МЕХАНИКА ЭФФЕКТИВНОГО РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ШАРОШЕЧНО-ЦЕПНЫМИ ДОЛОТАМИ
Аннотация
Лабораторными и аналитическими приемами исследований установлены и обоснованы основополагающие принципы конструирования высокопроизводительных комбинированных долот, а также рассмотрены ключевые аспекты механики элементарного акта разрушения горной породы с максимальным учетом ее механических свойств и оценкой влияния среды разрушения.
Разработана конструкция комбинированного цепного дискового долота с возможностью саморегулирования его рабочего органа и обеспечением значительной эффективности механизма разрушения разных по твердости горных пород. Аналитически и практически доказано, что под действием рабочего органа комбинированного долота в горной породе возникает напряжение сдвига, которое приводит к генерированию упругих волн разрушения, по мере распространения которых часть энергии тратится на осуществление работы разрушения, а другая ее часть, изменяя направление движения, рассеивается в массиве. Показано, что к параметрам волны, которые определяют процесс разрушения, следует отнести напряжение, интенсивность, длительность и спектральный состав. Установлено и формализовано наличие механизма распространения упругой волны в горной породе и его сопровождения непрерывным поглощением энергии средой и явлением дисперсии. Доказана достаточная технологичность комбинированных долот, особенно при условиях уменьшения коэффициента поглощения, уменьшения непродуктивных потерь, которые переводят энергию волны в тепло, увеличение отведения энергии из инструмента в породу.
Механизм поглощения энергии породой в значительной степени определяет характер процесса разрушения; при условиях значительного поглощения, даже при кратковременных нагрузках, процесс может считаться квазистатическим, если же поглощение энергии малое – сравнительно длительные нагрузки приводят к динамическому режиму разрушения.
Полученные результаты лабораторных и аналитических исследований являются базовыми для проектирования конструктивных характеристик отдельных узлов комбинированных долот. Данные по механике разрушения горных пород являются основой дальнейших исследовательских работ по разработке технологических мероприятий эксплуатации долот при условиях варьирования свойств массива и самой рабочей среды.
