Экспериментальные исследования влияния зоны предразрушения на прочность горной породы при резании
Influence of a zone of predestruction on power indicators of destruction of strong rocks is investigated. It is established, that at repeated cutting of sandstone at the expense of interaction of cracks of a zone of predestruction of size power indicators of destruction appreciably decrease.
Saved in:
| Published in: | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
|---|---|
| Date: | 2009 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2009
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/20944 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Экспериментальные исследования влияния зоны предразрушения на прочность горной породы при резании / И.А. Свeшников, А.Л. Майстренко, С.Д. Заболотный, Е.П. Виноградова // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2009. — Вип. 12. — С. 98-102. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859609231392505856 |
|---|---|
| author | Свешников, И.А. Майстренко, А.Л. Заболотный, С.Д. Виноградова, Е.П. |
| author_facet | Свешников, И.А. Майстренко, А.Л. Заболотный, С.Д. Виноградова, Е.П. |
| citation_txt | Экспериментальные исследования влияния зоны предразрушения на прочность горной породы при резании / И.А. Свeшников, А.Л. Майстренко, С.Д. Заболотный, Е.П. Виноградова // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2009. — Вип. 12. — С. 98-102. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| description | Influence of a zone of predestruction on power indicators of destruction of strong rocks is investigated. It is established, that at repeated cutting of sandstone at the expense of interaction of cracks of a zone of predestruction of size power indicators of destruction appreciably decrease.
|
| first_indexed | 2025-11-28T10:09:21Z |
| format | Article |
| fulltext |
Выпуск 12. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
98
Рис. 1. Схема образования целика породы
при взаимодействии двух инденторов
3. Новый инструмент, оснащенный АТП, для бурения шпуров под анкерное крепление/
И.А. Свешников, В.Г. Красник, С.Д. Заболотный, С.В. Смекаленков // Інструмент. світ.
– 2002. – № 4. –С. 8–9.
4. ТУ 88. Украина 90. 1244-91. Пластины алмазно-твердосплавные для режущего инстру-
мента. Технические условия. – К., 1991. – 24 с.
5. Смекаленков С.В., Красник В.Г. Область применения резцов вращательного бурения,
оснащенных алмазно-твердосплавными пластинами // Уголь Украины. – 1996 – № 1. –
С. 21–22
6. СТП 28.5 05417377 100 2003. Метод оценки износостойкости алмазно-твердосплавных
пластин. Стандарт предприятия. – К., 2003. – 10 с.
Поступила 10.06.09
УДК 622.24.051
И. А. Свeшников, А. Л. Майстренко, доктора технических наук,
С. Д. Заболотный, Е. П. Виноградова
Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ЗОНЫ
ПРЕДРАЗРУШЕНИЯ НА ПРОЧНОСТЬ ГОРНОЙ ПОРОДЫ
ПРИ РЕЗАНИИ
Influence of a zone of predestruction on power indicators of destruction of strong rocks is in-
vestigated. It is established, that at repeated cutting of sandstone at the expense of interaction of
cracks of a zone of predestruction of size power indicators of destruction appreciably decrease.
При резании прочных горных пород твердосплавными резцами большое значение име-
ет их взаимодействие. Можно предположить, что при их взаимодействии значительно сни-
зится прочность массива породы и,
соответственно, энергоемкость ее
разрушения. В процессе взаимодействия
системы инденторов резцов РП-221 при
обосновании оптимального шага резания Топт
значительно снижается энергоемкость
разрушения породы. При этом в процессе
блокированного резания расположенный
между двумя соседними резцами целик поро-
ды разрушается без дополнительного
приложения энергии, за счет взаимодействия
трещин предразрушения (рис. 1).
Ранее экспериментально были исследованы зависимости глубины зоны предразруше-
ния Вз.п от глубины резания hр с использованием разработанной в ИСМ НАН Украины мето-
дики люминесцентного анализа трещин зоны предразрушения. Зависимости глубины зоны
предразрушения от глубины резания резцами РП-221 теребовлянского песчаника и изотроп-
ного оптического стекла БК-8 показаны на рис.2. Стекло моделировало упруго-хрупкие по-
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
99
Рис. 4. Общий вид стенда на
базе поперечно-строгального
станка 7В36
роды типа гранита или кварцита. Образец стекла с резом глубиной 2 мм и зоной предразру-
шения 10 мм изображен на рис.3.
1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
5
10
15
20
25
Вз.п., мм
h р, мм
1
2
Рис. 2. Зависимости глубины зоны предразрушения В з.п. от глубины резания hр:
1 требовлянский песчаник, 2 оптическое стекло БК – 8
Рис. 3. Образец стекла с резом глубиной 2 мм и зоной предразрушения 10 мм
При этом зону предразрушения в стекле определялась визуально, а в песчанике по
разработанной в ИСМ НАН Украины методике с использованием люминофоров ЛЖ-6 НИИ
монокристаллов НАН Украины.
Для моделирования условий резания использовали стенд на базе поперечно-
строгального станка 7В36 (рис.4) со следующими
техническими характеристиками:
Длина хода ползуна, мм 300–700
Скорость резания, м/с 0,230 (15 ходов в 1 мин.)
Поперечная подача стола на
двойной ход ползуна, мм 3,2
Максимальные размеры образца породы, мм 830х450х700
Мощность электродвигателя, кВт 5,5
Как видно из рис. 1, 2, глубина зоны предразрушения
Вз.п в 23 раза превышает глубину резания hр.
Для исследования влияния зоны предразрушения на
энергетические показатели разрушения горных пород исполь-
зовали автоматическую гостированную установку УМПГ-3
(рис. 5) и описанный стенд на базе поперечно-строгального
станка 7В36.
Для экспериментальных исследований применяли призматические штабики размером
5х5х15 мм из твердого сплава ВК6В, которые устанавливались в резцедержатель стенда под
углом 15º к плоскости резания, а также, блок теребовлянского песчаника размером
150х100х50 мм и прочностью 60 МПа, который устанавливали на стол установки УМГП-3.
Перед началом исследований поверхность блока прошлифовали алмазным инстру-
ментом, во избежание появления трещин при распиловке алмазной пилой. Затем производи-
hр
Взп
Выпуск 12. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
100
Рис. 5. Общий вид установки УМГП-3
ли вдавливание твердосплавного пуансона диаметром 10 мм с плоским торцом в блок поро-
ды на установке УМГП-3 в 10 точках. При этом определяли нагрузку, соответствующая пре-
делу упругости Ру (кН), деформацию упругую εу и максимальную εг (мм), работу упругих
сил Ау и общую работу разрушения Аобщ.
В результате анализа диаграмм внедрения
штампа в породу определили все физико-
механические характеристики породы: предел
упругости σу (МПа) песчаника и его контактная
прочность Рк (МПа). Отношением А общ/Ау
определили коэффициент пластичности. При этом
параметры внедрения штампа в шлифованную
поверхность блока приняли за исходные.
Затем, в режиме полублокированного
резания снимали 10-11 слоев породы при глубине
резания 1, 2 и 3 мм. После снятия каждого слоя
породы на установке УМГП-3 в 10 точках
определяли указанные выше параметры.
Данные экспериментальных исследований
приведены в табл. 14 и показаны на рис. 6.
Таблица 1. Физико-механические параметры разрушения песчаника при глубине реза-
ния инструмента hр = 1мм
Прочностные параметры Энергетические параметры Суммарная толщина сре-
заемого слоя породы Н,
мм
Предел уп-
ругости σу,
МПа
Контактная
прочность Рк,
МПа
Работа упру-
гих сил Ау,
кДж
Общая работа
разрушения,
Аобщ, кДж
0 (исходные физико-
механические параметры
породы )
3230 5070 308,20 508,36
1 2160 3200 265,24 259,0
2 2033 2533 218,00 233,0
3 1830 2600 207,55 222,06
4 1700 2320 158,83 187,5
5 1650 2200 118,33 142,5
6 1590 2300 201,79 187,6
7 1490 2330 158,32 219,23
8 1400 2100 147,23 187,3
9 1390 2050 135,15 118,0
10 1350 2100 126,57 118,52
Таблица 2. Физико-механические параметры разрушения песчаника при глубине реза-
ния инструмента hр = 2 мм
Прочностные параметры Энергетические параметры Суммарная тол-
щина срезаемого
слоя породы Н,
мм
Предел упруго-
сти σу, МПа
Контактная
прочность Рк,
МПа
Работа упругих
сил Ау, кДж
Общая работа
разрушения
Аобщ, кДж
0 (исходные фи-
зико-
механические
параметры по-
роды )
3230,0 5070,0 308,24 508,35
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
101
2 2100,0 2833,33 205,0 340,10
4 1900,0 2920,0 177,25 340,10
6 1780,0 2425,0 182,84 301,60
8 1733,0 2530,0 159,33 165,20
10 1770,0 2480,0 149,23 171,0
12 1633,0 2440,0 139,80 154,87
14 1620,0 2410,0 175,97 256,58
16 1540,0 2030,0 117,27 189,16
Таблица 3. Физико-механические параметры песчаника при глубине резания инстру-
мента hр = 3мм
Прочностные параметры Энергетические параметры Суммарная тол-
щина срезаемого
слоя породы Н,
мм
Предел упруго-
сти σу, МПа
Контактная
прочность Рк,
МПа
Работа упругих
сил Ау, кДж
Общая работа
разрушения
Аобщ,, кДж
0 (исходные фи-
зико-
механические
параметры поро-
ды)
3230,0 5070,0 308,24 508,35
3 2450,0 3000,0 188,70 266,67
6 1966,0 2700,0 191,0 261,68
9 1128,0 1400,0 151,07 202,48
12 2130,0 2798,0 60,84 74,48
15 2515,0 2800,0 151,07 202,48
18 1849,0 2316,0 183,0 271,73
21 1700,0 2750,0 117,91 220,0
24 1914,30 2257,0 105,55 165,780
Таблица 4. Обобщенные показатели разрушения при резании песчаника требовлянско-
го месторождения
Вычисленная
величина в % к
исходной
Предел упруго-
сти σу, МПа / %
Контактная
прочность Рк,
МПа / %
Работа упругих
сил Ау, кДж / %
Общая работа
разрушения
Аобщ, кДж / %
Исходные физи-
ко-механические
параметры блока
песчаника
3230/
100
5070/
100
308/
100
508/
100
В процессе мно-
гократного реза-
ния : при hр=1
мм
2160 1350/
67 42
3200 2100/
63 41
265 126/
86 41
259 118/
51 23
hр=2 мм 2100 1540/
65 48
2833 2030/
56 40
205-117/
67-38
340 189/
67 37
hр=3 мм 2450 1914/
76 59
3000 2257/
59 45
189 105/
61 34
266 165/
52 32
Выпуск 12. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
102
0 2 4 6 8 10
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
уy, Рк, Ау, Аобщ
Н, мм
1
2
3
4
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
0
1000
2000
3000
4000
5000
H, мм
у
y
, Р
к
, А
y
, А
общ
1
2
3
4
0 5 10 15 20 25
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
H, мм
у
y
, Р
к
, А
y
, А
общ
1
2
34
а б в
Рис. 6. Зависимости физико-механических параметров разрушения песчаника при глубине
резания инструмента а – hр = 1 мм;б – hр = 2 мм;в – hр = 3 мм от количества снимаемых
слоев:1 σy, МПа , 2 Рк, МПа, 3 А у, кДж, 4 Аобщ, кДж
Как следует из приведенных в таблицах и графиках данных, при многократном реза-
нии песчаника за счет взаимодействия трещин зоны предразрушения прочностные и энерге-
тические показатели разрушения значительно снижаются, следовательно, при разрушении
массива породы резцами РП-221 необходимо экспериментально обосновать оптимальный
шаг резания, при котором происходит активное взаимодействие трещин зоны предразруше-
ния и целик породы будет разрушаться при минимальной энергоемкости.
Поступила 10.06.09
УДК 622.24.053
А. А. Кожевников1, д-р техн. наук; Ю. Л. Кузин1, канд.техн.наук; А. А. Гриняк2
1Национальный горный университет, г. Днепропетровск, Украина
2Правобережная геологоразведочная экспедиция, г. Фурсы, Украина
ВЛИЯНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПОДПОРА НА ОСЕВУЮ НАГРУЗКУ
The change of hydraulic pressure in connection with the increase of thickness of wall of bor-
ing column in lower part is considered. The analysis of formula showed that constituent from the
difference of areas of column and boring pipes represents insignificant part.
При циркуляции промывочной жидкости на бурильную колонну воздействуют силы,
обусловленные гидравлическим подпором. При бурении глубоких скважин, бурильной ко-
лоной большой массы, выталкивающая сила потока промывочной жидкости уменьшает эту
массу и соответственно осевую нагрузку на породоразрушающий инструмент, создаваемую
бурильной колонной. В [1] определены силы гидравлического подпора, обусловленные по-
терями напора в колонковой трубе в результате наличия керна, в зазоре между колонковой
трубой и стенками скважины, а также в бурильной колонне.
Для увеличения осевой нагрузки, и жесткости низа бурильной колонны предложено
использовать бурильные трубы с увеличеной толщиной стенки [2]. Однако в этом случае
возникает вероятность повышения гидравлического подпора, что может снизить эффект от
применения таких труб.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-20944 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | XXXX-0065 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-28T10:09:21Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Свешников, И.А. Майстренко, А.Л. Заболотный, С.Д. Виноградова, Е.П. 2011-06-13T05:54:22Z 2011-06-13T05:54:22Z 2009 Экспериментальные исследования влияния зоны предразрушения на прочность горной породы при резании / И.А. Свeшников, А.Л. Майстренко, С.Д. Заболотный, Е.П. Виноградова // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2009. — Вип. 12. — С. 98-102. — рос. XXXX-0065 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/20944 622.24.051 Influence of a zone of predestruction on power indicators of destruction of strong rocks is investigated. It is established, that at repeated cutting of sandstone at the expense of interaction of cracks of a zone of predestruction of size power indicators of destruction appreciably decrease. ru Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения Экспериментальные исследования влияния зоны предразрушения на прочность горной породы при резании Article published earlier |
| spellingShingle | Экспериментальные исследования влияния зоны предразрушения на прочность горной породы при резании Свешников, И.А. Майстренко, А.Л. Заболотный, С.Д. Виноградова, Е.П. Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| title | Экспериментальные исследования влияния зоны предразрушения на прочность горной породы при резании |
| title_full | Экспериментальные исследования влияния зоны предразрушения на прочность горной породы при резании |
| title_fullStr | Экспериментальные исследования влияния зоны предразрушения на прочность горной породы при резании |
| title_full_unstemmed | Экспериментальные исследования влияния зоны предразрушения на прочность горной породы при резании |
| title_short | Экспериментальные исследования влияния зоны предразрушения на прочность горной породы при резании |
| title_sort | экспериментальные исследования влияния зоны предразрушения на прочность горной породы при резании |
| topic | Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| topic_facet | Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/20944 |
| work_keys_str_mv | AT svešnikovia éksperimentalʹnyeissledovaniâvliâniâzonypredrazrušeniânapročnostʹgornoiporodyprirezanii AT maistrenkoal éksperimentalʹnyeissledovaniâvliâniâzonypredrazrušeniânapročnostʹgornoiporodyprirezanii AT zabolotnyisd éksperimentalʹnyeissledovaniâvliâniâzonypredrazrušeniânapročnostʹgornoiporodyprirezanii AT vinogradovaep éksperimentalʹnyeissledovaniâvliâniâzonypredrazrušeniânapročnostʹgornoiporodyprirezanii |