // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 1999. — № 1. — 3 с.

 

14. Жабин А. Б., Поляков А. В., Сарычев В. И., Хачатурян В. Г. Разрушение горючих сланцев высокоскоростными струями воды // Горное оборудование и электромеханика. — 2017. — № 7. — 4 с.

 

15. Жабин А. Б., Аверин Е. А. Систематизация параметров процесса эрозии горных пород под действием гидроабразивных струй // Горное оборудование и электромеханика. — 2015. — № 4. — 3 с.

 

16. Аверин Е. А., Жабин А. Б., Поляков В. А., Щеголевский М. М. Анализ и доработка аналитического метода расчета гидроабразивной эрозии горных пород // Горное оборудование и электромеханика. — 2018. — № 2. — 8 с.

 

17. Жабин А. Б., Аверин Е. А. Простейший аналитический метод расчета эрозии горных пород под действием гидроабразивной струи // Горное оборудование и электромеханика. — 2015. — № 5. — 4 с.

 

18. Пушкарев А. Е., Головин К. А., Наумов Ю. Н. Выбор метода обоснования характеристик источников воды высокого давления / Проблемы разработки месторождений полезных ископаемых Центрального региона Российской Федерации: тезисы докладов 1-й Региональной конференции. — Тула, 1998. — С. 79.

 

19. Пушкарев А. Е., Жабин А. Б., Головин К. А. Исследование влияния расстояния от среза коллиматора гидроабразивного резака до поверхности разрушаемой породы на эффективность процесса щелеобразования / Наука и экологическое образование. Практика и перспективы: тезисы докладов 1-й международной конференции по проблемам экологии и безопасности жизнедеятельности. — Тула, 1997. — С. 189.

 

20. Liu S., Liu X., Chen J., Lin M. Rock breaking performance of a pick assisted by high-pressure water jet under different configuration modes // Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2015. Vol. 28. N. 3. Pp. 607—617. DOI: 10.3901/CJME.2015.0305.023.

 

21. Liu X., Liu S., Li L., Cui X. Experiment on conical pick cutting rock material assisted with front and rear water jet. Advances in Materials Science and Engineering, 2015, 9 p. DOI: 10.1155/2015/506579.

 

22. Liu S., Chen J., Liu X. Rock breaking by conical pick assisted with high pressure water jet. Advances in Mechanical Engineering, 2014, 9 p. DOI: 10.1155/2014/868041.

 

23. Song D., Wang E., Liu Z., Liu X., Shen R. Numerical simulation of rock-burst relief and prevention by water-jet cutting // International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 2014, рр. 318—331. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2014.05.015.

 

24. Song D., Wang E., Xu J., Liu X., Shen R., Xu W. Numerical simulation of pressure relief in hard coal seam by water jet cutting // Geomechanics and Engineering, 2015, рр. 495—510. DOI: 10.12989/gae.2015.8.4.495.

 

25. Wen-tao L., Xiao-yu D. Study on flow field characteristics of nozzle water jet in hydraulic cutting / IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2017. DOI: 10.1088/1755-1315/81/1/012167.

 

26. Малухин Н. Г., Дробаденко В. П, Клочков Н. Н., Тимошенко С. В. Повышение эффективности работы гидромонитора ГМД-350 при добыче янтаросодержащих глин // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2010. — № 12. — 5 с.

 

27. Кисляков В. Е., Шкаруба Н. А., Калмаков М. В., Росьянский Д. С., Килин Д. Е., Марготнов А. В., Трифонов Е. Н., Аксаментов Н. А. Патент РФ № 169574, 23.08.2016. Стенд для исследования интенсивности гидромониторной отбойки. 2017. Бюл. № 9.

 

28. Шкаруба Н. А., Кисляков В. Е., Нафиков Р. З. Заявка патент РФ № 2018147682, 28.12.2018. Гидромонитор. 2018.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.