Науковий вісник НГУ

Технологія та інструмент для буріння вентиляційних свердловин великого діаметру

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Батьківська категорія: 2026

Категорія: Зміст №2 2026

Створено: 25 квітня 2026

Останнє оновлення: 25 квітня 2026

Опубліковано: 30 листопада -0001

Автор: С. П. Мінєєв, В. Є. Антончик, А. В. Пазиніч, В. Ф. Ганкевич, І. М. Мацюк

Перегляди: 692

Authors:

С. П. Мінєєв, orcid.org/0000-0002-4594-0915, Інститут геотехнічної механіки імені М. С. Полякова НАН України, м. Дніпро, Україна, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

В. Є. Антончик*, orcid.org/0000-0002-4161-9112, Інститут геотехнічної механіки імені М. С. Полякова НАН України, м. Дніпро, Україна, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

А. В. Пазиніч, orcid.org/0009-0003-6408-6800, Інститут геотехнічної механіки імені М. С. Полякова НАН України, м. Дніпро, Україна, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

В. Ф. Ганкевич, orcid.org/0000-0002-8535-6318, Інститут геотехнічної механіки імені М. С. Полякова НАН України, м. Дніпро, Україна, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

І. М. Мацюк, orcid.org/0000-0002-0861-0933, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2026, (2): 039 - 049

https://doi.org/10.33271/nvngu/2026-2/039

Abstract:

Мета. Розробити енергоефективну технологію буріння вентиляційних свердловин великого діаметра з підземних виробок на поверхню та створити буровий інструмент, що зменшує витрати енергії й знос під час руйнування міцних гірських порід.

Методика. Розробка нової технології буріння вентиляційних свердловин і бурового інструменту для буріння свердловин великого діаметру здійснювалась на основі методики ТРВЗ (теорія рішення винахідницьких задач) та АРВЗ (алгоритму рішення винахідницьких задач). Формування теоретичних рішень виконувалося шляхом фізичного й математичного моделювання напруженого стану порід під дією різних типів бурового інструмента, а результати розрахунків опрацьовувалися в середовищі Mathcad.

Результати. Технологія буріння передбачає буріння початкової висхідної свердловини малого діаметра з виробки, що слугує напрямною. Далі бурять одну або дві свердловини великого діаметра. Їхній вибій формується у вигляді усіченого конуса, що забезпечує самопливне переміщення продуктів руйнування до випереджальної свердловини й подальше їх надходження до виробки. Технологія включає створення двох типів випереджальних врубів: центрального й кільцевого в кутковій зоні. Така конфігурація вибою формує сприятливі умови для подальшого руйнування породи. Ударним інструментом на поверхні забою створюють сітку тріщин у зоні між врубами, після чого тріщинувата порода ефективно видаляється ріжучими елементами інструмента. Створена конструкція бурового долота містить шарошкові долота для утворення кільцевого врубу й долотчату коронку для формування центрального. Для руйнування породи у проміжній зоні застосовується пневмоударник із долотчатою коронкою, що формує тріщинування, і ріжуча коронка для зняття ослабленого шару.

Наукова новизна. Технологія ґрунтується на технічних рішеннях, що визначають ефективні принципи буріння у складних геологічних умовах і підвищують стійкість інструменту в міцних породах. Конструкція долота поєднує ударно‑ріжучий механізм руйнування й раціональний розподіл енергії у процесі буріння.

Практична значимість. Запропонована технологія й буровий інструмент дають змогу суттєво скоротити тривалість бурових робіт та їхню вартість. Підвищення швидкості проходки, зменшення енергоємності та зносу інструмента забезпечують економічну ефективність. Технологія дозволяє оперативно бурити вентиляційні свердловини у необхідних точках, покращувати вентиляцію шахтних виробок і зменшувати витрати на транспортування повітря.

Ключові слова: гірські породи, вентиляційні свердловини, бурове долото, шахтні виробки, буріння, бурові штанги

References.

1. Antonchyk, V. Ye., Minieiev, S. P., Maltseva, V. Ye., & Ukolova, T. M. (2025). Method for drilling ventilation boreholes (Patent UA 202403755). Ukrainian National Office of Intellectual Property and Innovation.

2. Antonchyk, V. Ye., Minieiev, S. P., Yanzhula, O.S., & Maltseva, V. Ye. (2024). Drill bit for large diameter boreholes (Patent UA 202402677). Ukrainian National Office of Intellectual Property and Innovation.

3. Antonchyk, V. Ye., Minieiev, S. P., Hankevych, H. F., Pashchenko, O. A., Zakharova, D. R., & Lyvak, O. V. (2022). Impact-cutting drill bit (Patent UA 202204200). Ukrainian National Office of Intellectual Property and Innovation.

4. Kolesnyk, V. Ye., Pavlychenko, A. V., & Kholodenko, T. F. (2018). Comprehensive assessment of the environmental hazard level of drilling and blasting technologies using emulsion explosives in quarries. Collection of scientific papers of the National Mining University, (55), 360-370.

5. Biletskyi, V. S., & Onkovych, H. V. (2024, April). Cinema didactics; video materials on oil and gas transportation in the development of professional media competence of oil and gas engineering specialists. V International Scientific and Practical Conference ‘SCIENCE AND SOCIETY: MODERN TRENDS IN A CHANGING WORLD’, Vienna, Austria, (pp. 229-241). Retrieved from https://sci-conf.com.ua/wp-content/uploads/2024/04/SCIENCE-AND-SOCIETY.-MODERN-TRENDS-IN-A-CHANGING-WORLD-15-17.04.2024.pdf

6. Zhang, J., Wu, Y., & Kang, H. (2025). Application of large-diameter precise directional drilling borehole formation technology in coal mine construction. Frontiers in Built Environment, 11, 1567141. https://doi.org/10.3389/fbuil.2025.1567141

7. Mysliuk, M. A., Rybchych, I. Y., & Yaremiichuk, R. S. (2012). Borehole drilling: Reference book: Vol. 4: Borehole completion. Kyiv: Interpres LTD. ISBN 978-966-501-036-4.

8. Amadike, M. P., Nwanesi, F. O., Anochie, U. E., Kalu, A. O., Okoli, E. M., & Okeke, O. C. (2024). Drilling methods and applications in engineering and geology: A review. International Journal of Engineering and Modern Technology, 10(3), 40-65. https://doi.org/10.56201/ijemt.v10.no3.2024.pg40.65

9. Eremin, M. O., Chirkov, A. O., Pazhin, A., Laptev, S. A., & Chanov, D. V. (2024). Finite-difference analysis of influence of borehole diameter and spacing on reduction in rockburst potential. Mining, 4(4), 1058-1074. https://doi.org/10.3390/mining4040058

10.      Liu, G., & Xu, K. (2023). Drilling: Types and characteristics. In ECPH Encyclopedia of Mining and Metallurgy. Springer. https://doi.org/10.1007/978-981-19-0740-1_351-1

11.      Wang, G., Deng, F., Ren, K., Fang, Y., & Xu, H. (2025). Finite element analysis of excavation stability of deep and large ventilation shafts using raise boring machine method. Buildings, 15(2), 287. https://doi.org/10.3390/buildings15020287

12.      Pinchiaroglio, L., Brino, L., Gallina, D., Gilli, P., Humbert, E., Lione, S., Parisi, M. E., & Turi, A. (2025). Drilling parameter analysis in deep and large diameter shaft excavation: The Avrieux ventilation shafts case. In Tunnelling into a Sustainable Future – Methods and Technologies, (pp. 146-160). CRC Press. https://doi.org/10.1201/9781003559047-146

13.      Mustafaev, O. B., & Djuraev, R. U. (2021). Improving the efficiency of rock destruction tools when drilling wells in difficult mining and geological conditions. International Journal of Emerging Trends in Engineering Research, 9(3), 321-328. https://doi.org/10.30534/ijeter/2021/08932021

14.      Zhukova, N. I., Kriuchkov, A. I., Zaichenko, S. V., & Smoliar, V. H. (2022). Assessment of energy consumption of drilling tools when drilling boreholes in carstified rock blocks. Scientific journal ‘Energy: Economics, Technology, Ecology’, (3). https://doi.org/10.20535/1813-5420.3.2022.271495

15.      Nazarov, A. Ye., Hankevych, V. F., Pashchenko, O. A., & Kiba, V. Ya. (2020). Reducing the energy consumption of borehole drilling with rotary-percussive machines. Geotechnical Mechanics, (150), 146-155. https://doi.org/10.15407/geotm2020.150.146

16.      Minieiev, S. P., Antonchyk, V. Ye., Hankevych, V. F., Livak, O. V., Kiba, V. Ya., Kuts, O. V., & Zakharova, D. R. (2022). Search for methods to increase the productivity of drilling boreholes in hard rock formations. Fundamental and applied problems of ferrous metallurgy, (36), 499-506. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-499-506

17.      Rossi, E., Saar, M. O., & Rudolf von Rohr, P. (2020). The influence of thermal treatment on rock–bit interaction: A study of a combined thermo–mechanical drilling concept. Geothermal Energy, 8, 16. https://doi.org/10.1186/s40517-020-00171-y

18.      CN112302700B (2025). Ventilation shaft for subway section tunnel and construction method thereof. Google Patents. Retrieved from https://patents.google.com/patent/CN112302700B/en

19.      Liu, Z., Song, Z., Cheng, S., Jing, G., Zhao, J., Chen, Y., & Zhao, L. (2023). Research on technology and equipment system of large diameter shaft drilling based on gravity slagging. Coal Science and Technology, 51(1), 272-282. https://doi.org/10.13199/j.cnki.cst.2022-1758

20.      Savage, M., Cardoe, J., Kueck, A., Huang, X., & Bomidi, J. (2023). Advancing drill bit design to counter challenges in hard rock applications using full-scale testing in basalt. GRC Transactions, 47, 1-12.

21.      Ye, H., Yu, H., He, S., Tian, L., Zheng, X., & Bu, C. (2024). Innovation and application of cluster edge buttons of DTH hammer drill bit in large-diameter geothermal well with high-strength rock. Applied Sciences, 14(23), 11184. https://doi.org/10.3390/app142311184

22.      Fang, Y., Wang, G., Ren, K., Deng, F., & Xu, H. (2025). Finite element analysis of shaft excavation stability using raise boring machine method in karst strata with multiple cavities. Buildings, 15(21), 3842. https://doi.org/10.3390/buildings15213842

• < Попередня
• Наступна >