Анотація до роботи:

Терентьєв О.М. Фізико-технічні основи видобутку корисних копалин з енергоощадним руйнуванням молекулярних зв’язків гірських порід. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.15.03 – відкрита розробка родовищ корисних копалин. Національний Технічний Університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, 2008.

Наукова новина роботи полягає у: встановлені функціональних закономірностей критеріальних параметрів виробничих граничних умов функціонування гірничих систем при видобутку корисних копалин з урахуванням фізико-механічних властивостей породного масиву, параметрів робочого органу і привода гірничої системи.

В роботі запропоновано критеріальний метод створення гірничих систем класу "Породний масив – робочий орган - привід" для руйнування корисних копалин при їх видобутку. Метод заснований на системному аналізі вихідних даних, параметричному й аксіоматичному синтезі виробничих граничних умов реального функціонування систем. Оригінальність математичних моделей полягає в поданні їх через єдиний параметр – висоту ядра ущільнення. Особливістю математичного аналога об’єму елементарної стружки є використання рівняння Касіні, що дозволило урахувати будь - які просторові форми елементів руйнування масиву робочим органом гірничої машини.

Загальний фактичний економічний ефект від впровадження результатів роботи становить 1218396,5 руб. Росії та 1706053 грн.

У дисертації надано теоретичне узагальнення та нове рішення важливої наукової проблеми створення та впровадження фізико-технічних основ видобутку корисних копалин та високопродуктивної техніки з енергоощадним руйнуванням молекулярних зв'язків гірських порід, що досягнуто за рахунок використання сукупної дії зовнішніх енергетичних джерел і внутрішньої енергії середовища та концентрації її у місцях резонансної модуляції породного масиву без його енергетичного перенасичення.

Основні наукові і практичні результати, висновки і рекомендації, які отримані при виконанні досліджень і впровадження розробок:

1. Критичний аналіз сучасних теорій як статичного, так і динамічного руйнування гірських порід при видобутку і переробці корисних копалин показав, що на сьогодні відсутній єдиний інтегральний критерій, який надавав би можливість забезпечувати руйнування різних породних масивів з максимальною продуктивністю і ККД при мінімальних питомих енерговитратах і вартості руйнування. Узагальнення і систематизація існуючих знань для розробки нових фізико-технічних способів видобутку корисних копалин в єдиному комплексі відображає суть даної проблеми.

2. Розроблено фізико-технічні основи видобутку корисних копалин з використанням енергоощадного руйнування молекулярних зв'язків гірських порід шляхом трансформації та керованого узгодження частот коливань зовнішніх і внутрішніх джерел енергії.

3. Вперше встановлені функціональні закономірності руйнування породного масиву на класичному і молекулярно-хвильовому рівнях з урахуванням параметрів робочого органу і приводу гірничої машини, у обґрунтуванні режимів оптимального функціонування систем типу «Породний масив-робочий орган - привід».

4. Уперше розроблено критеріальний метод створення гірничих систем класу "Породний масив – робочий орган - привід" для видобутку корисних копалин. Він відрізняється тим, що заснований на системному аналізі вихідних даних, параметричному й аксіоматичному синтезі виробничих граничних умов оптимального функціонування гірничих систем та формує їх фізико-технічні основи.

5. Вперше, за допомогою критеріального методу, виконано узагальнення наукових і практичних досягнень у основи теорії функціонування гірничих систем, перевірені прямим експериментом за складеним багатофакторним В-планом. Вони об'єднали в собі три складові частини пізнання сутності досліджуваних явищ: логіку функціонування гірничої системи за експериментальними фактами, висновками, доказами; побудову ідеалізованої гірничої системи і її теоретичної моделі; формалізацію функціонування системи на базі постулатів і аксіом.

6. Уперше отримані математичні моделі елементарної стружки і висоти ядра ущільнення породного масиву на підставі моделі навантаження пружно – пластичного середовища, які на функціональному рівні враховують взаємний вплив фізико – механічних властивостей породного масиву, параметрів робочого органа і приводу системи.

7. Розроблено нову методику розрахунку виробничих граничних умов функціонування гірничих систем через єдиний параметр – висоту ядра ущільнення, яка передбачає класичний і молекулярно-хвильовий підходи при їхньому аналізі, це надало змогу керування найбільш енергоємним процесом формування ядра ущільнення при руйнуванні породного масиву по його молекулярно-хвильових характеристиках, питомій поверхневій енергії, постійній кристалічних ґрат і радіусу дії міжмолекулярних сил.

8. Проведено порівняння на класичному і молекулярно-хвильовому рівні ВГУ функціонування: колісного екскаватора ЕО-4321; роторного екскаватора СРС-2000-28/3.5; крокуючого екскаватора драглайна ЕШ-6,5/45У; шарошкового бурового верстата 2СБШ-200Н; колонкового свердла ЕБГП1; ручного електросвердла СЕР-19; штрипсового розпилювального верстата СМР-043; механізованого прохідницького щита ПЩМ-2.1Б комплексу КЩ-2.1 (розбіжність теоретичних і експериментальних результатів не перевищувала

15 %).

9. Встановлено, що висота ядра ущільнення на твердосплавних вставках шарошки мала значення (4…6) мм, не залежно від рядності розміщення твердосплавних вставок. Об’єм ядра ущільнення коливався від 3510^-9 до 4610^-9 м³, об’єм стружки – від 1310^-8до 2810^-8 м³. Продуктивність буріння змінювалася від 0,6 до 1,78 м³/год, що забезпечувало варіацію питомої енергоємності буріння від 4 до 11 кВтгод/м³, технічну швидкість буріння від 11 до 50 мм/хв. у виробничих умовах відкритого акціонерного товариства ”Кварцит” та ВАТ ”Прионежський кар’єр” (республіка Карелія, Росія) де проводилося буріння свердловин у гранітах з межею міцності на стискання - 200…250 МПа, коефіцієнтом Пуассона – 0,23…0,25, з показником буримості (10…11).

10. Створено і випробувано в промислових умовах: антифазні гідроударники для активізації ковша екскаватора; імпульсно-хвильове долото для буріння свердловин; гідроімпульсний пристрій ГУБ-1 для забезпечення проходження гірської маси по трактах подачі гірських порід; імпульсно-хвильовий трансформатор підвищення продуктивності нафтових свердловин та очищення внутрішніх поверхонь насосоно – компресорних і нафтогазопровідних труб; магнітно-ультразвукову систему (МУС) очищення води. Загальний фактичний економічний ефект від впровадження результатів роботи становить 1218396,5 руб. Росії та 1706053 грн.

11. Основні матеріали дисертації викладені у навчальному посібнику та використовуються в учбовому процесі НТУУ «КПІ» при вивчені студентами спеціальностей «Технологія відкритої розробки родовищ корисних копалин» та «Електромеханічне обладнання енергоємних виробництв» дисциплін «Техніка і технологія переробки гірських порід» та «Механічне обладнання гірничих виробництв».

Основні положення і результати дисертації опубліковані у роботах:

Навчальний посібник

1. Кичигин А.Ф. Основы функционирования системы “Забой –Горная машина”: учеб. пособ. / А.Ф.Кичигин А.Ф, О.М. Терентьев, О.И. Луц - К.: УМК ВО УССР, 1989. – 224 с.

Статті у фахових виданнях

2. Терентьєв О.М. Критеріальні параметри функціонування гірничих систем / О.М. Терентьєв //Вісник Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут”. Серія “Гірництво”: [Зб. наук. праць /наук.ред. Воробйов В.Д.]. - К.: НТУУ"КПІ": ЗАТ "Техновибух", 1999. - Вип. 1. – С. 95 - 107.

3. Терентьєв О.М. Порівняння технологічних параметрів функціонування роторних екскаваторів / О.М. Терентьєв //Вісник Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут”. Серія “Гірництво”: [Зб. наук. праць /наук.ред. Воробйов В.Д.]. - К.: НТУУ"КПІ": ЗАТ "Техновибух", 2000. - Вип. 3. – С. 100 – 103.

4. Терентьєв О.М. Аналіз параметрів функціонування гірничої системи / О.М. Терентьєв //Вісник Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут". Серія "Гірництво": [Зб. наук. праць /наук.ред. Воробйов В.Д.]. - К.: НТУУ"КПІ": ЗАТ "Техновибух", 2000. – Вип. 4. - С.76…81.

5. Терентьєв О.М. Інтенсифікація процесу руйнування імпульсно-хвильовим впливом на молекулярні зв’язки середовища / О.М. Терентьєв //Вісник Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут". Серія "Гірництво": [Зб. наук. праць /наук.ред. Воробйов В.Д.]. - К.: НТУУ"КПІ": ЗАТ "Техновибух".- 2001. - Вип. 6. - С. 34-39.

6. Терентьєв О.М. Вибір оптимальних параметрів процесу шарошкового буріння / О. М. Терентьєв //Всеукраїнський науково-технічний журнал. “Вібрації в техніці та технологіях”. Дніпропетровськ: Вид. НГАУ.- 2000.- № 4(16). – С. 81-86.

7. Терентьєв О.М Урахування молекулярно – хвилевих процесів руйнування вибою при виборі виконавчих органів гірничих машин /О.М. Терентьєв //Зб. наук. праць Національної гірничої академії. - Дніпропетровськ, 2002. – С 11-16.

8. Терентьєв О.М. Бістабільні елементи на основі ефекту Коанда в керуванні антифазними системами / О.М. Терентьєв, О.А. Можаровська, В.Ф. Земляніцька // Вісник Національного Технічного Університету України „КПІ”. Серія „Гірництво”: [Зб. наук. праць /наук.ред. Воробйов В.Д.]. - К.: НТУУ „КПІ”: ЗАТ „Техновибух”, 2006. – Вип. 13. – С. 85-92.

9. Терентьєв О.М. Ультразвукова, магнітно-адсорбційна технологія очистки рідини. //Вісник Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут”. Серія “Гірництво”: [Зб. наук. праць /наук.ред. Воробйов В.Д.]. - К.: НТУУ"КПІ": ЗАТ "Техновибух", 2006. - Вип. 14. – С. 51-59.

10. Терентьєв О.М. Використання магнітно-ультразвукової системи підготовки води для нагнітання у продуктивні горизонти / О.М. Терентьєв //Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету: Наукові праці КДПУ, 2003. – Вип.. 2(19), Т.3.- С 135-137

11. Терентьєв О.М. Межа міцності на розрив з урахуванням квантово-механічних властивостей гірських порід / О.М. Терентьєв //Зб. наук. праць Національного університету „Львівська політехніка”. Серія „Проблеми економії енергії”: Львів: Вид. НУ „Львівська політехніка”. 2002. – С 29 - 34.

12. Терентьєв О.М. Використання енергетичного потенціалу міжмолекулярних зв’язків для зниження енерговитрат функціонування гірничих систем / О.М. Терентьєв //Вісник Державного університету “Львівська політехніка ”. Серія „Проблеми економії енергії ”. - Львів: Вид. НУ „Львівська політехніка ”. 1999. - № 2. – С 120 –122.

13. Кичигин А.Ф, Фундаментальный метод энергосберегающих технологий / А.Ф. Кичигин, О.М. Терентьев //Вісник Інженерної Академії України. - 1996. - № 1.–С 19-26.

14. Обґрунтування хвильової імпульсної системи очищення нагромаджувальних ємностей від налипання та намерзання /А.П. Кічігін, О.М. Терентьєв, О.И. Луц, Н.А. Дегтярьова, С.А. Дегтярьов//Вісник Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут”. Серія “Гірнича електромеханіка”: [Зб. наук. праць.]. - К.: Либідь, 1993. - Вип. 1. – С. 48 - 52.

15. Кичигин А.Ф. Математический аналог усилия разрушения горных пород в фундаментальных константах / А.Ф. Кичигин, О.М. Терентьев, О.И. Луц //Вісник Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут”. Серія “Гірнича електромеханіка”: [Зб. наук. праць./наук. ред. Смірнов В. та ін.]. - К.: Либідь, 1993. - Вип. 24. – С. 44 - 47.

16. Кичигин А.Ф. Фундаментальный метод разработки исполнительных органов горных машин / А.Ф. Кичигин, Ю.Н. Бугай, О.М. Терентьев //Известия вузов Горный журнал. -1992. - № 1.- С.19-23.

17. Кичигин А. Ф. Выбор производственных граничных условий функционирования штрипсовых станков / А.Ф. Кичигин, О.М. Терентьев, Н.А. Якименко //Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 1991.- № 10. – С. 34-38.

18. Эффективный шаг установки резцов на коронках буровых машин / А.Ф. Кичигин, О.М. Терентьев, О.И. Луц [та ін.] //Энергетическое строительство. -1990. – № 4. - С. 60-61.

19. Кичигин А.Ф. Новый метод изучения курс Горные машины / А.Ф. Кичигин, О.М. Терентьев. //Вестник КПИ. Научно-методическая серия. - К.: Политехника.- 1990. – Вып.14. – С. 31-35.

20. Кичигин А.Ф. Объем стружки, отделяемой от массива рабочим инструментом горных машин / А.Ф. Кичигин, О.М. Терентьев, В.М. Слиденко //Прикладная геометрия.:- Киев. Будивельник. - 1990. - Вып. 39. – С. 15-19.

21. Кичигин А.Ф. Лазерное упрочнение гидропривода очистного комбайна / А.Ф. Кичигин, О.М. Терентьев, Н.И.Сергиенко //Уголь. - 1986.- № 2(719). – С. 51-53.

22. Терентьев О.М. Упрочнение элементов исполнительного органа горной машины / О.М. Терентьев, Н.И. Сергиенко, И.В. Пархоменко : [cб. научн. трудов.]// Вестник Национального технического университета Украины “Киевский политехнический институт”. Серия “Горная электромеханика и автоматика”: - К.: Политехника, 1986. - Вып. 17. – С. 34 - 39.

23. Kichigin A. F. Fundamental method of creation of the rock machines / A. F. Kichigin, O. M. Terentiev // International Symposium “Off-Road Machines and Vchicles in Theory and Practice” RP, Wroclaw. International Sosiety for Terrain Vehicle System (ISTVS), East European Office, 24.09.1996 y. – Р. 23-27.

24. Kichigin A. F. Allcriterial method of the designing mining system / A. F. Kichigin, О.М. Terentiev, О.І. Lutc //J. Problem in design and operation of heavy duty machines and vehicles. - RP. Wroclaw. 62-4, 1991. - Р. 25-29.

Авторські свідоцтва на винаходи і патенти

25. Пат. 18635 UA, МКП Е 21 В 43/16, G 01 F 23/28. Анти фазний гідро ударник/О.А. Можаровська, О.М. Терентьєв, О.Ю. Дури цин, В.Ф. Земляницька заявник і патовласник НТУУ „КПІ” - № 200605525, заявл. 15.02.2000, опубл. 15.11.2006, Бюл. № 3. – 5 с. іл.

26. Пат. 18635 UA, МКП Е 21 В 43/16, G 01 F 23/28. Антифазний гідроударник /О.А. Можаровська, О.М.Терентьєв, О.Ю. Дурицин, В.Ф. Земляницька : заявник і патентовласник НТУУ «КПІ» - № 200605525; заявл. 15.02.2005; опубл. 15.11.2006, Бюл № 3. – 5 с.: іл.

27. Пат. 31124А UA, МКП Е 21 С 27/24. Виконавчий орган прохідницької машини./ А.П. Кічігін, О.М. Терентьєв, В.М. Вигівський, М.В. Демченко, І.В. Ізотов : заявник і патентовласник НТУУ «КПІ» - № 980737720; заявл. 13.07.98; опубл. 15.12.2000, Бюл №7-11. – 4 с.: іл.

28. Пат. 31118А UA, МКП Е 21 В 43/00. Пристрій для обробки припородної зони продуктивного пласта./ А.П. Кічігін, О.М. Терентьєв, В.М. Вигівський : заявник і патентовласник НТУУ «КПІ» - № 98073714; заявл. 13.07.98; опубл. 15.12.2000, Бюл №7-11. – 5 с.: іл.

29. Пат. 25480 UA, МКП В 25 D 9/04. Ударний пристрій. /А.П. Кічігін, О.М. Терентьєв, В.М. Сліденко : заявник і патентовласник НТУУ «КПІ» - № 95114942; заявл. 20. 11. 1995; опубл. 25.12.1998, Бюл. № 6 – 4 с.: іл.

30. Пат. 25477 UA, МКП В 08 В 7/02. Пристрій для очищення металевих поверхонь //А.Ф. Кичигин, О.М. Терентьев, А.Е. Дегтярев : заявник і патентовласник НТУУ «КПІ» - № 95115051; заявл. 28.11.1995; Опубл. 25.12.1998, Бюл. № 6. – 3 с.: іл.

31. Пат. 17530 UA, МКП Е 21 В 11/00. Спосіб проведення гірничих виробок. /А.П. Кічігін, Б.М. Зененко, О.М. Терентьєв, С.Б. Зененко, М.М. Лебедєв : заявник і патентовласник НТУУ «КПІ» - № 95052458; заявл. 22.05. 1995; опубл. 06. 05. 1997, Бюл. № 4 - 4 с.: іл.

32. Пат. 2050989 РФ МКП В 08 В 7/02 Устройство очистки металлических поверхностей от намерзания и налипання. /В.Я. Рязанцев, А.Ф. Кичигин, О.М. Терентьев, А.Е. Дегтярев, О.И. Луц (UA): заявитель и патентообладатель НТУУ «КПИ». - № 5044788/12; заявл. 01.06.1992; опубл. 27.12.1995, Бюл. № 36. – 3 с.: іл.

33. Буровая коронка: А.с. 1579980. СССР. МКИ Е 21 В 10/02. /А.Ф. Кичигин, (UA), О.М.Терентьев (UA), О.И.Луц (UA), Р.Д.Тохунц (RU), В.Н.Смирнов (RU), Н.И.Сергиенко (UA), Ф.Ф.Бондаренко (UA) : заявитель и патентообладатель НТУУ «КПИ». – № 4483195/03; заявл. 17. 06. 1987; опубл. 03.06.1990, Бюл № 8 – 2 с.: іл.

Статті, депоновані й анотовані у наукових журналах, тези доповідей:

34. Терентьєв О.М. Магнітно - ультразвукова система очистки рідини / О.М. Терентьєв //Проблеми економії енергії: зб. текстів виступів на ІУ Міжнар. наук. – практ. конференції. Львів, 8-12 жовтня, 2003 р.: тези доповід. – Львів: Видавництво НУ „Львівська політехніка”, 2003. – С. 103.

35. Терентьев О.М. Резонансная передача энергии в механическом импульсно-волновом трансформаторе / О.М. Терентьев, В.М. Виговский В.М //Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века : сб. текстов віступл. на VI Международной научно-технической конференции. 25 апреля, 1999 г.: [тезисы докл.]- Донецк: ДонТУ, 1999. – С. 94 – 95.

36. Kichigin A. F. Fundamental method of creation of the rock machines / A. F. Kichigin, O. M. Terentiev // International Symposium “Off-Road Machines and Vchicles in Theory and Practice” RP, Wroclaw. International Sosiety for Terrain Vehicle System (ISTVS), East European Office, 24.09.1996 y. – Р. 23-27.

37. Кичигин А.Ф. Щадящие методы проходки горных выработок при строительстве объектов изоляции РАО в геологических формациях /А.Ф. Кичигин, О.М. Терентьев // Удаление радиоактивных токсичных отходов : [сб. трудов].- Украина, Киев, 1995.– С. 75-76.

38. Кичигин А. Ф. Аксиоматический синтез ПГУ буровых машин / А.Ф. Кичигин, О.М. Терентьев, О. И. Луц //Совершенствование режимов работы буровых машин : [сб. трудов].- Караганда, 1991. – С. 31-34.

39. Кичигин А.Ф. Активизация гидропривода исполнительного органа экскаватора- погрузчика /А.Ф. Кичигин, О.М. Терентьев, В.М. Слиденко // Наука и практика производства погрузчиков. Вроцлав, РП, 1989. – С. 11-15.

40. Kichigin A. F. Aktiwizacij napedy hudraulicznego organy wykonawcego koparko-ladowarka / A. F. Kichigin, O. M.Terentiev, V. M. Slidenko //Sterowanie i naped hidrauliczny. - RP. Wroclaw, Bumar-Fadroma. - 1989.- № 3. – С. 9-13.

41. Кичигин А.Ф. Аналитические и экспериментальные исследования разрушения горных пород НРС / А.Ф. Кичигин, О.М. Терентьев, К.К. Ткачук //Научные проблемы горного дела [Сб.трудов], ДПИ, Донецк. 1987. – С. 33-37.

42. Терентьев О.М. Параметры ядра уплотнения режущего инструмента / О.М. Терентьев, Ф.Ф. Бондаренко, С.Н. Швец //Научные проблемы горного дела : [сб. трудов]. - ДПИ, Донецк. 1987. – С. 41-44.

43. Кичигин А.Ф. Молекулярно - волновая модель прочности горных пород /А.Ф. Кичигин, О.М. Терентьев // Проблемы гидромеханики в горном деле и строительстве : [сб. трудов]. - К.: Общество Знание, Украина, - 1986. - Ч1.– С. 45 - 47.

44. Кичигин А.Ф. Показатель свойств горных пород / А.Ф. Кичигин, О.М. Терентьев, В.М. Выговский // Проблемы гидромеханики в горном деле и строительстве : [cб. трудов] – К.: Общество Знание, Украина, - 1986. – Ч1.– С 43 - 45.

45. Терентьев О. М. Лазерное упрочнение гидропривода горных машин / О.М. Терентьев, Н. И. Сергиенко, Б.Н. Зененко //Динамика и статика пространственных конструкций. – Киев: Изд. КИСИ, 1986. – С. 36-39.

46. Терентьев О. М. Применение гидроударных устройств для очистки бункеров от намерзшей горной массы / О.М. Терентьев, А. Н. Башлак, В. П. Василюк //Проблемы создания и внедрения горных машин с гидроудаными исполнительными органами [Сб.трудов],. – Караганда: КПТИ, 1985. – С. 25-28.

47. Кичигин А.Ф. Управление колебаниями мощных гидроударных машин/А.Ф. Кичигин, О.М. Терентьев, А.Н. Башлак, В.П. Василюк, Н.И. Сергиенко // Динамика и статика пространственных конструкций : [сб. трудов].– Киев: КИСИ, 1985. – С. 34-37.

48. Терентьев О.М. Производственные граничные условия горных систем / О.М. Терентьев //Днепропетровский горный институт 75 лет : [сб. трудов]. – Днепропетровск: ДГИ, 1998. – С. 22-28.

49. Терентьев О.М. Состояние упруго-пластического дефектного массива при взаимодействии с породоразрушающим инструментом / О.М. Терентьев, В.Г. Сидяченко //Разработка и опыт применения новых типов горнорежущего инструмента. – Киев: ИСМ АН УССР, 1983. – С. 25-29

50. Кичигин А.Ф. Расчет параметров импульсно-волнового трансформатора / А.Ф. Кичигин, О.М. Терентьев, В.М. Выговский. - К.: 1998. – 12 с. - Деп. в ГНТБ Украины 02.06.98. № 233-Ук98. ГРНТИ 52.47.