Обгрунтування параметрів сталевого кріплення при бурінні шахтних вертикальних стволів

2. Запропонована і реалізована нова математична модель круглого пружного плоского днища з радіальними ребрами, що дозволяє, у відмінності від існуючих інженерних методик розрахунку, враховувати концентрацію напружень в пластині в зоні її стикування з ребрами.

3. Отримані нові залежності визначення ефективної величини жорсткості силових шпангоутів при довільному їх числі, з урахуванням специфіки конструкції і роботи обсадної колони.

Обґрунтованість і достовірність наукових положень, висновків і рекомендацій підтверджується:

– використанням класичних методів теорії тонкостінних оболонок, порівнянням аналітичних результатів з результатами, отриманими чисельним методом (метод скінченних елементів) розходження складає не більш 20%;

– позитивними результатами впровадження основних положень дисертаційної роботи при зведенні кріплення стволів ДВАТ «Донецьке ШПУ по бурінню стволів і свердловин».

Наукове значення роботи полягає в розробці методами теорії пружності і будівельної механіки нового способу розрахунку НДС обсадних труб, що враховує спільність деформацій оболонки з торцевим диском днища та кільцевими і повздовжніми ребрами жорсткості, отримані нові залежності визначення ефективної величини жорсткості силових шпангоутів при довільному їх числі, з урахуванням специфіки конструкції та роботи обсадної колони.

Практичне значення роботи.

1. Розроблена методика визначення раціональних параметрів конструкції, при проведенні проектного розрахунку, і допоміжних елементів (сталеве днище, з’ємний бандаж) сталевої обсадної колони для кріплення шахтних вертикальних стволів;

2. Розроблені технологічні регламенти проведення монтажних робіт при зведенні кріплення свердловин великого діаметра сталевою обсадною колоною.

Реалізація висновків і рекомендацій роботи. Дослідно-промислова перевірка основних положень дисертації проводилася при проектуванні конструкцій секцій сталевого кріплення та вибору технологічних регламентів їх монтажу при будівництві вентиляційного ствола на ДП «Селідоввугілля» шахта «Україна».

Особистий внесок здобувача Автором самостійно сформульовані ціль і завдання дослідження, наукові положення, виводи і рекомендації з роботи. Авторові належить дослідження напружено-деформованого стану і стійкості обсадної колони як циліндрової оболонки і аналіз отриманих результатів.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи докладалися на: IV Міжнародній конференції «Буріння свердловин в ускладнених умовах» (м. Донецьк, 2006 р.); Міжнародній науково-практичній конференції «Форум гірників – 2007» (м. Дніпропетровськ, 2007 р.).

Публікації. За результатами виконаних в дисертації досліджень опубліковані 5 наукових праць, у тому числі 4 у фахових спеціалізованих виданнях, затверджених ВАК України, 1 – у збірниках матеріалів конференцій.

Структура і об'єм дисертації. Дисертація містить вступ, 5 розділів, висновки, список використаних джерел з 88 найменувань на 8 сторінках і 8 додатків. Загальний обсяг дисертації 158 сторінок, зокрема 118 сторінок основного тексту, 50 рисунків і 3 таблиці.

 

Вступ містить загальну характеристику роботи. Обґрунтована актуальність теми дисертаційної роботи, наведені новизна і практичне значення отриманих результатів, вказаний особистий внесок автора в роботу, сформульовані мета і задачі досліджень.

У першому розділі проаналізований стан питання проходки вертикальних гірничих виробок бурінням, їх кріплення і існуючі методи розрахунку сталевого кріплення.

У практиці вітчизняного шахтного будівництва значний внесок в дослідження процесів буріння та кріплення стволів і свердловин великого діаметра внесений науково-дослідними, проектно-конструкторськими і навчальними організаціями: ВАТ НПО „Бурова техніка” (м. Москва, Росія), УкрНДІОМШБ (м. Харків, Україна), ВНДІПромтехнологія (м. Москва, Росія), Інститут гірничої справи ім. А.А. Скочинського (м. Люберці, Росія), ДІОС (Донецьк, Україна), ВАТ „Півддипрошахт” (м. Харків, Україна), КузНДІшахтобуд (м. Кємєрово, Росія), МДГУ (Москва, Росія), РосДГУ (м. Москва, Росія), НГУ (м. Дніпропетровськ, Україна), ВАТ „Уралмашзавод” (м. Єкатеринбург, Росія), ВАТ „Трест Шахтоспецбуд” (м. Солігорськ, Білорусь), ДХК «Спецшахтобуріння» (м. Донецьк, Україна) та ін. Ними створені комплекси бурового обладнання, технологічні схеми ведення робіт, методичні основи розрахунку кріплення, необхідний комплекс нормативної документації.

Основу сучасної школи буріння свердловин великого діаметра складають роботи провідних вітчизняних інженерів і вчених: Маньковського Г.І., Федюкіна В.А., Купчинського І.Л., Качана В.Г., Булаха Г.І., Левіта В.В., Жиленка Н.П., Краснощека О.А., Литинського Ю.В., Агаркова А.К., Астраханя А.П., Ерофеєва Л.М., Маліованова Д.І.; і зарубіжних фахівців: Брюммера К.Х., Резнера Е., Лешхорна Ф., Хеннеке Й., Мюллера Р., Тоншайдта Г.В.

Завдяки проведеним дослідженням і накопиченому практичному досвіду спорудження стволів та свердловин, буріння широко і з високою ефективністю впроваджувалося в гірничодобувну промисловість. Не дивлячись на це простежується тривалий застій в динаміці розвитку техніко-економічних показників будівництва стволів і свердловин великого діаметра, не спостерігається розвиток і вдосконалення технологічних схем ведення робіт і конструкцій кріплення, не відбувається модернізація обладнання, що суперечить тенденції розвитку шахтного будівництва в світових гірничодобувних країнах. При всьому цьому визначається перспективний напрямок розвитку технології буріння стволів великого діаметра, який полягає в просторовому і часовому поєднанні технологій буріння і буропідривних робіт.

Найбільше розповсюдження при кріпленні стволів і свердловин великого діаметра в умовах Донбасу отримали сталеві секційні кріплення, що зумовлене високою універсальністю застосування їх в різних гірничо-геологічних умовах. Використання інших видів кріплення носить епізодичний характер.

Дослідженням міцності і стійкості сталевих обсадних колон присвячені роботи: Яковлева Ф.І., Гайворонського А.А., Булгакова Б.В., Саркісова Г.М., Буличєва Н.С., Еременко Т.Е., Добровольського Г.Б., Мочернюка Д.Ю. та ін.

Більшість існуючих методів розрахунку обсадних труб не знайшли застосування при проектуванні сталевого кріплення великого діаметра (понад 2 м), що пов'язане зі специфікою їх роботи і конструкції. У зв'язку з