Васильев Л.М., Трохимец Н.Я., Васильев Д.Л., Вялушкин Е.О. Кавитационное устройство управления режимами импульсного гидрорыхления угольных пластов для предотвращения внезапных выбросов

Деталі
Батьківська категорія: Геотехнічна механіка, 2018
Категорія: Збірник наукових праць "Геотехнічна механіка" Випуск-140

Geoteh. meh. 2018, 140, 70-80

DOI: https://doi.org/10.15407/geotm2018.03.070

КАВИТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ ИМПУЛЬСНОГО ГИДРОРЫХЛЕНИЯ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВНЕЗАПНЫХ ВЫБРОСОВ

1Васильев Л.М.,  1Трохимец Н.Я., 1Васильев Д.Л., 2Вялушкин Е.О.

1Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины,

2Национальная металлургическая академия Украины

УДК 622.003.5:622.807.2

Язык: Русский

Аннотация.

В статье приведено назначение, принципиальная и конструктивная схемы кавитационного устройства управления режимами импульсного гидрорыхления угольных пластов для предотвращения внезапных выбросов. Для повышения эфективности горных работ по проведению подготовительных выработок в газоносных выбросоопасных угольных пластах с использованием кавитационного устройства управления режимами импульсного гидрорыхления пласта с целью предотвращения выбросов угля и газа разработан проходческий комплекс, включающий проходческий комбайн с телескопической стрелой, бур электрогидравлический для бурения скважин, устройство гидроимпульсного действия на угольный пласт и высоконапорную нагнетательную установку. Устройство управления режимами импульсного гидрорыхления угольных пластов работает по принципу кавитирующей трубки Вентури, создающей импульсы давления жидкости на стенки скважины в призабойной части угольного пласта и образует сеть трещин, чем ослабляет угольный пласт вследствии гидрорыхления. Регулируют режим импульсного гидрорыхления путём снижения избыточного подпорного давления в фильтрационной части скважины и слива части жидкости из фильтрующей части скважины через отдельный трубопровод в герметизаторе, на котором установлен переливной клапан. При осуществлении этого способа одновременно выполняются все необходимые условия предотвращения выбросов угля и газа при проведении горных работ по газоносным выбросоопасным угольным пластам: гидрорыхлением снижаются физико-механические свойства угольного пласта; при гидрорыхлении осуществляется разгрузка призабойной части угольного пласта от горного давления; импульсным гидрорыхлением дегазуется призабойная часть пласта. Указаннім способом обеспечивается значительное повышение безопасности горных работ. Разработан безопасный способ проведения подготовительной выработки по газоносному выбросоопасному угольному пласту с использованием проходческого комплекса и кавитационного устройства управления режимами импульсного гидрорыхления.

Ключевые слова: кавитационное устройство, импульсное гидрорыхление, газоносный выбросоопасный угольный пласт.

Список литературы:

1. Пилипенко, В.В. Кавитационные автоколебания / В.В. Пилипенко. – К.: Наукова думка, 1989. – 316 с.

2. Pilipenko, V.V. Cavitation self-oscillations intensify technological processes / V.V. Pilipenko, I.K. Man’ko, V.A. Zadontsev // Proceedings  of a Fluid Dynamics Panel Workshop. – Kiev, Ukraine, 1998. – Report 827. – P. 1-4.

3. Hydrodynamic cavitation in energy-saving technological processes of mining sector / Y. Zhulay, V. Zberovskiy, A. Anglovskiy, I. Chugunkov // Geomechanical Processes During Underground Mining. – London: Taylor & Francis Group, 2012. – P. 51-56.

4. Жулай, Ю.А. Решение концептуальных задач гидроимпульсного рыхления выбросоопасных угольных пластов в режиме периодически срывной кавитации / Ю.А. Жулай, В.В. Зберовский // Зб. наук. пр. / НГУ України. – Дніпропетровськ: РВК НГА, 2010. – Т. 2, № 35. – С. 246-253.

5. Определение параметров импульсного воздействия при гидрорыхлении выбросоопасных угольных пластов / В.А. Дзензерский, Ю.А. Жулай, А.А. Ангеловский // Горное оборудование и электромеханика.– 2013.– № 3.– С. 43-48.

6. Исследование динамических характеристик генератора упругих колебаний  при  гидрорыхлении  угольного пласта / А.А. Ангеловский, Ю.А. Жулай, В.В. Зберовский, А.С. Ворошилов // Зб. наук. пр. / НГУ України. – Дніпропетровськ: РВК НГА, 2012. – № 38. – С. 35-41.

7. Ангеловский, А.А. Определение гидродинамических параметров устройства для импульсного рыхления угольных пластов / А.А. Ангеловский // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. / ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск, 2012. – Вып. 98. – С. 114-119.

8. Ангеловский, А.А. Исследование динамических характеристик кавитационного генератора и оценка их соответствия параметрам выбросоопасных угольных пластов / А.А. Ангеловский, Ю.А. Жулай // Зб. наук. пр. / НГУ України. – Дніпропетровськ, 2012. – № 37. – С. 55-64

9. Манько, И.К. Визуальные исследования кавитационных автоколебаний в гидравлической системе с прозрачной трубкой Вентури / И.К. Манько // Кавитационные автоколебания в насосных системах. – К.: Наук. думка, 1976. – Ч. 2. – С. 113-118.

10. Жулай Ю.А. Сравнительная оценка энергии удара пульсирующей и стационарной струй / Ю.А. Жулай, А.С. Ворошилов // Зб. наук. пр. / НГУ України. – Дніпропетровськ: РВК НГА, 2010. – Т. 2, № 34. – С. 183-190.

11. Жулай Ю.А. Гидродинамическая кавитация в промышленных технологиях // Геотехническая механика: межвед.сб. науч тр. / ИГТМ НАН Украины. – 2006. – Вып. 64. – С. 142-149.

12. Патент України на корисну модель № 67767 МПК Е21 F 5/00. Спосіб управління гідроімпульсною дією на вугільний пласт / Васильєв Л.М., Усов О.О., Потапенко О.О.,  Ангеловський О.А., Трохимець М.Я., (Україна); заявник і патентовласник ІГТМ НАН України. – U 201108104; заявл. 29.06.2011; опубл. 12.03.2012, Бюл. № 5.

13. Патент України на корисну модель № 68355 МПК Е21F 5/02. Пристрій управління гідроімпульсною дією на вугільний пласт / Васильєв Л.М., Усов О.О., Потапенко О.О.,  Ангеловський О.А., Трохимець М.Я., (Україна); заявник і патентовласник ІГТМ НАН України. – U 201109864; заявл. 08.08.2011; опубл. 26.03.2012, Бюл. № 6.

14. Патент України на винахід № 104681 МПК Е21С 27/24. Пристрій для механізованого буріння шпурів і свердловин у викидонебезпечному вугільному пласті при проведенні в ньому підготовчих пластових виробок прохідницьким комбайном з робочим органом на телескопічній стрілі / Ангеловський О.А., Чугунков І.Ф., Потапенко О.О., Васильєв Л.М., Антончик В.Є., Трохимець М.Я., (Україна); - а 201214464; заявл. 17.12.2012; опубл. 25.07.2013, Бюл. № 4

15.Патент України на винахід № 108176 МПК Е21F 5/00. Спосіб запобігання викидонебезпечності вугільного пласта при проведенні в ньому підготовчої пластової виробки прохідницьким комбайном / Мінєєв С.П., Потапенко О.О., Трохимець М.Я. Никифоров О.В., Вялушкін Є.О., Ангеловський О.А. (Україна); заявник і патентовласник ІГТМ НАН України. – № а 201402303; заявл. 06.03.2014; опубл. 25.03.2015, Бюл. № 6.

Об авторах:

Васильев Леонид Михайлович,доктор технических наук, профессор, заведующий отделом проблем разрушения горных пород,, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепр, Украина.

Трохимец Николай Яковлевич,кандидат технических наук, старший научный сотрудник отдела проблем разрушения горных пород,, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепр, Украина.

Васильев Дмитрий Леонидович, кандидат технических наук, старший научный сотрудник отдела эластомерных конструкций горных машин, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепр, Украина.

Вялушкин Егор Олегович, магистр, Национальная металлургическая академия Украины (НМА Украины), Днепр, Украина.