Кавитационное устройство импульсного гидрорыхления угольных пластов
Описано кавитационное устройство импульсного гидрорыхления угольных пластов. Установлены зависимости частоты и размаха автоколебаний давления в диффузорном канале генератора упругих колебаний и его амплитудно-частотных характеристик от давления подпора жидкости. Выполнено обоснование рабочих парамет...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Геотехнічна механіка |
|---|---|
| Дата: | 2014 |
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2014
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/109491 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Кавитационное устройство импульсного гидрорыхления угольных пластов / Л.М. Васильев, В.В. Зберовский, Ю.А. Жулай, Д.Л. Васильев, Ю.Е. Поляков, А.А. Ангеловский // Геотехнічна механіка: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2014. — Вип. 114. — С. 162-169. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859700375020371968 |
|---|---|
| author | Васильев, Л.М. Зберовский, В.В. Жулай, Ю.А. Васильев, Д.Л. Поляков, Ю.Е. Ангеловский, А.А. |
| author_facet | Васильев, Л.М. Зберовский, В.В. Жулай, Ю.А. Васильев, Д.Л. Поляков, Ю.Е. Ангеловский, А.А. |
| citation_txt | Кавитационное устройство импульсного гидрорыхления угольных пластов / Л.М. Васильев, В.В. Зберовский, Ю.А. Жулай, Д.Л. Васильев, Ю.Е. Поляков, А.А. Ангеловский // Геотехнічна механіка: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2014. — Вип. 114. — С. 162-169. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехнічна механіка |
| description | Описано кавитационное устройство импульсного гидрорыхления угольных пластов. Установлены зависимости частоты и размаха автоколебаний давления в диффузорном канале генератора упругих колебаний и его амплитудно-частотных характеристик от давления подпора жидкости. Выполнено обоснование рабочих параметров кавитационного устройства с целью гидрорыхления выбросоопасных угольных пластов для предельного случая скорости развития деформации (ε =10 с⁻¹) и трещинообразования при различных значениях модуля упругости угля при сжатии по напластованию 3·10² ≤Е≤5·10² МПа и Е=2·10³ – перпендикулярно напластованию. При моделировании гидрорыхления угольного пласта на лабораторном стенде в имитаторе фильтрационной части скважины установлено изменение амплитудно-частотных характеристик устройства на удалении 0,5; 1.0; 1,5 и 2,0 м от генератора ГК-2,5.
Описано кавітаційний пристрій імпульсного гідро розпушування вугільних пластів. Встановлені залежності частоти та розмах автоколивань тиску у дифузорному каналі генератора пружних коливань та його амплітудно-частотних характеристик від підпірного тиску рідини. Виконані обґрунтування робочих параметрів кавітаційного пристрою з метою гідро розпушування викидонебезпечних вугільних пластів для граничного випадку швидкості розвитку деформації (ε =10 с⁻¹) й тріщино утворювання при різних значеннях модуля пружності вугілля при стисненні по нашаруванню 3·10² ≤Е≤5·10² МПа та Е=2·10³ – перпендикулярно нашаруванню. При модулюванні гідро розпушування вугільного пласта на лабораторному стенді в імітаторі фільтраційної частини свердловини встановлено змінення амплітудно-частотних характеристик пристрою на віддалені 0,5; 1.0; 1,5 й 2,0 м від генератора ГК- 2,5.
The article presents a cavitation device for pulse hydraulic loosing of the coal layers. Dependences were specified for frequency and amplitude of pressure self-oscillation in diffusion channel of elastic vibration generator and its amplitude and frequency parameters induced by backwater pressure. Operational parameters of the cavitation device are justified for hydraulic loosing of prone-to-outburst coal layers at limiting rate of the deformation development (ε =10 с⁻¹) and crack formation at different values of coefficient of the coal elasticity when stratification compression is 3·10² ≤Е≤5·10² МPa and when Е=2·10³ is horizontal to stratification. Modeling of the coal layer hydraulic loosing with the help of laboratory bench in the simulator of filtration sector of the well showed that amplitude-frequency characteristics of the device were changed at distance of 0,5; 1.0; 1,5 and 2,0 m from the generator ГК-2,5.
|
| first_indexed | 2025-12-01T01:51:58Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №114
162
УДК 622.232.522.24
Л.М. Васильев, д-р техн. наук, профессор,
В.В. Зберовский, канд. техн. наук, ст. науч. сотр.,
Ю.А. Жулай, канд. техн. наук, ст. науч. сотр.,
Д.Л. Васильев, канд. техн. наук, науч. сотр.,
Ю.Е. Поляков, аспирант
(ИГТМ НАН Украины)
А.А. Ангеловский, магистр
(ПАО «Краснодонуголь»)
КАВИТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ИМПУЛЬСНОГО
ГИДРОРЫХЛЕНИЯ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
Л.М. Васильєв, д-р техн. наук, професор,
В.В. Зберовський, канд. техн. наук, ст. наук. співр.,
Ю.О. Жулай, канд. техн. наук, ст. наук. співр.,
Д.Л. Васильєв, канд. техн. наук, наук. співр.,
Ю.Є. Поляков, аспірант
(ІГТМ НАН України)
О.А. Ангеловський, магістр
(ПАТ «Краснодонвугілля»)
КАВІТАЦІЙНИЙ ПРИСТРІЙ ІМПУЛЬСНОГО
ГІДРОРОЗПУШУВАННЯ ВУГІЛЬНИХ ПЛАСТІВ
L.M. Vasilyev, D.Sc.(Tech.),Professor,
V.V. Zberovsky, Ph.D. (Tech.), Senior Researcher,
Yu.A. Zhulay, Ph.D. (Tech.), Senior Researcher,
D.L. Vasilyev, Ph.D. (Tech.), Reseacher,
Yu.E. Polyakov, Doctoral Student
(IGTM NAS of Ukraine)
A.A. Angelovskiy, M.S. (Tech.)
(PJSC «Krasnodonugol»)
CAVITATION DEVICE FOR PULSE HYDRAULIC LOOSING OF THE
COAL LAYERS
Аннотация. Описано кавитационное устройство импульсного гидрорыхления угольных
пластов. Установлены зависимости частоты и размаха автоколебаний давления в диффузор-
ном канале генератора упругих колебаний и его амплитудно-частотных характеристик от
давления подпора жидкости. Выполнено обоснование рабочих параметров кавитационного
устройства с целью гидрорыхления выбросоопасных угольных пластов для предельного слу-
чая скорости развития деформации (ε&=10 с-1) и трещинообразования при различных значе-
ниях модуля упругости угля при сжатии по напластованию 3·102≤Е≤5·102 МПа и Е=2⋅103 –
перпендикулярно напластованию. При моделировании гидрорыхления угольного пласта на
лабораторном стенде в имитаторе фильтрационной части скважины установлено изменение
амплитудно-частотных характеристик устройства на удалении 0,5; 1.0; 1,5 и 2,0 м от генера-
тора ГК-2,5.
__________________________________________________________________________
© Л.М. Васильев, В.В. Зберовский, Ю.А. Жулай, Д.Л. Васильев,
Ю.Е.Поляков, А.А. Ангеловский, 2013
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №114
163
Ключевые слова: кавитационное устройство, рабочие параметры, модуль упругости,
динамические характеристики, амплитудно-частотные характеристики, автоколебания.
Одной из основных задач при ведении горных работ на пластах, опасных и
склонных к газодинамическим явлениям (ГДЯ), является повышения эффек-
тивности профилактических мероприятий. В данной работе рассмотрен метод
гидроимульсного рыхления угольного пласта направленный на повышение эф-
фективности способов предотвращения ГДЯ и безопасности ведения горных
работ.
Анализ ранее проведенных исследований, показал, что применение техни-
ческих средств импульсного нагнетания жидкости позволяет достигнуть более
высокого уровня гидрорыхления, а способ гидроимпульсного воздействия в
режиме периодически срывной кавитации относится к наиболее эффективным
методам предотвращения внезапных выбросов угля и газа. Известно, что из по-
гружных устройств, которые преобразуют статическое течение жидкости в им-
пульсное, наиболее эффективным является кавитационный генератор упругих
колебаний, разработанный в ИГТМ НАН Украины [1].
Однако параметры импульсного нагнетания жидкости до настоящего време-
ни мало исследованы. Не исследованы динамические характеристики устройст-
ва гидроимпульсного воздействия, не дано теоретическое обоснование величи-
ны рабочего давления жидкости на входе устройства, величин импульсов дав-
ления и частоты их следования от давления подпора (гидросопротивления) в
фильтрационной части скважины.
В связи с этим исследование величины давления нагнетания жидкости с
максимально возможными амплитудно-частотными характеристиками кавита-
ционного устройства является актуальным.
Целью данной работы является исследование динамических характеристик
генератора упругих колебаний, сопоставление его амплитудно-частотных ха-
рактеристик с зависимостями минимально необходимых величин импульсов
давления от частоты их следования для различных значений модуля упругости
угля и обоснование рабочих параметров кавитационного устройства.
Конструкция устройства (рис. 1)
1 –герметизатор скважины; 2 – кавитационный генератор; 3 – разделитель потока жидко-
сти; 4 – обратный канал для замера давления подпора; 5– манометр; 6 тройник
Рисунок 1 – Конструкция устройства гидроимпульсного рыхления
угольных пластов
представляет собой герметизатор скважины, внутри которого проходит метал-
лическая трубка (обратный канал), соединяющая распределитель потока жид-
кости кавитационного генератора с манометром для замера давления подпора
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №114
164
(гидросопротивления) в фильтрационной части скважины [2]. Генератор уста-
навливается в наконечнике устройства и преобразует статическое течение жид-
кости в импульсное.
В ходе проведенных эмпирических исследований зависимости потока энер-
гии от давления подпора была обоснована величины давления жидкости на
входе устройства для значения модуля упругости угля при сжатии по напласто-
ванию 3·102≤Е≤5·102 МПа и перпендикулярно напластованию Е=2⋅103
МПа.Определено, что при гидроимпульсной вибрации для предельного случая
скорости развития деформаций (инициирования трещины), равной ε&=10 с-1 ми-
нимально необходимое значение импульса в зависимости от модуля упругости
и частоты следования импульсов составит
.fE10P ⋅=Δ (1)
Согласно установленной зависимости (1) обосновано, что в направлении
наименьшей проницаемости угля при его модуле упругости Е=3·102 МПа ми-
нимально необходимые значения импульсов давления должны составлять
20…3 МПа при частоте их следования от 1 до 7 кГц соответственно.
Исследование динамических характеристик устройства с генератором ГК-
2,5 (табл. 1) проводилось при моделировании гидродинамических параметров
гидрорыхления выбросоопасных угольных пластов на глубинах от 600 до 1300
метров при давлении подпора от 1 до 12 МПа.
Таблица 1 – Геометрические параметры генератора ГК-2,5
Параметры генератора dкр,
мм
D1,
мм
D,
мм
lвх,
Мм
lвых
мм
β,
град.
Значение параметров 2,5 10 4dкр 10D1 100dкр 20
Влияние кавитации на расходную характеристику ГК-2,5 определялось при
давлении нагнетания Рн=20 МПа. В ходе проведенных работ установлено, что
при отношении Рп/Рн ≤0,88 генератор работает в режиме гидродинамической
кавитации, расход жидкости стабилизируется и определяется разностью давле-
ний на входе генератора Рн и в его кавитационной полости Рп. При отношении
Рп/Рн ≥0,88 генератор работает как простое гидравлическое сопротивление, т.е.
при изменении давления подпора изменяется и расход жидкости.
Проведенными исследованиями установлены зависимости частоты f и раз-
маха ΔР1 автоколебаний от давления подпора Рп для значений Рн=5, 10 и 20
МПа и Q=27, 39, 55 л/мин соответственно.
Зависимости частоты от давления подпора описываются аппроксимацион-
ными линейными уравнениями:
– при Рн = 5 МПа f = 1044,6 Рп + 174,86, R2 = 0,9963;
– при Рн = 10 МПа f = 770,51 Рп + 61,817, R2 = 0,9972;
– при Рн = 20 МПа f = 547,26 Рп + 290,88, R2 = 0,9963
и характеризуются высокой степенью достоверности аппроксимации R 2 не ни-
же 0,99.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №114
165
Зависимости размаха автоколебаний от давления подпора описываются ап-
проксимационными полиномиальными уравнениями четвертой степени с дос-
товерностью аппроксимации в пределах 0,87 – 0,95:
– при Рн = 5 МПа
ΔР1 = -1,426 Рп 4 + 12,75 Рп 3 - 38,35 Рп 2 + 41,36 Рп - 3,46, R2 = 0,8967;
– при Рн =10 МПа
ΔР1= -0,057 Рп 4 + 1,27 Рп 3 - 9,68 Рп 2 + 26,52 Рп - 5,64, R2 = 0,9507;
– при Рн =20 МПа
ΔР1 = -0,0096 Рп 4 + 0,36 Рп 3 - 4,41Рп 2 + 18,55 Рп + 4,55, R2 = 0,8794.
На основании полученных зависимостей частоты и размаха автоколебаний
установлены амплитудно-частотные характеристики генератора, которые име-
ют высокую степень достоверности аппроксимации (0,92…0,93) и записывают-
ся в следующем виде:
– при Рн = 5 МПа
ΔР1 = -10-12f 4 + 10-8 f 3 – 3·10-5 f 2 + 0,0452 f - 8,4548, R2 = 0,9348;
– при Рн = 10 МПа
ΔР1 = -2·10-13 f 4 + 4·10-9 f 3 - 2·10-5 f 2 + 0,0444 f - 13,203, R2 = 0,9245;
– при Рн = 20 МПа
ΔР1= -10-13 f 4 + 2·10-9 f 3 - 2·10-5 f 2 + 0,0465 f -11,056, R2 = 0,9254.
Полученные результаты позволили сопоставить теоретические и экспери-
ментальные исследования частоты и размаха автоколебаний ГК-2,5 и его АЧХ в
рабочем диапазоне устройства 1,0≤Рп≤12,0 МПа при давлении нагнетания Рн=5,
10, 20 МПа и расходах Q=27, 39 и 55 л/мин соответственно (рис. 2).
а б
Рисунок 2 – Совмещенные экспериментальные данные и теоретические зависимости: а) -
частоты и б) - размаха автоколебаний в рабочем диапазоне ГК-2,5 при давлении подпора от
1,0 до 12,0 МПа
Результаты исследований расчетных и экспериментальных амплитудно-
частотных характеристик генератора и их сопоставление с минимально необхо-
димыми значениями параметров импульсного гидрорыхления угольного пласта
приведены на рис. 3.
Анализ установленных теоретических и экспериментальных зависимостей
частоты и размаха автоколебаний от давления подпора жидкости и АЧХ уст-
ройства с генератором ГК-2,5 в его рабочем диапазоне 1,0≤Рп≤12,0 МПа при
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №114
166
давлениях Рн=5, 10 и 20 МПа и расходах Q =27, 39 и 55 л/мин соответственно
позволил установить:
– при всех значениях давления нагнетания Рн и расходе жидкости Q устой-
чивые автоколебания ΔР1 регистрируются в частотном диапазоне от 310 до
9103 Гц. При сопоставлении теоретических и экспериментальных зависимостей
относительная погрешность не превышает 10%;
Рисунок 3 – Значения АЧХ генератора ГК-2,5 в рабочем диапазоне
устройства 1,0≤Рп≤12,0 МПа для значений модуля упругости угля
Е = 3 ⋅ 102 МПа; 5 ⋅ 102 МПа; 2 ⋅ 103 МПа
– максимумы размаха автоколебаний давления ΔР1MAX составляют от 2,5 до
1,5 Рн и наблюдаются в частотном диапазоне f≈800…1500 Гц. Результаты тео-
ретических исследований удовлетворительно согласуются с соответствующими
экспериментальными данными с относительной погрешностью не более 20%;
– АЧХ устройства с генератором ГК-2,5 в рабочем диапазоне изменения
давления подпора соответствуют значениям параметров импульсного гидро-
рыхления угольных пластов. При этом импульсы автоколебаний, создаваемые
устройством, при частоте их следования в диапазоне от 1 до 7 кГц превышают
минимально необходимые значения.
Таким образом, на основании исследований динамических характеристик
генератора упругих колебаний и сопоставления его АЧХ с зависимостями ми-
нимально необходимых величин импульсов давления от частоты их следования
для различных значений модуля упругости: при сжатии по напластованию и
перпендикулярно ему, установлено, что устройство гидроимпульсного рыхле-
ния, принцип работы которого основан на режиме периодически срывной кави-
тации, при давлении насосной установки от 5 до 30 МПа и давлении подпора на
выходе генератора упругих колебаний от 1 до 12 МПа обеспечивает минималь-
но необходимый уровень импульсной нагрузки 20…3 МПа в диапазоне частоты
автоколебаний 1…7 кГц, что инициирует трещинообразование в разнонаклон-
ных плоскостях за счет снижения внутреннего и контактного трения угля.
Определение динамических характеристик устройства выполнено при моде-
лировании гидрорыхления угольного пласта на имитаторе скважины при дав-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №114
167
лении нагнетания Рн = 20 МПа и расходе жидкости Q = 55 л/мин в диапазоне
изменения давления подпора 1,0≤Рп≤12,0 МПа. По результатам испытаний ус-
тановлено изменение АЧХ по длине имитатора фильтрационной части скважи-
ны на удалении от выходного сечения генератора 0,5; 1.0; 1,5 и 2,0 м, что соот-
ветствует параметрам гидроимпульсного рыхления угольного пласта (рис. 4).
Из сопоставления установленных зависимостей размаха автоколебаний дав-
ления жидкости ΔР2 – ΔР5 от частоты их следования f и параметров гидроим-
пульсного воздействия следует, что:
– АЧХ устройства при давлении нагнетания Рн=20 МПа и расходе жидкости
Q=55 л/мин в рабочем диапазоне 1,0≤Рп≤12,0 МПа удовлетворяют условиям
минимально необходимых значений параметров гидроимпульсного воздейст-
вия на угольный пласт для значений модуля Е = 3 ⋅ 102 и 5 ⋅ 102 МПа;
– для значения модуля Е =2 ⋅ 103 МПа (при сжатии перпендикулярно напла-
стованию) АЧХ характеристики удовлетворяют условиям рабочего диапазона с
частотами f≈2…7 кГц и давлением подпора Рп от 4,1 до 12,1 МПа.
Рисунок 4 – Соответствие АЧХ, регистрируемых на удалении 0,5; 1.0; 1,5 и 2,0 м от ГК-
2,5, параметрам гидроимпульсного рыхления угольных пластов
Выводы
1. Установленные зависимости значений импульсов давления от частоты их
следования для предельного случая скорости развития деформации (ε&=10 с-1) и
трещинообразования в разнонаклонных плоскостях позволили обосновать ми-
нимально необходимые значения параметров гидроимпульсного рыхления вы-
бросоопасных угольных пластов для различных значений модуля упругости уг-
ля Е=3 ⋅ 102 МПа; 5 ⋅ 102 МПа; 2 ⋅ 103 МПа;
2. Анализ установленных теоретических и экспериментальных зависимостей
частоты и размаха автоколебаний от давления подпора жидкости и АЧХ уст-
ройства с генератором ГК-2,5 в его рабочем диапазоне 1,0≤Рп≤12,0 МПа при
давлениях Рн=5, 10 и 20 МПа и расходах Q =27, 39 и 55 л/мин соответственно
позволил установить:
– устойчивые автоколебания ΔР1 при всех значениях давления нагнетания
Рн и расходе жидкости Q регистрируются в частотном диапазоне от 310 до 9103
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №114
168
Гц. При этом относительная погрешность теоретических и экспериментальных
зависимостей не превышает 10%;
– максимумы размаха автоколебаний давления ΔР1max составляют от 2,5 до
1,5 Рн и наблюдаются в частотном диапазоне f≈800…1500 Гц. Результаты тео-
ретических исследований удовлетворительно согласуются с соответствующими
экспериментальными данными с относительной погрешностью не более 20%;
– амплитудно-частотные характеристики устройства с генератором ГК-2,5 в
рабочем диапазоне изменения давления подпора соответствуют значениям па-
раметров импульсного гидрорыхления угольных пластов. При этом импульсы
автоколебаний, создаваемые устройством, при частоте их следования в диапа-
зоне от 1 до 7 кГц превышают минимально необходимые значения.
_________________________
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Пат. 87038 Украина, МКИ Е21F 5/02. Устройство для гидроимпульсного воздействия на
угольный пласт / Васильев Л.М., Жулай Ю.А., Зберовський В.В., Моисеенко П.Ю., Трохимец Н.Я.
(Украина); заявитель и патентообладатель ИГТМ НАН Украины. – № а 2007 10209/9822 ; заявл.
13.09.07 ; опубл. 10.06.09, Бюл. № 11.
2. Васильев, Л.М., Потапенко, А.А., Ангеловский, А.А.,. Васильев, Д.Л., Усов, О.А., Трохимец,
Н.Я., Владелец ИГТМ НАН Украина, опубл. 26.03.2012, Устройство управления гидроимпульсного
воздействия на угольный пласт, Украина, Патент № 68355.
REFERENCES
1. Vasilyev, L.M., Zhulay, Yu.A., Zberovsky, V.V., Moiseenko, P.Yu. and Trokhimets, N.Ya.,
M.S. Poljakov, Institute of Geotechnical Mechanics under NAS of Ukraine (2009), Ustroystvo dlya gidroim-
pul’snogo vozdeystviy na ugol’nyu plast [The device for hydroimpulsive influence on coal layer], State Reg-
ister of Patents of Ukraine, Kiev, UA, Pat. № 87038.
2. Vasilyev, L.M., Potapenko, A.A., Angelovskiy., A.A., Usov, O.A. and Trokhimets, N.Y.,
M.S. Poljakov Institute of Geotechnical Mechanics under NAS of Ukraine (2012), Ustroystvo upravleniya
gidroimpul’snogo vozdeystviy na ugol’nyu plast [The control device of hydroimpulsive influence on coal
layer], State Register of Patents of Ukraine, Kiev, UA, Pat. № 68355
______________________
Об авторах
Васильев Леонид Михайлович, доктор технических наук, профессор, заведующий отделом про-
блем разрушения горных пород, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Националь-
ной академии наук Украины (ИГТМ НАН Украниы), Днепропетровск, Украина.
Зберовский Василий Владиславович, кандидат технических наук, старший научный сотрудник в
отделе проблем разрушения горных пород, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова
Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепропетровск, Украина.
Жулай Юрий Алексеевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник в отделе
проблем разрушения горных пород, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Нацио-
нальной академии наук Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепропетровск, Украина.
Васильев Дмитрий Леонидович, кандидат технических наук, научный сотрудник в отделе меха-
ники эластомерных конструкций горных машин, Институт геотехнической механики Национальной
академии наук Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепропетровск, Украина.
Поляков Юрий Евгеньевич, аспирант, ведущий инженер в отделе проблем разрушения горных
пород, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины
(ИГТМ НАН Украины), Днепропетровск, Украина. ZoRTFA@mail.ru
Ангеловский Александр Анатольевич, генеральный директор, Публичное акционерное общест-
во «Краснодонуголь», Краснодон, Украина.
About the authors
Vasilyev Leonid Mikhaylvich, Doctor f technical Sciences (D. Sc.), Professor, Head of Department of
Rock Breaking Problems, M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the National Academy
of Science of Ukraine (IGTM NAS of Ukraine), Dnepropetrovsk, Ukraine.
mailto:ZoRTFA@mail.ru�
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №114
169
Zberovsky Vasily Vladislavovich, Candidate of TechnicalSciences (Ph.D.), Senior Researcher in the
Department of Rock Breaking Problems, M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the Na-
tional Academy of Science of Ukraine (IGTM NAS of Ukraine), Dnepropetrovsk, Ukraine.
Zhulay Yuriy Alekseevich, Candidate of TechnicalSciences (Ph.D.), Senior Researcher in the Depart-
ment of Rock Breaking Problems,r, Institute of Transport Systems and Technologies of National Academy
of Sciences of Ukraine (IGTM NAS of Ukraine), Dnepropetrovsk, Ukraine.
Vasilyev Dmitriy Leonidovich, Candidate of Technical Sciences (Ph.D), Researcher in Department of
Elastomeric Component Mechanics in Mining Machines, M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechan-
ics under the National Academy of Science of Ukraine (IGTM NAS of Ukraine), Dnepropetrovsk, Ukraine.
Polyakov Yuriy Evgenevich, Doctoral Student, principal еngineer in Department of Rock Breaking
Problems, M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the National Academy of Science of
Ukraine (IGTM NAS of Ukraine), Dnepropetrovsk, Ukraine. ZoRTFA@mail.ru
Angelovskiy Aleksander Anatolyevich, Master of Science, General Director of CEO of Public Joint
Stock Company «Krasndnugol», Krasnodon, Ukrine.
___________________________
Анотація. Описано кавітаційний пристрій імпульсного гідро розпушування вугільних
пластів. Встановлені залежності частоти та розмах автоколивань тиску у дифузорному каналі
генератора пружних коливань та його амплітудно-частотних характеристик від підпірного
тиску рідини. Виконані обґрунтування робочих параметрів кавітаційного пристрою з метою
гідро розпушування викидонебезпечних вугільних пластів для граничного випадку швидко-
сті розвитку деформації (ε&=10 с-1) й тріщино утворювання при різних значеннях модуля
пружності вугілля при стисненні по нашаруванню 3·102≤Е≤5·102 МПа та Е=2⋅103 – перпенди-
кулярно нашаруванню. При модулюванні гідро розпушування вугільного пласта на лабора-
торному стенді в імітаторі фільтраційної частини свердловини встановлено змінення амплі-
тудно-частотних характеристик пристрою на віддалені 0,5; 1.0; 1,5 й 2,0 м від генератора ГК-
2,5.
Ключові слова: кавітаційних пристрій, робочі параметри, модуль пружності, динамічні
характеристики, амплітудно-частотні характеристики, автоколивання.
Abstract. The article presents a cavitation device for pulse hydraulic loosing of the coal layers.
Dependences were specified for frequency and amplitude of pressure self-oscillation in diffusion
channel of elastic vibration generator and its amplitude and frequency parameters induced by back-
water pressure. Operational parameters of the cavitation device are justified for hydraulic loosing of
prone-to-outburst coal layers at limiting rate of the deformation development (ε&=10 с-1) and crack
formation at different values of coefficient of the coal elasticity when stratification compression is
3·102≤Е≤5·102 МPa and when Е=2⋅103 is horizontal to stratification. Modeling of the coal layer hy-
draulic loosing with the help of laboratory bench in the simulator of filtration sector of the well
showed that amplitude-frequency characteristics of the device were changed at distance of 0,5; 1.0;
1,5 and 2,0 m from the generator ГК-2,5.
Keywords: cavitation device, operational parameters, elasticity modulus, dynamic characteris-
tics, amplitude-frequency characteristics, oscillations.
Статья поступила в редакцію 15.12.2013
Рекомендовано к печати д-ром техн. наук Т.В. Бунько
mailto:ZoRTFA@mail.ru�
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №114
170
УДК 622.647.21:621.867.212.7
В.Ф. Монастырский, д-р техн. наук, профессор,
Р.В. Кирия, канд. техн. наук, ст. научн. сотр.,
Д.А. Номеровский, аспирант,
Д.Д.Брагинец, магистр,
А.Ю. Силин, магистр
(ИГТМ НАН Украины)
ОБОСНОВАНИЕ КРИТЕРИЕВ ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ
КРУТОНАКЛОННЫХ КОНВЕЙЕРОВ
В.Ф. Монастирський, д-р техн. наук, професор,
Р.В. Кірія, канд. техн. наук, ст. наук. співр.,
Д.А. Номеровський, аспірант,
Д.Д. Брагінець, магістр,
О.Ю. Сілін, магістр
(ІГТМ НАН України)
ОБГРУНТОВАННЯ КРИТЕРІЇВ ВИБОРУ ПАРАМЕТРІВ
КРУТОПОХИЛИХ КОНВЕЄРІВ
V.F. Monastyrsky, D.Sc. (Tech.), Professor,
R.V. Kiriya, Ph.D. (Tech.), Senior Researcher,
D.A. Nomerovsky, Doctoral Student,
D.D. Braginets, M.S (Tech.),
A. Yu. Silin, M.S (Tech.)
(IGTM NAS of Ukraine)
GROUND OF CRITERIA OF CHOICE OF PARAMETERS OF SEMI-STEEP
CONVEYORS
Аннотация. В работе представлены результаты исследований корреляционной связи
между различными внешними факторами и параметрами конвейера общего назначения, ко-
торые позволили установить, что из всего числа значимых факторов наибольшее влияние на
эффективность его работы оказывает крупность насыпного груза, так как снижается срок
службы опорных элементов, повышается сопротивление движению ленты по роликоопорам
и увеличиваются затраты на восстановление работоспособности конвейера.
Показано, что с повышением угла наклона конвейера корреляционная связь снижается
(Кв = 0,3–0,5). Для создания адекватной модели взаимосвязи между параметрами и фактора-
ми были обоснованы абсолютные (сложность эксплуатации, безопасность транспортирова-
ния насыпных грузов) и относительные (энергопотребление, надежность и стоимость) крите-
рии. Приведены закономерности их изменения в зависимости от условий эксплуатации кон-
вейера и установлены эффективные зоны его применения.
Ключевые слова: конвейер, лента, критерий, насыпной груз, крупность груза, тяговый
орган, угол наклона, роликоопора, ролик, параметр, условия эксплуатации, закономерности.
Ленточные конвейеры общего назначения, которые обеспечивают транспор-
тирование горной массы при циклично-поточной технологии открытых и под-
земных разработок, в настоящее время получили распространение в условиях
глубоких карьеров с большой производительностью [1, 2].
© В.Ф. Монастырский, Р.В. Кирия, Д.А. Номеровский, Д.Д.Брагинец, А.Ю. Силин, 2013
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-109491 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1607-4556 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-01T01:51:58Z |
| publishDate | 2014 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Васильев, Л.М. Зберовский, В.В. Жулай, Ю.А. Васильев, Д.Л. Поляков, Ю.Е. Ангеловский, А.А. 2016-11-30T19:37:02Z 2016-11-30T19:37:02Z 2014 Кавитационное устройство импульсного гидрорыхления угольных пластов / Л.М. Васильев, В.В. Зберовский, Ю.А. Жулай, Д.Л. Васильев, Ю.Е. Поляков, А.А. Ангеловский // Геотехнічна механіка: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2014. — Вип. 114. — С. 162-169. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/109491 622.232.522.24 Описано кавитационное устройство импульсного гидрорыхления угольных пластов. Установлены зависимости частоты и размаха автоколебаний давления в диффузорном канале генератора упругих колебаний и его амплитудно-частотных характеристик от давления подпора жидкости. Выполнено обоснование рабочих параметров кавитационного устройства с целью гидрорыхления выбросоопасных угольных пластов для предельного случая скорости развития деформации (ε =10 с⁻¹) и трещинообразования при различных значениях модуля упругости угля при сжатии по напластованию 3·10² ≤Е≤5·10² МПа и Е=2·10³ – перпендикулярно напластованию. При моделировании гидрорыхления угольного пласта на лабораторном стенде в имитаторе фильтрационной части скважины установлено изменение амплитудно-частотных характеристик устройства на удалении 0,5; 1.0; 1,5 и 2,0 м от генератора ГК-2,5. Описано кавітаційний пристрій імпульсного гідро розпушування вугільних пластів. Встановлені залежності частоти та розмах автоколивань тиску у дифузорному каналі генератора пружних коливань та його амплітудно-частотних характеристик від підпірного тиску рідини. Виконані обґрунтування робочих параметрів кавітаційного пристрою з метою гідро розпушування викидонебезпечних вугільних пластів для граничного випадку швидкості розвитку деформації (ε =10 с⁻¹) й тріщино утворювання при різних значеннях модуля пружності вугілля при стисненні по нашаруванню 3·10² ≤Е≤5·10² МПа та Е=2·10³ – перпендикулярно нашаруванню. При модулюванні гідро розпушування вугільного пласта на лабораторному стенді в імітаторі фільтраційної частини свердловини встановлено змінення амплітудно-частотних характеристик пристрою на віддалені 0,5; 1.0; 1,5 й 2,0 м від генератора ГК- 2,5. The article presents a cavitation device for pulse hydraulic loosing of the coal layers. Dependences were specified for frequency and amplitude of pressure self-oscillation in diffusion channel of elastic vibration generator and its amplitude and frequency parameters induced by backwater pressure. Operational parameters of the cavitation device are justified for hydraulic loosing of prone-to-outburst coal layers at limiting rate of the deformation development (ε =10 с⁻¹) and crack formation at different values of coefficient of the coal elasticity when stratification compression is 3·10² ≤Е≤5·10² МPa and when Е=2·10³ is horizontal to stratification. Modeling of the coal layer hydraulic loosing with the help of laboratory bench in the simulator of filtration sector of the well showed that amplitude-frequency characteristics of the device were changed at distance of 0,5; 1.0; 1,5 and 2,0 m from the generator ГК-2,5. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехнічна механіка Кавитационное устройство импульсного гидрорыхления угольных пластов Кавітаційний пристрій імпульсного гідророзпушування вугільних пластів Cavitation device for pulse hydraulic loosing of the coal layers Article published earlier |
| spellingShingle | Кавитационное устройство импульсного гидрорыхления угольных пластов Васильев, Л.М. Зберовский, В.В. Жулай, Ю.А. Васильев, Д.Л. Поляков, Ю.Е. Ангеловский, А.А. |
| title | Кавитационное устройство импульсного гидрорыхления угольных пластов |
| title_alt | Кавітаційний пристрій імпульсного гідророзпушування вугільних пластів Cavitation device for pulse hydraulic loosing of the coal layers |
| title_full | Кавитационное устройство импульсного гидрорыхления угольных пластов |
| title_fullStr | Кавитационное устройство импульсного гидрорыхления угольных пластов |
| title_full_unstemmed | Кавитационное устройство импульсного гидрорыхления угольных пластов |
| title_short | Кавитационное устройство импульсного гидрорыхления угольных пластов |
| title_sort | кавитационное устройство импульсного гидрорыхления угольных пластов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/109491 |
| work_keys_str_mv | AT vasilʹevlm kavitacionnoeustroistvoimpulʹsnogogidroryhleniâugolʹnyhplastov AT zberovskiivv kavitacionnoeustroistvoimpulʹsnogogidroryhleniâugolʹnyhplastov AT žulaiûa kavitacionnoeustroistvoimpulʹsnogogidroryhleniâugolʹnyhplastov AT vasilʹevdl kavitacionnoeustroistvoimpulʹsnogogidroryhleniâugolʹnyhplastov AT polâkovûe kavitacionnoeustroistvoimpulʹsnogogidroryhleniâugolʹnyhplastov AT angelovskiiaa kavitacionnoeustroistvoimpulʹsnogogidroryhleniâugolʹnyhplastov AT vasilʹevlm kavítacíiniipristríiímpulʹsnogogídrorozpušuvannâvugílʹnihplastív AT zberovskiivv kavítacíiniipristríiímpulʹsnogogídrorozpušuvannâvugílʹnihplastív AT žulaiûa kavítacíiniipristríiímpulʹsnogogídrorozpušuvannâvugílʹnihplastív AT vasilʹevdl kavítacíiniipristríiímpulʹsnogogídrorozpušuvannâvugílʹnihplastív AT polâkovûe kavítacíiniipristríiímpulʹsnogogídrorozpušuvannâvugílʹnihplastív AT angelovskiiaa kavítacíiniipristríiímpulʹsnogogídrorozpušuvannâvugílʹnihplastív AT vasilʹevlm cavitationdeviceforpulsehydraulicloosingofthecoallayers AT zberovskiivv cavitationdeviceforpulsehydraulicloosingofthecoallayers AT žulaiûa cavitationdeviceforpulsehydraulicloosingofthecoallayers AT vasilʹevdl cavitationdeviceforpulsehydraulicloosingofthecoallayers AT polâkovûe cavitationdeviceforpulsehydraulicloosingofthecoallayers AT angelovskiiaa cavitationdeviceforpulsehydraulicloosingofthecoallayers |