ПОДЗЕМНЫЕ РАБОТЫ
Оригинальная статья
УДК 622.35 © Ю.М. Леконцев, П.В. Сажин, 2024
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Уголь № 11S-2024 /1187/
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2024-11S-86-90
Название
Исследование траектории движения режущего органа щелеобразователя
Авторы
Леконцев Ю.М., канд. техн. наук, старший научный сотрудник Института угля ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук», 650065, г. Кемерово, Россия, e-mail: kvi194917@mail.ru
Сажин П.В., канд. техн. наук, старший научный сотрудник Института угля ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук», 650065, г. Кемерово, Россия, e-mail: pavel301080@mail.ru
Аннотация
Шахтовые исследования по применению технологии направленного гидроразрыва (НГР) показали необходимость создания инициирующих щелей (ИЩ) на стенках скважин максимально возможного диаметра в зависимости от диаметра скважины. Предложено осуществить увеличение этого параметра путем выбора рациональной траектории движения режущего органа в процессе выдвижения. С этой целью рассмотрены и проанализированы существующие схемы и определена наиболее рациональная из них. Приведены технические решения и теоретические обоснования параметров щелеобразователя, обеспечивающих повышение эффективности реализации метода направленного гидроразрыва. Проведены краткий обзор и анализ конструктивных особенностей устройств, предназначенных для нарезания ИЩ. Определены параметры перспективной конструкции щелеобразователя с рычажной кинематикой выдвижения режущего органа, обеспечивающие максимальный его выход по рациональной траектории нарезания инициирующей щели. Проведен прочностной расчет режущего органа щелеобразователя, по результатам которого были определены требуемые размеры его поперечного сечения.
Ключевые слова
Направленный гидроразрыв, щелеобразователь, режущий орган, инициирующая щель, породный массив.
Список литературы
1. Леонтьев А.В., Попов С.Н. Опыт практического применения измерительного гидроразрыва // Горный журнал. 2003. № 3. С. 37-43. L eontyev A.V., Popov S.N. Practical experience of measurement hydrofracturing. GornyiZhurnal. 2003;(3):37-43. (InRuss.).
2. Курленя М.В., Леонтьев А.В., Попов С.Н. Развитие метода гидро-разрыва для исследования напряженного состояния массива горных пород // ФТПРПИ. 1994. № 1. С. 3-20. Kurlenya M.V., Leontyev A.V., Popov S.N. Development of the hydraulic fracturing method to investigate the stress state of the rock mass. Fiziko-tehnicheskie problemy razrabotki poleznykh iskopaemykh. 1994; (1):3-20. (In Russ.).
3. Патент РФ № 129148. Щелеобразователь / Клишин В.И., Курленя М.В., Кокоулин Д.И. Опубл. в бюл. № 17 от 20.06.2013.
4. Сердюков С.В., Шилова Т.В., Рыбалкин Л.А. Оценка снижения риска подземной разработки газоносных угольных пластов при использовании гидроразрыва // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2019. Т. 2. № 5. С. 3-11. Serdyukov S.V., Shilova T.V., Rybalkin L.A. Risk reduction estimation for underground mining of gas-contained coal seams while using the hydraulic fracturing. Interekspo GEO-Sibir'. 2019;2(5):3-11. (In Russ.).
5. Gray I., Zhao X., Liu L. Mechanical properties of coal measure rocks containing fluids at pressure, Coal Operators’ Conf., Wollongong, Australia, 2018, pp. 195-204.
6. Патент РФ № 2400624. Щелеобразователь / Леконцев Ю.М., Сажин П.В. Опубл. в бюл. № 27 от 27.09.2010.
7. Сажин П.В. Исследование траектории движения режущего органа щелеобразователя // Горняцкая смена. 2008. Т. 1. С. 8-14. Sazhin P.V. Studies of the motion path of the fracture former cutter. Gornyatskaiyasmena. 2008;(1):8-14. (In Russ.).
8. О форме трещин гидроразрыва породного массива в окрестности цилиндрической полости / С.В. Сердюков, А.В. Азаров, Л.А. Рыбалкин и др. // ФТПРПИ. 2021. № 6. С. 72-84. Serdyukov S.V., Azarov A.V., Rybalkin L.A., Patutin A.V. Regarding the shape of the hydraulic fractures in rocks in vicinity of a cylinder-shaped void. Fiziko-tehnicheskie problemy razrabotki poleznykh iskopaemykh. 2021;(6):72-84. (In Russ.).
9. Xia B., Zhang X., Yu B., Jia J. Weakening effects of hydraulic fracture in hard roof under the influence of stress arch. Int. J. Min. Sci. and Tech. 2018;28(6):951-958.
10. Chen Z., Li X., Dusseault M.B., Weng L. Effect of excavation stress condition on hydraulic fracture behavior // Eng. FractureMech. 2020;(226):106871.
11. Сажин П.В. Исследование режимов работы и герметических параметров режущего органа комбинированного устройства при создании инициирующих щелей // ФТПРПИ. 2018. № 2. С. 181-186. Sazhin P.V. Investigation of operation modes and sealing properties of the combined device cutter when creating initiating fractures. Fiziko-tehnicheskieproblemyrazrabotkipoleznykhiskopaemykh. 2018;(2):181-186. (InRuss.).
Поддержка
Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках комплексной научно-технической программы полного инновационного цикла «Разработка и внедрение комплекса технологий в областях разведки и добычи полезных ископаемых, обеспечения промышленной безопасности, биоремедиации, создания новых продуктов глубокой переработки из угольного сырья при последовательном снижении экологической нагрузки на окружающую среду и рисков для жизни населения», утвержденной Распоряжением Правительства Российской Федерации от 11.05.2022 № 1144-р (Соглашение № 075-15-2022-1191).
Для цитирования
Леконцев Ю.М., Сажин П.В. Иследование траектории движения режущего органа щелеобразователя // Уголь. 2024;(11S):86-90. DOI:10.18796/0041-5790-2024-11S-86-90.
Информация о статье
Поступила в редакцию: 15.09.2024
Поступила после рецензирования: 21.10.2024
Принята к публикации: 31.10.2024
