Министерство образования и науки Российской федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Магнитогорский

государственный технический университет им. Г.И.Носова

факультет Горных технологий и транспорта

кафедра подземной разработки

месторождений полезных ископаемых

ТЕОРИЯ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД

Лабораторный практикум

для студентов специальности 130400, 130404, 130406

Магнитогорск

2010

Содержание

Введение…………………………………………………………………………
1. Механизм и основные закономерности разрушения породы при ударно-вращательном и вращательно-ударном бурении……………………………….
2. Механизм и основные закономерности разрушения породы при вращательном бурении………………………………………………………….
3. Алмазное бурение скважин………………………………………………….
4. Механизм и основные закономерности разрушения породы при шарошечном бурении……………………………………………………………
5. Механизм и основные закономерности разрушения породы при ударном бурении……………………………………………………………………………
6. Разрушение горных пород при взрывании……………………………………..
7. Электротермическое разрушение горных пород……………………………
8. Определение дробимости горных пород…………………………………….

ВВЕДЕНИЕ

Практические и лабораторные занятия по дисциплине «Теория разрушения горных пород» имеет цель помочь студентам ознакомиться со способами разрушения горных пород, теоретическим основам процесса разрушения и приобрести навыки проведения экспериментальных работ.

Задачей практических занятий по данной дисциплине является приобретение практических навыков и дополнение теоретических знаний по методам разрушения горных пород и связанных с этим процессом общих физических, химических и других закономерностей разрушения. Формирование у студентов знаний и умений по выбору рациональных способов разрушения горных пород в зависимости от их физико-механических свойств.

Настоящие указания содержат 8 работ по изучению характеристик способов разрушения и свойств горных пород.

Работа № 1 Механизм и основные закономерности разрушения породы при ударно-вращательном и вращательно-ударном бурении

Цель работы: Изучение механизма и закономерностей разрушения породы при ударно-вращательном и вращательно-ударном бурении.

1.1 Разрушение горных пород при ударно-вращательном бурении

При подземной добыче руд, а также на карьерах небольшой и средней производительности широкое распространение получили станки ударно-вращательного бурения с погружными пневмоударниками, у которых ударный и вращательный механизмы независимы, что позволяет создать на коронке большой крутящий момент. Коронка пневмоударника, находясь под большим осевым давлением и непрерывно вращаясь с большим крутящим моментом, лезвием срезает стружку породы. Кроме того, под действием поршня-бойка пневмоударника коронка наносит по забою скважины удары, разрушая породу, как при ударном бурении, и вызывая в породе трещинообразование, ослабляющее сопротивление породы резанию.

Чем крепче порода, тем меньше возможность ее резания и тем больше приближается механизм ее разрушения к обычному ударному.

Коронка для пневмоударного бурения (рис. 1.1) состоит из головной части 1, армированной твердосплавными вставками 2 и хвостовика 3. Тип коронки определяется числом лезвий, наличием опережающего лезвия, видом твердосплавной армировки. По числу лезвий наибольшее распространение получили трех- и четырехперые коронки диаметром 105, 125, 155 и 200 мм.

Коронка вращается вместе с пневмоударником. Вращение от пневмоударника коронке передается при помощи шпонки или шлицов.

Р

Рис. 1.1 Коронка для бурения погружными пневмоударниками

абочие лезвия коронок армируются призматическими или штыревыми твердосплавными вставками с углом приострения 110°. Коронки, в которых штыревые твердосплавные вставки имеют сферическую рабочую часть, называются одноразовыми. Они работают без переточек, находят применение только для бурения малоабразивных некрепких пород.

Буровой станок для подземных работ (рис. 1.2) состоит из пульта управления 1, вращательно-подающего механизма 2, на конце става штанг 3 находится пневмоударник 4. Подаваемый к пневмоударнику воздух проходит через автомасленку 5. Станок устанавливается на колонке 6.

Пневмоударник (рис. 1.3) состоит из цилиндрического корпуса 1, в котором помещается поршень-ударник 2. В задней части находится воздухораспределительная коробка 3, назначение которой - попеременно подавать сжатый воздух или воздушно-водяную смесь в рабочие камеры. Переходник 4 имеет конусную резьбу и служит для присоединения пневмоударника к штангам. В переднюю часть пневмоударника вставляется хвостовик коронки 5, который удерживается от выпадения шпонкой 6. Через выхлопные отверстия 7 отработанный сжатый воздух выбрасывается в атмосферу. Для удаления шлама с забоя скважины по каналам 8 на забой подается часть свежего воздуха или воздушно-водяной смеси.

Рис. 1.2 Буровой станок для подземных работ

Рис. 1.3 Пневмоударник

В качестве основного ударного инструмента станков применяют погружные пневмоударники. Поршень-ударник в пневмоударнике совершает поступательно-возвратные движения под действием давления сжатой воздушно-водяной смеси и с частотой 1500 уд./мин и более наносит удары по хвостовику долота.

Механизм и закономерности разрушения породы при бурении погружными пневмоударниками аналогичны закономерностям разрушения бурильными молотками, но имеют некоторые отличия в связи с особенностями их конструкции. В связи с тем, что энергия удара на единицу длины лезвия долота пневмоударника в среднем в два раза ниже бурильного молотка, удельный объем разрушения также существенно ниже.