Влияние угловой зоны забоя на сопротивление породы внедрению породоразрушающего инструмента

Abstract

Рассмотрены вопросы разрушения горных пород пор одоразрушающим инструментом при наличии вертикальной поверхности обнажения. Аналитически уст ановлен характер изменения податливости породы в зави симости от удаления от стенки скважины (контактная задача в плоской постановке для упругого основания скважины при воздействии на забой скважины системы из двух штампов, расположенных относ ительно оси симметрии скважины). Показано, что характерно увеличени е внедрения системы штампов вблизи оси симметрии скважины (эффект взаимного влияния) и его ре зкое снижение вблизи стенок скважины. Эти эффекты проявляются тем сильнее, чем меньше отношение ширины штампа к размеру скважины. Полученные зависимости по дтверждены результатами экспериментов по определению влияния угловой зоны забоя на сопротивление породы внедрению. Полученные теоретические зависимости качестве нно отражают реальный характер изменения сопротивления забоя при наличии верт икальной поверхности обнажения. Это позволяет учесть ее влияние на износ перифери йных резцов в математических моделях износа породоразрушающего инструмента путем увеличения на коэффициент модуля упругости породы в зоне работы периферийного резца.

Розглянуті питання руйнування гірських порід породоруйнувальним і нструментом за наявності вертикальної поверхні ог олення. Аналітично встановлений характер зміни податливості породи залежно від віддалення від стінки свердловини (ко нтактна задача в плоскій постановці для пружної підстави свердловини при дії на забій свердловини системи з двох штампів, розташованих щодо осі симетрії свердловини). Показано, що характерним є збільшення вкорінення системи штампів поблизу осі симетрії свердловини (ефект взаємного впливу) і його різке зниження поблизу стінок свердловини. Ці ефекти виявляються тим сильніше, чим менше відношення ширини штампу до розміру свердловини. Одержані теоретичні залежності якісно відображають реальний характер зміни опору забою за ная вності вертикальної поверхні оголення. Це дозволяє врахувати її вплив на знос периферійних різців в математичних моделях зносу породоруйнувального інструменту шляхом збільшення на коефіцієнт модуля пружності породи в зоні роботи периферійного різця.

Problems of rock breaking by rock breaking tools when there is a vertical surface of the seam outcrop are considered. Character of the rock yielding changes depending on distance from the hole wall was analytically defined (2D contact task for the rigid foundation of the hole under impact of two stamp system [the stamps are symmetrically located in the hole axis] on the borehole bottom). The author states that it is characteristic for the stamp system cutting in to be increased nearby the hole symmetry axis (effect of mutual impact) and to be sharply declined nearby the hole walls. These effects are the stronger the less is ratio of the stamp width to the hole size. These dependencies were proved by experiments on defining dependencies between angular zone of the face and rock resistance to intrusion. The obtained theoretical dependencies qualitatively reflect real character of the face resistance changes when there is a vertical surface of the seam outcrop. The findings allows to take into account impact of vertical surface of the seam outcrop on wear of peripheral cutters in mathematical models of the rock breaking tools wear by way of increasing coefficient of the rock hardness module in zone of peripheral cutter operation.