Влияние горного давления на отбойку породы

Содержание

Задание

Цель курсовой работы

Введение

Основные теоретические положения

Расчётная часть

Заключение

Список литературы

Цель курсовой работы

Основная цель курсовой работы заключается в практическом закреплении знаний в области теории и практики расчета. В процессе выполнения курсовой работы приобретаются навыки расчета мощности за

трачиваемой на разрушение горных пород инструментом режуще-скалывающего действия. Кроме того получается опыт работы с научно-технической литературой по соответствующей тематике, который в дальнейшем будет полезен после окончания ВУЗа.

Введение

На процесс механического разрушения пород оказывают влияние целый ряд факторов, к числу которых относятся характер нагружения инденторов, форма индентора и образование продуктов разрушения.

Влияние, характера нагружения индентора. По характеру действия в общем случае нагружение индентора может быть статическим и динамическим.

При статическом внедрении индентора действует медленно нарастающая или постоянная по величине нагрузка, от уровня которой, как было показано ранее, зависит конечный эффект вдавливания индентора.

Динамическое внедрение происходит при воздействии на индентор быстронарастающей по величине за сравнительно короткий промежуток времени нагрузки, при которой существенное значение приобретают силы инерции в разрушаемом массиве породы.

Динамические нагрузки в процессах разрушения горных пород при бурении скважин играют большую роль, как при ударно-вращательном способе бурения, так и при вращательном. Однако существуют способы, в которых главную роль играют статические нагрузки (задавливание ПРИ).

Основными параметрами, характеризующими действующие нагрузки при внедрении индентора, определяющими скорость деформации породы и конечные результаты процесса её разрушения, являются время нагружения, скорость нагружения (или скорость соударения индентора с породой) и величина создаваемой нагрузки, статической или динамической.

Время нагружения t характеризует период контакта индентора с породой, в течение которого нарастающая нагрузка достигает максимальной величины, вызывающей деформацию породы.

При статическом вдавливании время нагружения колеблется от 1,5 до 4 мин. При динамическом внедрении оно составляет 5,0-0,3510-4 с.

Скоростью нагружения VH является скорость нарастания нагрузки от нуля до максимума и, соответственно, напряжений в породе при вдавливании индентора, при котором происходит разрушение образца в некотором объёме

,

где VH - скорость нагружения, Па/с; σ - напряжение, возникающее в породе при вдавливании индентора, Па; tH - время нарастания напряжения до критического значения или время нагружения, с.

Скорость соударения индентора с породой Vc характеризует скорость встречи индентора с поверхностью образца породы при его перемещении (падении) или конечную скорость падения груза. При этом может перемещаться (падать с некоторой высоты) сам индентор или по нему наносит удар падающий груз-боёк. Измеряется этот параметр в м/с.

При исследованиях влияния этого фактора скорость соударения индентора с породой в некоторых опытах достигала >50 м/с. В практике бурения скважин она составляет значительно меньшую величину.

Влияние скорости нагружения при динамическом внедрении индентора сказывается, прежде всего, на проявлении ряда свойств и эффективности разрушения горных пород. Исследованиями установлено, что механические свойства горных пород (твёрдость, пластичность и др.), находящихся в любом напряженном состоянии, зависят от скорости деформирования (рис.1).

В пределах небольших скоростей соударения (от 0 до 5 м/с) влияние этого фактора на конечные результаты внедрения индентора практически не отличаются от случая статического вдавливания. При более значительных скоростях соударения многие показатели существенно меняются имея оптимальные значения: величина деформации породы и глубин лунки h разрушения достигают максимума только при определённых значениях скорости соударения (в рассмотренном случае - около 10 м/с) твёрдость на вдавливание индентора Рв и объёмная удельная работа разрушения АУ0Б с ростом скорости соударения Vc возрастают до какого-то момента медленно и далее довольно резко; коэффициент пластичности Кпл c ростом скорости соударения быстро уменьшается (для мрамора при 40 м/с он становится равным единице), как показано на рис. 1.

Рис. 1. Графики изменения свойств пород в зависимости от скорости нагружения индентора: 5 - упругая деформация породы; h - глубина лунки разрушения; т - время контакта индентора с породой; Кп - коэффициент пластичности; Рш - твердость пород при вдавливании штампа; Р0 - предел текучести породы; Av - объемная удельная работа, затрачиваемая на разрушение породы (по данным ЛА Шрейнера и др.)

Отсюда видно, что эффективное разрушение породы возможно при условии, если время контакта индентора с породой будет соответствовать времени, в течение которого напряжения в породе достигнут критической величины и наступит её разрушение. В противном случае разрушение породы может не произойти или произойдёт только частично. Энергоёмкость процесса при этом возрастёт.

Причиной изменения параметров некоторых механических свойств горных пород и конечных результатов при внедрении индентора, в зависимости от скорости деформации, многие исследователи видят в протекании в материале при нагружении, согласно теории акад. В.Д. Кузнецова, двух процессов: упрочнения и разупрочнения, или "отдыха".

Когда происходит упрочнение наблюдается рост всех сопротивлений деформации твёрдого тела. В процессе "отдыха" эти сопротивления снижаются, на что необходимо некоторое время. Это определяется скоростью деформации. Степень влияния отдыха зависит от температуры, продолжительности процесса разрушения и величины предшествующего упрочнения.

Упрочнение материала при деформации связывается с искажением кристаллической решётки, что вызывает затруднение в сдвигообразовании. При динамическом нагружении эти искажения нарастают быстрее, чем при статическом. Такие искажения частично исчезают в результате "отдыха", но чем меньше время действия напряжения или выше скорость нагружения, тем в меньшей степени снимаются искажения, возникающие в кристаллических решётках, и тем больше сопротивление породы разрушению. Иными словами, при больших скоростях нагружения разупрочнение не успевает протекать полностью, как это имеет место при статическом (медленном) нагружении, и сопротивление породы разрушению возрастает.

Влияние характера и силы нагружения на эффективность разрушения пород носит также вполне закономерный характер, как было отмечено ранее, выражающееся определённой зависимостью.

При действии статической нагрузки, зависимость эффективности РГП от величины Р имеет нелинейный скачкообразный характер.

 Скачать реферат