Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Исследование механизма разрушения соляных горных пород резцовым инструментом Харламова, Нелли Артемьевна

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Харламова, Нелли Артемьевна. Исследование механизма разрушения соляных горных пород резцовым инструментом : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 05.15.11 / Пермск. гос. техн. ун-т.- Пермь, 1998.- 22 с.: ил. РГБ ОД, 9 98-3/2157-1

Введение к работе

Актуальность темы. Проблема уменьшения энергоемкости и выхо-;а мелких классов руды при разрушении соляных пород относится к і числу важнейших, от решения которой в значительной степени за-:исит эффективность горных работ, снижение потерь калия при добы-:е и переработке, уменьшение негативного воздействия техногенных роцессов на окружающую среду (в частности уменьшение пылеобразо-;ания).

В настоящее время.недостаточно разработаны и физически обос-ованы методы определения аффективных параметров разрушения. Для :х разработки необходимо выполнение определенной программы иссле-дваний, в том числе изучение механизма зарождения и распростра-:ения трещин в литологических разностях соляных пород, характери-ущихся неоднородностью распределения напряжений как из-за их шиминеральности и наличия дефектов структуры, так и из-за лояльного действия нагрузки. Это позволит углубить представления о рироде разрушения среды под воздействием резцового инструмента; определить условия его эффективной работы и на основе полученных анных разработать рекомендации по совершенствованию схемы реза-ия соляных пород исполнительными органами комбайнов. Таким обра-ом, актуальность темы диссертационной работы очевидна.

Тема диссертации соответствует научной направленности работ вфедры РМПИ ИГТУ по проблеме разрушения соляных горных пород.

Цель работы: разработка рациональных параметров резания и етода оценки геометрических параметров резца, обеспечивающих меньшение энергоемкости разрушения и выхода мелких классов руды ри выемке ее комбайнами.

Основная идея заключается в том, что для анализа механизма азрушения, определения локализации и распределения трещин, воз-икающих под воздействием резца в соляной породе, а также для ценки энергоемкости процесса и степени диспергирования впервые спользованы показатели удельной поверхности разрушения и повреж-аемости границ зерен, а также определяемые экспериментально ме-одом индентирования значения трещиностойкости соляных пород, .онкретные значения этих показателей, а также значения энергоем-:ости разрушения и гранулометрического состава руды (по результа-ам стендовых испытаний) являются основанием для выбора глубины и ага схемы перекрестного резания (СПР), а также для оценки опти-

мальных геометрических параметров резца для этой схемы. Задачи исследований:

изучить природные элементы структуры.соляных пород, влияющие на выход мелких классов и энергоемкость разрушения, обосновать количественный критерий оценки разрушения;

разработать метод определения удельной поверхности разрушения ;

исследовать механизм разрушения при динамическом (ударном), статическом и комбинированном воздействии резца на соляные породы;

определить трещиностойкость соляных пород;

провести приближенные к производственным стендовые испытания резания блоков соляных пород двумя типами резцов*клиновым и штыревым,с целью оценки энергоемкости разрушени и выхода мелких классов руды;

обосновать новую схему резания, провести ее стендовые испытания, определить параметры эффективного резания, а также разработать метод оценки оптимальных геометрических параметров резца для новой схемы резания.

Общая методика исследований. Для решения поставленных в диссертационной работе задач использовался комплексный метод исследований, включающий в себя анализ литературных материалов, разработку аппаратуры и методики испытаний, проведение теоретических и экспериментальных, лабораторных и натурных исследований. При обработке экспериментального материала использовались методы математической статистики.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

  1. Величина удельной поверхности разрушения позволяет оценить интенсивность трещинообразования вокруг "следа" от резца. Зависимость удельной поверхности разрушения от расстояния до поверхности следа можно аппроксимировать экспоненциальной зависимостью. Параметры аппроксимации зависят от наличия в породе специфических структурных элементов и способов воздействия резца.

  2. Клиновый инструмент обеспечивает ориентированный эффект разрушения. Локализация и характер распределения трещин от клинового инструмента в отработанном слое позволяют использовать перекрестную схему резания (с точки зрения уменьшения энергоемкости и выхода мелких классов руды) при толщине стружки 10 мм.

  1. Длина трешин между линиями резов, определяющая эффективность разрушения по схеме перекрестного резания, зависит от ширины режущей кромки, угла заострения, трещиностойкости соляной породы и усилия резания, которое, в свою очередь, зависит от глубины и шага резания.

  2. При перекрестной схеме резания энергоемкость и содержание мелких классов в отбитой руде меньше, чем при традиционных последовательной и шахматной схемах: отделение стружки идет по техногенным трещинам отработанного слоя.

Достоверность полученных результатов подтверждена статистически обоснованным объемом исследований, проведенных на трех разновидностях соляных пород в широком диапазоне условий нагру-жения; сопоставимостью результатов по определению локализации и плотности поверхностей разрушения после действия резца, полученных при лабораторных и стендовых испытаниях, с данными, полученными в производственных условиях; количественно доказанной связью между наличием в породе флюидных включений и снижением напряжений начала разрушения, а также связью между наличием в породе высокой концентрации граничных поверхностей и увеличением выхода мелких классов; удовлетворительной сходимостью результатов определения трещиностойкости, усилий и энергоемкости разрушения, опубликованных ранее в других работах, с полученными экспериментально в настоящей работе.

Научная новизна результатов диссертационной работы заключается в следующем:

развиты представления о механизме разрушения соляной породы резцом: разрушение может происходить хрупко и по "вязкому" типу; количественно доказано влияние определенных структурных элементов и способов воздействия резца на характер процесса разрушения; определены источники образования мелких классов при резании;

разработана методика определения удельной поверхности разрушения, на основании которой были получены аналитические зависимости плотности поверхностей разрушения вокруг "следа" от резца в лабораторном эксперименте и в производственных условиях;

установлена взаимосвязь между геометрическими параметрами резца, усилиями резания, трешдаостойкостью породы и размерами трещин, возникающих в отработанном слое между линиями резов;

на основании анализа физических закономерностей процесса

- б -

разрушения соляных пород резцом и результатов стендовых испытаний обоснованы и определены рациональные параметры перекрестной схемы резания.

Личный вклад автора: поставлена и решена задача количественного описания процесса разрушения; разработана методика определения удельной поверхности разрушения; проведены лабораторные эксперименты и обработаны результаты измерений по определению удельной поверхности разрушения при одноосном сжатии, статическом, динамическом и комбинированном воздействии резца на образцы соляной породы; проведены фрактографические исследования поверхностей изломов и натурные эксперименты по определению локализации и оценке количества природной мелкозернистой разности в массиве Верхнекамского калийного месторождения; исследована трещи-новатость поверхности забоя и отбитых резцом рабочего органа комбайна породных отдельностей; проведены и обработаны результаты стендовых испытаний и по определению трещиностойкости соляных пород; установлены закономерности разрушения и зависимость размера трещин от геометрических параметров резца и усилия резания; определены глубина и шаг для перекрестной схемы резания. Практическая ценность работы в следующем:

определены конкретные значения вязкости разрушения для га-лита, сильвина и карналлита;

предложен инженерный метод оценки геометрических параметров клинового режущего инструмента для эффективной работы по схеме перекрестного резания;

предложен планиметрический метод, позволяющий прогнозировать соотношение содержания мелких классов в отбитой руде на разных участках шахтного поля.

обоснованы и определены параметры перекрестного резания, обеспечивающие уменьшение энергоемкости и выход мелких классов при одновременном снижении нагрузок на резец.

Реализация результатов диссертационной работы. Научные результаты работы по изучению механизма разрушения соляной породы резцом были переданы в УрО РАН Горного института. Результаты изучения влияния скорости движения резца, структурных особенностей породы и вариантов воздействия резца на возникновение и развитие трещин были использованы для обоснования параметров перекрестного резания. Даны практические рекомендации по использованию резуль-

татов исследования процесса разрушения пород режущим инструментом для совершенствования схем разрушения забоя исполнительными органами проходческо-очистных комбайнов в условиях эксплуатации калийных и соляных месторождений, а также для предварительного отбора резцов. Результаты экспериментальных исследований использованы при постановке нового типа задач.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всесоюзной научной школе "Деформирование и разрушение материалов с дефектами и динамические явления в горных породах и выработках" Сг.Симферополь, 1987г.), на научно-технической конференции "Комплексное освоение недр и охрана окружающей среды" (г.Пермь, 1987г.), на областной научно-технической конференции "Комплексное освоение недр Западного Урала" (г.Пермь, 1988г.), на областной научно-технической конференции "Научно-технические и социальные проблемы развития Уральского Нечерноземья" (г.Пермь, 1989г.), на II Республиканской научно-технической конференции "Проблемы безопасной разработки калийных месторождений" (г.Солигорск 1990г.), на X Всесоюзной научной конференции ВУЗов СССР с участием научно-исследовательских институтов "Физические процессы горного производства" (г.Москва, 1991г.), на научных семинарах ГЙУрО РАН и кафедры РМІШ ПГТУ (г.Пермь).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ. Ряд работ написан в соавторстве. Основными соавторами диссертанта являются доктор технических наук, профессор В.Г.Зильбершмидт и научные консультанты: кандидат технических наук Л.И.Старков и кандидат геолого-минералогических наук Н.Е.Молоштанова.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 171 странице машинописного текста. Содержит 34 рисунка, 25 таблиц, список использованной литературы из 123 наименований, приложения.