Івано-Франківськ

Конспект лекцій

МЕХАНІКА ГІРСЬКИХ ПОРІД

Івано-Франківський національний технічний

університет нафти і газу

Кафедра буріння нафтових і газових свердловин

Васько І.С.

МВ ********-***-****

Рекомендовано Вченою Радою Івано-Франківського

національного технічного університету нафти і газу

для студентів спеціальностей

“Буріння”, “Видобування нафти і газу”,

“Проектування і спорудження нафтогазопроводів”

УДК 622.243.23

Васько І.С. Механіка гірських порід: Конспект лекцій. Івано-Франківськ: Факел, 2002. – 148 с.

Конспект лекцій складено згідно з програмою курсу “Механіка гірських порід” для студентів бакалаврату “Гірництво” (спеціальності “Буріння”, “Видобування нафти і газу”, “Проектування і спорудження нафтогазопроводів”), (протокол № 7 від 26 січня 1996 р.). Призначений для самостійної роботи студентів денної і заочної форм навчання при вивченні навчальної дисципліни. Розглянуто механічні властивості гірських порід з точки зору стійкості стінок гірничих виробок і їх руйнування при бурінні, робота і зношування породоруйнівного інструменту. Розглянуто основні задачі буримості гірських порід.

Рецензенти:

Волобуєв А.І. – канд. техн. наук, доцент кафедри буріння нафтових

і газових свердловин ІФНТУНГ;

Купер І.М. – – канд. техн. наук, заступник директора ЦНДЛ

ВАТ “Укрнафта”.

УДК 622.243.23

Васько І.С. Механіка гірських порід: Конспект лекцій. Івано-Франківськ: Факел, 2002. – 148 с.

Конспект лекцій складено згідно з програмою курсу “Механіка гірських порід” для студентів бакалаврату “Гірництво” (спеціальності “Буріння”, “Видобування нафти і газу”, “Проектування і спорудження нафтогазопроводів”), (протокол № 7 від 26 січня 1996 р.). Призначений для самостійної роботи студентів денної і заочної форм навчання при вивченні навчальної дисципліни. Розглянуто механічні властивості гірських порід з точки зору стійкості стінок гірничих виробок і їх руйнування при бурінні, робота і зношування породоруйнівного інструменту. Розглянуто основні задачі буримості гірських порід.

Рецензенти:

Волобуєв А.І. – канд. техн. наук, доцент кафедри буріння нафтових

і газових свердловин ІФНТУНГ;

Купер І.М. – – канд. техн. наук, заступник директора ЦНДЛ

ВАТ “Укрнафта”.

Голова навчально-методичного об’єднання

спеціальності “Буріння” Я.С.Коцкулич

Завідувач кафедри буріння

нафтових і газових свердловин Я.С.Коцкулич

Голова експертно-рецензійної

комісії університету І.В.Костриба

Нормоконтролер О.Г.Гургула

Коректор Н.Ф.Будуйкевич

Дане видання – власність ІФДТУНГ. Забороняється тиражування та розповсюдження.

Л Е К Ц І Я 1

Предмет і методи дисципліни “Механіка гірських порід”

Будь-яка область сучасної техніки і технології повинна мати відповідні науково-теоретичні основи. Теоретичними основами гірничої справи є гірнича наука.

Згідно визначення академіка М.В. Мельникова “під гірничою наукою розуміється сукупність знань:

а) про природні умови залягання родовищ корисних копалин і фізичні явища, що відбуваються в товщі гірських порід при спорудженні гірничих виробок;

б) про технологічні способи видобутку і збагачення корисних копалин;

в) про організацію виробництва, котра забезпечить економічну і безпечну розробку родовищ”.

Виходячи з уявлень, що поділ усіх галузей науки на фундаментальні і прикладні є відносним і умовним, механіку гірських порід слід розглядати як прикладний розділ механіки взагалі; в той же час вона є одним з фундаментальних розділів гірничої науки. Однією з фундаментальних частин гірничої науки як системи знань, на якій базується технологія гірничого виробництва, є фізика гірських порід і процесів. Механіка гірських порід є складовою частиною фізики гірських порід і процесів.

Механіка гірських порід – це наука про міцність, стійкість і деформування гірських порід, гірничотехнічних об’єктів і споруд в полі природних і спричинених гірничими роботами сил гірського тиску а також про процеси механічного руйнування гірських порід.

Є ще одне визначення наукової дисципліни “Механіка гірських порід”.

Це наука про механічні властивості гірських порід, закономірності їх зміни при дії тих чи інших факторів.

Деякі фахівці, зокрема академік Турчанінов, вважають, що коло питань, пов’язаних з руйнуванням гірських порід слід відносити до розділу фізики руйнування гірських порід. Однак, ми будемо в курсі “Механіка гірських порід” розглядати і теоретичні основи руйнування порід.

Основним об’єктом вивчення механіки гірських порід є гірська порода, а точніше – механічні процеси, що відбуваються в масиві гірських порід.

За геологічним словником гірські породи – це природні мінеральні агрегати певного складу і будови, котрі утворюють в земній корі самостійні тіла.

В літературі зустрічається таке визначення: гірські породи – це багатокомпонентні гетерогенні системи, котрі містять тверду, рідку і газоподібну фази..

В свою чергу, мінерали – це природні речовини приблизно однорідні за хімічним складом і фізичними властивостями, що є продуктами фізико-хімічних процесів у земній корі.

Переважна більшість мінералів – тверді кристалічні тіла. Рідше вони можуть бути аморфними.

Механіка гірських порід досить специфічна наука, яка відрізняється від інших розділів класичної механіки. Це зумовлено насамперед особливостями гірських порід, механічні властивості яких досить неоднакові, а ступінь неоднорідності значно вищий, ніж для окремих кристалів, полімерних матеріалів, інших твердих тіл. По-друге, механічні і геометричні схеми задач механіки гірських порід суттєво відрізняються від схем класичних задач теорій пружності, пластичності, типових задач будівельної механіки, машинобудування та інших суміжних областей науки.

Як правило, в механіці гірських порід доводиться розглядати тримірні (об’ємні) задачі, котрі не завжди припустимо і можливо зводити до плоских задач теорії пружності, тим більше, що деформації гірських порід лише в обмеженому діапазоні відповідають закономірностям теорії пружності. Суттєву роль в ряді задач, що стоять перед механікою гірських порід, відіграють реологічні процеси, тобто процеси, пов’язані з деформаціями порід в часі. На кінець, механіка гірських порід стикається з широким класом задач, що вивчають деформування масивів порід не лише за межами пружних і пластичних деформацій, але і після розриву суцільності порід в процесі деформування масивів. Задачі такого типу зазвичай не зустрічаються в інших розділах механіки і характерні насамперед саме для механіки гірських порід.

В зв’язку з цим, загальна методологія механіки гірських порід полягає в широкому використанні і аналізі натурних спостережень з одночасним залученням методів і прийомів моделювання і аналітичних досліджень на базі теоретичних положень з основних розділів сучасної механіки, математичних і фізичних аналогій.

Дата добавления: 2014-01-11