Библиографическое описание:

Жадько Н. А., Ямилев Р. Р. Автоматизированная система принятия решения выбора инструмента для ведения буровых работ // Молодой ученый. — 2016. — №11.3. — С. 9-13.



Горное дело является одним из ключевых видов человеческой деятельности, которое обеспечивает технологическое развитие цивилизации. Горное дело как промышленная область охватывает множество направлений деятельности, таких как: разведка месторождений полезных ископаемых, их разработку, первичную переработку добытого сырья, строительство горнопромышленных предприятий и подземных сооружений различного назначения. Горнопромышленная отрасль включает в себя все виды техногенного воздействия на земную кору, а также горные науки, изучающие закономерности преобразования и сохранения земных недр[3].

Ввиду большой значимости горной промышленности, в стране существует огромная образовательная база для подготовки специалистов в горнопромышленной области, умения и знания которых востребованы на многих горнопромышленных объектах. Учитывая специфику горнопромышленной отрасли, а именно риск и опасные условия труда, к образовательной программе обучения специалистов этого направления стоят огромные требования к процессу подготовки и качестве знаний, которые получают учащиеся.

Горные работы являются суммой производственных и рабочих процессов по проведению, поддержанию горных выработок и выемке полезного ископаемого. Особого упоминания заслуживают буровзрывные рабочие процессы, которые находят широкое применение. В их основе лежит использование взрывчатых веществ [1].

Для работы со взрывчаткой в скальных массивах бурятся шпуры и скважины, в которых размещают заряды взрывчатого вещества. Проведение буровых работ заключается в разрушении породы на забое буровым инструментом.

Для бурения шпуров и скважин применяют разнообразные сверла и молотки, буровые каретки, буровые станки и установки. В настоящее время применяют вращательное, ударное, ударно-вращательное, и вращательно-ударное бурение скважин, которые иногда называют механическими способами бурения [2].

Из выше написанного можно сделать вывод, что одним из основных элементов взрывных работ является ведение буровых работ, ведь именно от выбора метода бурения, расчетов параметров шпуров и скважин, а также выбора инструмента бурения зависит эффективность проведения взрывных работ. Следовательно, необходимо обучить и добиться понимания у студентов, обучающихся на специалистов в горнопромышленной области, о ведении буровых работ.

Одной из основных задач, при ведении буровых работ, является выбор инструмента, которым будет проводиться бурение. Этот выбор основывается на изучении параметров горной породы, которую предстоит бурить, и параметров скважины или шпура, которые являются результатом ведения буровых работ.

Для того, чтобы показать студенту взаимодействие различных существующих пород с различными буровыми инструмента при различных параметрах скважин или шпуров, и была разработана эта программа.

Принцип работы данного продукта заключается в сравнении заданных пользователем параметров горной породы, скважины или шпура, и параметров буровых инструментов, в результате выдавая пользователю список подходящих для выполнения данной задачи типов и моделей различных буровых инструментов.

Первое окно, которое видит пользователь, после запуска программы, это окно выбора параметров (рис. 1). Он должен ввести информацию о глубине и диаметре шпура или скважины, и так же выбрать тип породы, в которой будет проводиться бурение из предлагаемого списка пород, которая составлена по классификации СНиП и по таблице коэффициентов прочности пород М. М. Протодьяконова (таблица 1):

Рис. 1. Окно выбора параметров

Таблица 1

Список пород

Порода

Группа (категория) пород по классификации СНиП

Коэффициент крепости пород по шкале проф. М.М. Протодьяконова

Песок

I

-

Песок плотный или влажный

I-II

-

Суглинок тяжелый

II

-

Глина ломовая

III

-

Лесс

III-IV

-

Мел, выщелоченный мергель

IV-V

0,8-1,0

Гипс

IV

1,0-1,5

Известняк-ракушечник

V-VI

1,5-2,0

Опока, мергель

IV-VI

1,0-1,5

Туфы трещиноватые, плотные, тяжелая пемза

V

1,5-2,0

Конгломерат, брекчии на известняковом и глинистом цементе

IV-VI

2,3-3,0

Песчаник на глинистом цементе, сланец глинистый, слюдистый, серицитовый мергель

VI-VII

3,0-6,0

Доломит, известняк, магнезит, песчаник на известковом цементе

VII-VIII

5,0-6,0

Известняк, песчаник, мрамор

VII-IX

6,0-8,0

Гранит, гранодиорит

VII-X

6,0-12,0

Базальт, диабаз, андезит, габбро

IX-XI

6,0-18,0

Кварцит

X

12,0-14,0

Порфирит

X

16,0-20,0

Выбрав в этом окне тип породы, пользователь увидит данные о породе. Далее он должен ввести необходимую глубину и диаметр скважины или шпура. В программе так же учтено то, что у одного и того же типа породы может быть разный коэффициент крепости, в зависимости от условий, в которых порода находится, например, мерзлость породы. В программе это можно отрегулировать с помощью ползунка, меняя данный параметр исходя из условий, при этом не имея возможности выйти за возможные пределы крепости породы (рис. 2):

Рис. 2. Выбор параметров

После выбора всех параметров пользователь нажимает кнопку «Далее» и переходит к следующему окну, в котором он видит список типов и моделей буровых инструментов, которые подходят для решения данной задачи. Так, выбрав тип породы «Мергель» с коэффициентом крепости породы 1,2, глубиной шпура 2 метра и диаметром шпура 35 мм, пользователь получит таблицу ручных сверл, которые предназначены для бурения шпуров диаметром до 50 мм и глубиной до 4 м в мягких породах с коэффициентом крепости меньше или равным 2 (рис. 3):

Рис. 3. Список подходящих инструментов

Однако, имеются отдельный тип ручных сверл с принудительной подачей, которые развивают осевое усилие на забой до 3,0 кН, что позволяет сверлить породы с коэффициентом крепости до 4 включительно. Следовательно, если выбрать следующие параметры: тип породы «Конгломерат» с коэффициентом крепости пород 2,5 глубиной шпура 3 метра и диаметром шпура 30мм, пользователь получит таблицу, состоящую из буровых инструментов только этого типа (рис. 4):

Рис. 4. Список подходящих инструментов

Так же, имеется возможность получить общую информацию о выбранной горной породе нажав кнопку «Справка» в окне выбора параметров (рис. 5):

Рис. 5. Информация о породе «Габбро»

Таким образом была разработана программа, которая поможет достичь большего понимания взаимодействия различных моделей буровых инструментов и горных пород у студентов, обучающихся по специальности "Горное дело".

Литература:

  1. Егоров П.В. Основы горного дела [Текст]/ П.В. Егоров, Е.А. Бобер, Ю.Н. Кузнецов, Е.А. Косьминов, С.Е. Решетов, Н.Н. Красюк — М.: МГГУ, 2006. — С.35.
  2. Кутузов Б.Н. Взрывное дело, часть 1, разрушение горных пород взрывом / [Текст] / Б.Н. Кутузов — М.: МГГУ, 2009. — С.55.
  3. Трубецкой К.Н. Основы горного дела [Текст]/ К.Н. Трубецкой, Ю.П. Галченко — М.: «Академический Проект», 2009. — С.3.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle