DOI: 10.52150/2522-9117-2025-39-22
О. А. Пащенко1, к.т.н., доц., ORCID 0000-0003-3296-996X
С. П. Мінєєв2, д.т.н., проф., ORCID 0000-0002-4594-0915
В. Є. Антончік2,*, ORCID 0000-0002-4161-9112
В. Ф. Ганкевич2, к.т.н., доц., ORCID 0000-0002-8535-6318
В. Я. Кіба1, к.т.н., доц., ORCID 0000-0003-3033-6106
Н. А. Калугіна2, д.т.н., ORCID 0000-0003-2994-5449
1 Національний технічний університет “Дніпровська політехніка”
2 Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України
* Автор для листування: vladimir.antonchik1958@gmail.com
ПІДВИЩЕННЯ ПРОДУКТИВНОСТІ ГІРНИЧИХ МАШИН ШЛЯХОМ УДОСКОНАЛЕННЯ СИСТЕМ ОХОЛОДЖЕННЯ ПІДШИПНИКІВ ШАРОШКОВИХ ДОЛІТ
Анотація. У статті розглянуто проблему підвищення продуктивності гірничих машин шляхом удосконалення системи охолодження підшипників шарошкових доліт, які використовуються для буріння свердловин у міцних і надміцних породах. В Україні, де запаси вугілля становлять 117,5 мільярда тон, видобуток ускладнений важкими геологічними умовами, зокрема глибинами шахт до 1446 метрів і газонебезпечними пластами. Швидкий знос підшипників через недостатнє охолодження та змащування призводить до частих ремонтів (до 40% механізованих комплексів перебувають у ремонті), зниження продуктивності та підвищення собівартості видобутку. У статті проаналізовано відомі рішення, такі як пристрої для промивки та змащування підшипників, які мають недоліки: епізодичне охолодження, надмірні витрати мастила, забруднення продуктів руйнування породи та складність конструкції. Запропоновано нову систему охолодження для шестишарошкового долота, яка забезпечує пряме подавання водно-мастильної емульсії через капілярні трубки до підшипників, ізолюючи її від каналів продувки свердловини. Експериментальні випробування показали зниження температури підшипників з 150-200°C до 60-80°C, зменшення зносу на 50-70%, збільшення ресурсу долота з 100-300 до 400-600 метрів проходки та підвищення продуктивності буріння на 20-30%. Це знижує ризик аварій, таких як прихвати інструменту та обвали порід, на 80-90% завдяки виключенню налипання шламу. Економічний ефект досягається за рахунок зменшення витрат на буріння на 20-30% та мастила на 30-40%. Надійність гірничих машин зростає через подовження терміну служби підшипників і зменшення простоїв. Рекомендується впровадження системи в бурових станках типу СБШ, СБР, СБУ, застосування захисних методів (термічна обробка, покриття) та навчання персоналу для запобігання аваріям. Перспективи включають використання в глибоких шахтах України, розробку автоматизованих систем охолодження, інтеграцію з технологіями отримання рідкого палива з вугілля та експорт конкурентоспроможного обладнання після модернізації заводів. Рішення сприяє зниженню собівартості видобутку вугілля та руд, підвищенню енергетичної безпеки та конкурентоспроможності української гірничої промисловості.
Ключові слова: шарошкове долото, охолодження підшипників, гірничі машини, буріння свердловин, знос підшипників, водно-мастильна емульсія, продуктивність буріння, собівартість видобутку, міцні породи.
Посилання для цитування: Шляхи підвищення продуктивності гірничих машин шляхом удосконалення систем охолодження підшипників шарошкових доліт / О.А. Пащенко, С.П. Мінеєв, В.Є. Антончік, В.Ф. Ганкевич, В.Я. Кіба, Н.А. Калугіна // Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2025. Вип. 39. С. 347-360. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2025-39-22
Перелік посилань
1. Research on the working mechanism of the PDC drill bit in compound drilling / Yang Y., Yang Y., Ren H., Qi Q., Chen X. // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2020. Vol. 185. Article 106647. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2019.106647
2. Methodology for optimizing drill bit performance / Pashchenko O, Ratov B., Khomenko V., Gusmanova A., Omirzakova E. // SGEM International Multidisciplinary Scientific GeoConference. EXPO Proceedings. 2024. Vol. 24. P. 623–632. https://doi.org/10.5593/sgem2024/1.1/s06.78
3. Ratov B. T., Mechnik V. A. Increasing the durability of an impregnated diamond core bit for drilling hard rocks. SOCAR Proceedings. 2024. Vol. 1. P. 24–31. https://doi.org/10.5510/ogp20240100936
4. Studying the Performance Features of Drilling Rock Destruction and Technological Tools / Koroviaka Ye. A., Ihnatov A. O., Pavlychenko A. V., Valouch K., Rastsvietaiev V. O., Matyash O. V., Mekshun M. R., Shypunov S. O. // Journal of Superhard Materials. 2023. Vol. 45, № 6. Р. 466–476. https://doi.org/10.3103/s1063457623060059
5. Using Machine Learning to Model Mechanical Processes in Mining: Theory, Practice, and Legal Considerations/ Ratov B., Pavlychenko A., Kirin R., Kamyshatskyi O., Serebriak S., Seidaliyev A., Muratova S. // Engineered Science. 2025. Vol. 33. Article 1419. https://doi.org/10.30919/es1419
6. Zhong R., Peng Z., Jiang, H. Design of Diamond Drill Bits with Primary and Secondary Abrasives. Annales de Chimie – Science Des Matériaux. 2019. Vol. 43, No. 3, pp. 183-188. https://doi.org/10.18280/acsm.430307
7. Improvement of the methodology for calculating the expected drilling speed with PDC chisels / Ratov B. T., Sudakov A. K., Fedorov B. V., Ruslyakova-Kupriyanova I. A., Sundetova P. S. // Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2024. № 1. P. 26–31. https://doi.org/10.33271/nvngu/2024-1/026
8. Дусєв В. І., Агошашвілі Т. Г., Перегудов О. А., Бірман В. А., Яровой В. П. Пристрій для примусової промивки та змащення опор долота: Авторське свідоцтво СРСР № 1465532, E21B 10/18. Опубл. 15.03.1989, Бюл. № 10.
9. Дусєв В. І., Агошашвілі Т. Г., Перегудов О. А., Бірман В. А., Яровой В. П. Пристрій для примусової промивки та змащення опор долота: Авторське свідоцтво СРСР № 1465533, E21B 10/18. Опубл. 15.03.1989, Бюл. № 10.
10. Перетолчин В. О., Чудогашев Є. В., Аввакумов С. М., Шеметов Ю. П., Долгун Я. Н. Шарошечное долото: Авторське свідоцтво СРСР № 885533, E21B 10/18. Опубл. 30.11.1981, Бюл. № 44. 11. Заболотний К. С., Антончик В. Є., Ганкевич В. Ф., Полушина М. В. Пристрій для охолодження підшипників шарошок бурових доліт: Патент України № 127230, E21B 10/18. Опубл. 14.06.2023, Бюл. № 24.
Рукопис надійшов до редакції 01.08.2025
Рекомендовано до друку 21.10.2025
Опубліковано онлайн 01.12.2025
