Теоретическая и практическая реализация перспективной технологии термического бурения горных пород

Мустейкис А.И.¹, Левихин А.А.¹, Анистратов К.Ю.^2
1 Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация
² Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук, г. Апатиты, Российская Федераци
Горная Промышленность №2 / 2021 стр. 90-94

Резюме: В статье представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований применения газогенератора ракетного двигателя для создания устройства термического бурения твердых горных пород. Основным отличием исследуемого устройства от традиционных термобуров является относительно невысокая температура рабочего тела. Экспериментально показано, что данный уровень температуры рабочего тела обеспечивает устойчивый процесс термического разрушения породы и одновременно длительный ресурс конструкции. Разработанный математический аппарат позволяет подбирать параметры устройства для различных типов горных пород. Предложен концепт реактивной буровой установки для бурения взрывных скважин на открытых горных работах. Эта установка мобильна, не требует тяжелого основания и подготовки буровой площадки, имеет высокий коэффициент технического использования и длительный срок эксплуатации, в качестве компонентов топлива используются широко распространённые компоненты (воздух, вода, керосин, дизельное топливо).

Ключевые слова:реактивный буровой аппарат, конверсия, термобур, реактивный буровой комплекс, газогенератор, термическое бурение

Для цитирования: Мустейкис А.И., Левихин А.А., Анистратов К.Ю. Теоретическая и практическая реализация перспективной технологии термического бурения горных пород. Горная промышленность. 2021;(2):90–94. DOI: 10.30686/16099192-2021-2-90-94.

Информация о статье

Поступила в редакцию: 22.03.2021

Поступила после рецензирования: 29.03.2021

Принята к публикации: 05.04.2021

Информация об авторах

Мустейкис Антон Иванович – старший преподаватель кафедры двигателей и энергоустановки летательных аппаратов, Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация.

Левихин Артем Алексеевич – кандидат технических наук, заведующий кафедрой кафедры двигателей и энергоустановки летательных аппаратов, Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация.

Анистратов Константин Юрьевич – доктор технических наук, главный научный сотрудник, Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук, г. Апатиты, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Список литературы

1. Rostami J., Hambley D. SME Mining Engineering Handbook. 3rd ed. Englewood: Society for Mining, Metallurgy, and Exploration, Inc.; 2011.

2. Анистратова К.Ю. (ред.) Открытые горные работы – XXI век: Справочник. М.: ООО «Система максимум»; 2019. Т. 1. 640 с.

3. Решетняк С.П., Паладеева Н.И. Основные направления развития техники для бурения взрывных скважин на открытых горных работах. Горная техника. 2012;(1):2–8.

4. Wang M., Zhang S., Edwin G.N.J. Hydrothermal Spallation Drilling Technology: An Alternative Method of Geothermal Energy Development. In: Proceedings of the 2017 2nd International Conference on Electrical, Automation and Mechanical Engineering (EAME 2017). Paris: Atlantis Press; 2017, pp. 302–305. DOI: 10.2991/eame-17.2017.71.

5. Xianzhi S., Zehao L., Gensheng L., Baojiang S. Model evaluation and experimental validation of thermal jet drilling for geothermal energy. Geothermics. 2019;77:151–157. DOI: 10.1016/j.geothermics.2018.09.010.

6. Song X.Z., Lyu Z.H., Li G.S., Hu X.D. Numerical analysis of the impact flow field of multi-orifice nozzle hydrothermal jet combined with cooling water. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2017;114:578–589. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.06.106.

7. Zehao L., Xianzhi S., Gensheng L., Yu S., Rui Z., Gaosheng W., Yu L. Investigations on thermal spallation drilling performance using the specific energy method. Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2018;54:216–223. DOI: 10.1016/j.jngse.2018.04.009.

8. Первышин А.Н., Буланова Е.А. Нагрев плоской преграды струей продуктов сгорания ракетного двигателя. Известия Самарского научного центра Российской Академии наук. 2013;15(6-4):917–920. Режим доступа: http://www.ssc.smr.ru/media/journals/izvestia/2013/2013_6_917_920.pdf

9. Мустейкис А.И. Физико-математическая модель процесса хрупкого термического разрушения горных пород. В: Итоги диссертационных исследований: материалы 5-го Всероссийского конкурса молодых ученых. М.: РАН; 2013. Т. 4. С. 34–42.

10. Kant M.A., Rossi E., Madonna C., Höser D., Rudolf von Rohr P. A theory on thermal spalling of rocks with a focus on thermal spallation drilling. Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2017;122(3):1805–1815. DOI: 10.1002/2016JB013800.

11. Мустейкис А.И., Кузьмин А.М., Левихин А.А., Ильинов Е.В., Побелянский А.В., Попов В.В. Патент РФ на полезную модель №136083, 27.12.2013, Бюл. № 36. Режим доступа: https://www.fips.ru/Archive/PAT/2013FULL/2013.12.27/DOC/RUNWU1/000/000/000/136/083/DOCUMENT.PDF

12. Мустейкис А.И. Новая технология термического бурения горных пород. В: Новые технологии: материалы 10-й Всероссийской конференции. М.: РАН; 2013. Т. 3. С. 137–140.

13. Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана; 2016. 461 с. References