Енергоємність руйнування гірських порід при динамічному втискуванні

Скачкоподібність розвитку форм руйнування породи зумовлює немонотонне збільшення об’єму зони руйнування та енергоємності руйнування породи із збільшенням енергії удару. З рис. 29 видно, при переході від першої форми руйнування до другої (Т₁–Т₂) спостерігається суттєве зростання зони руйнування. Подальше збільшення енергії від Т₂ до Т₂^’ не дає відчутної зміни об’єму лунки, і лише при Т₁ > Т₂^’ знову спостерігається зростання об’єму руйнування, пов’язане із появою проміжних форм руйнування в області Т₂^’–Т₃. Формування третьої форми руйнування зумовлює стабілізацію об’єму руйнування (область Т₃^’–Т₄ ) і т.д.

Енергоємність руйнування породи прямо пропорційна енергії удару і обернено пропорційна об’єму руйнування, тобто

. (112)

Залежність A_V від Т_к також показана на рис. 29, з якого видно, немонотонна зміна об’єму лунки зумовлює наявність мінімумів і максимумів на кривій енергоємності. Із зростанням енергії удару кожен наступний мінімум максимум нижчий за попередні, тобто в цілому із збільшенням енергії удару спостерігається тенденція до зменшення енергоємності динамічного руйнування гірських порід.

Перший мінімум на кривій енергоємності відповідає утворенню другої форми руйнування. Другий мінімум відповідає утворенню третьої форми руйнування. Стабілізація об’єму руйнування після утворення другої і третьої форм руйнування спричинює появу максимумів на кривій енергоємності руйнування порід.

Характерну зміну енергоємності руйнування порід можна пояснити з точки зору енергетичних законів Ріттінгера і Кірпічева. Спостереження показали, що по мірі розвитку тієї чи іншої форми руйнування (області Т₁–Т₂ , Т₂^’–Т₃ , Т₃^’–Т₄ ) збільшується розмір уламків і зменшується відношення об’ємів дрібно роздробленої породи і великих уламків, тобто спостерігається зменшення дисперсності зруйнованої породи, що і є причиною зменшення енергоємності її руйнування. В областях стабілізації об’єму руйнування (області(область Т₂ –Т₂^’, Т₃–Т₃^’) із збільшенням енергії удару додаткова енергія витрачається на підвищення дисперсності зруйнованої породи без суттєвого збільшення загального об’єму руйнування. В цих областях енергоємність руйнування породи зростає. В цілому ж по мірі збільшення енергії удару має місце тенденція до зменшення дисперсності зруйнованої породи, що і є причиною загального зменшення енергоємності.

Вивчення енергоємності руйнування гірських порід показує, що при бурінні слід намагатися збільшити енергію кожного одиничного контакту елементів озброєння долота з породою. Цей напрям оптимізації процесу руйнування порід реалізується шляхом збільшенням підведеної до долота енергії і удосконаленням породоруйнуючих інструментів.

Дата добавления: 2014-01-11