Создание энергоэффективных ударных и вибрационных технических средств для реализации технологий разведки, добычи и переработки полезных ископаемых и освоения подземного пространства

Объектом исследования являются пневмо-, гидро- и электромагнитные вибрационные и ударные устройства, предназначенные для бурения скважин и разрушения горных пород; процессы их взаимодействия с породным массивом; технические средства воздействия на нефтяные пласты с целью увеличения нефтеотдачи. Целью проекта является получение значимых научно-технических результатов, позволяющих переходить к созданию конкурентоспособного оборудования при реализации прогрессивных технологий для интенсификации добычи полезных ископаемых и жизнеобеспечения мегаполисов. При выполнении проекта в целом и его заключительного этапа получены следующие основные результаты: - разработан и испытан состоящий из двух шарнирно соединенных друг с другом частей экспериментальный образец рабочего органа ударного устройства для проходки скважин в породном массиве по управляемой траектории. Экспериментально установлено, что принудительное отклонение на угол 4 – 5 градусов задней части корпуса длиной 0,16 - 0,22 от длины его передней части, изменяет траекторию движения рабочего органа с прямолинейной на криволинейную с достаточным для практических целей радиусом кривизны оси скважины около 50 - 60 метров; - разработаны схемы управления систем гидроударных устройств (ГУ) для активных исполнительных органов карьерных и строительных гидравлических экскаваторов, позволяющие производить выемку пород с пределом прочности на сжатие до 60-80 МПа без предварительного рыхления. Установлено, что схемы с регулированием давления и расхода жидкости дают возможность управления характеристиками ГУ, в том числе изменять их в зависимости от условий работы ковша экскаватора: конфигурации разрабатываемого уступа и свойств породы, кроме того схема с регулированием давлением имеет повышенное КПД при работе неполного количества ГУ; - экспериментально установлено, что при полигармоническом режиме вибровоздействия на уплотняемый материал достигается повышение плотности на 10 – 15 % в сравнении с гармоническим за счет наличия в спектре высокочастотных составляющих, амплитуда виброскорости которых соизмерима с амплитудой виброскорости несущей частоты. Результаты экспериментов подтверждены с использованием макета вибрационного устройства для уплотнения неустойчивой зоны отвального массива, что позволяет приступить к разработке конструкции промышленного образца устройства для безопасного и эффективного формирования устойчивого отвального массива без использования бульдозера и при отсутствии людей в опасной зоне; - разработан и испытан электромагнитный ударный узел двухстороннего действия скважинного импульсного виброисточника (ВИ) сейсмических волн для воздействия на нефтяные пласты и увеличения нефтеотдачи. Определена конструктивная схема ВИ с двумя силовыми элементами, оси пуансонов которых ориентированы под углом 90 градусов друг к другу. В результате полевых испытаний установлено, что мощность, потребляемая таким ВИ, может быть в 20 - 25 раз меньше по сравнению с мощностью виброизлучающей платформы на поверхности при их одинаковой эффективности воздействия на нефтяной пласт.