Рассмотрены основные законы и закономерности разрушения и дробления твердых тел с учетом концепции их неоднородности и структурных особенностей, обусловливающие определенную структуру разрушения. Раскрываются различные механизмы разрушения пород и роль интенсивности и скорости нагружения в этом процессе. Представлен и особый, дилатонный механизм разрушения. Показаны механизмы разрушения пород при бурении шпуров и скважин различными буровыми машинами, с разным разрушающим инструментом и способом удаления разрушенного материала из ствола скважины. Приводятся методы оценки буримости горных пород, в том числе и на основе энергетического критерия прочности. Показано влияние режимообразующих факторов на буримость пород и их связь с производительностью бурового оборудования. Приведены основные закономерности взрывного разрушения горных пород, а также показаны методы оценки взрываемости пород и массивов на базе установления их прочностных свойств с учетом их структурных особенностей. Даны результаты теоретических и экспериментальных исследований по установлению взрываемости по показателю удельной энергоемкости бурения. Показаны результаты моделирования разрушения горных пород взрывом, а также производственных экспериментов на нескольких карьерах. Раскрыт многоуровневый и скачкообразный характер разрушения при взрывном нагружении. Дана оценка неоднородности прочностных свойств массивов, изложены способы оперативного управления параметрами буровзрывных работ
В пособии рассматриваются особенности строения горных пород. Уделено внимание изложению основ реологии, математическому описанию деформационного поведения горных пород, находящихся в различных напряженных состояниях. Рассматриваются физические аспекты разрушения горных пород при бурении нефтяных и газовых скважин: действие статических и динамических нагрузок, влияние забойных условий, параметров режима бурения.
Предназначено для студентов очного и заочного обучения направления 130500 «Нефтегазовое дело», будет полезно студентам других направлений и специальностей, обучающихся в институте геологии и нефтегазового дела ТПУ.
В монографии рассмотрены теоретические аспекты, приведены результаты лабораторных и промышленных исследований условий и характера взаимодействия группы зарядов в трещиноватых средах. Освещены некоторые вопросы механизма разрушения трещиноватых сред с учетом основных факторов силового воздействия и структурных особенностей горного массива. Представлены методика определения структуры горных пород применительно к взрывной отбойке скальных массивов сложного строения, а также методики расчета рациональных параметров буровзрывных работ. Разработаны эффективные методы дробления горных пород, направленные на получение требуемой кусковатости, управляемого перемещения горной массы и повышения КПД взрыва в сложных горно-геологических условиях; определены области их применения.
Объем строительства подземных сооружений различного назначения с 2012 по 2014 гг. ежегодно возрастал и к концу 2015 г. подошел к отметке 1000 км. При этом подавляющий процент этих объемов приходится на импортную проходческую технику.
И в России, и за рубежом актуальными направлениями развития горнопроходческой техники и технологии являются снижение затрат и увеличение темпов проходки.
В согласии со сложившимся вектором развития, перспективным способом проведения горных выработок является геовинчестерная технология (ГВТ), базовым элементом которой является новый класс горнопроходческой техники – геоход (аппарат для механизированной проходки горных выработок, использующий геосреду для движения в подземном пространстве).
В электробалансе страны на электротехнологию приходится около 15% потребляемой электроэнергии, причем постоянное развитие науки и техники ведет к непрерывному росту этой доли и вызывает потребность во все новых электротехнологических процессах. Уже нашли широкое применение такие электрофизические способы обработки и разрушения материалов, как электроэрозионный, плазменный, электронно-лучевой и др. Одни из них основаны преимущественно на тепловом воздействии электрического тока, другие - на механическом. Среди последних можно выделить группу методов электровзрывного воздействия на объект. Известно, что взрыв - крайне быстрое выделение энергии, связанное с внезапным изменением состояния вещества и, как правило, сопровождаемое разрушением окружающей среды, в которой при этом образуются особого рода возмущения - ударные или взрывные волны, имеет место переход начальной энергии в энергию движения вещества. В том случае, когда исходным видом энергии является электрическая, говорят об электровзрыве.
Необходимость развития технологий и техники для освоения подземного пространства определяется в Российской Федерации на законодательном уровне и отмечается во многих научных работах. В программах развития и импортозамещения тяжелого машиностроения также отмечается необходимость разработки техники для ведения проходческих работ, что свидетельствует о недостаточной развитости данного направления.В результате ряда исследований, направленных на увеличение производительности и повышение уровня безопасности ведения проходческих работ, сформирован новый подход к проведению горных выработок – геовинчестерная технология (ГВТ), базовым элементом которой является геоход.
Одним из процессов большинства технологических схем добычи твер-дых полезных ископаемых является отделение их от сплошного массива и дробление на куски требуемых размеров. До настоящего времени (и на ближайшую перспективу) наиболее эффективным и практически единственным способом отделения скальных пород от массива является дробление их энергией взрыва. Связано это с тем, что при взрыве заряда ВВ массой 1 кг выделяется практически мгновенно (≈2∙10-5сек) энергия в 70 млн. кВт [1], что не сопоставимо с мощностью, развиваемой механизмами с использованием ме-ханических, электрических, термических способов разрушения или их комбинаций.
Изучаемая дисциплина «Разрушение горных пород взрывом» относится к области знаний о взрывной технологии. Взрывная технология – это целенаправленное разрушение, перемещение, изменение структуры и формы естественных (горные породы, лед, древесина) и искусственных (металлы, пластмассы, бетон и т.п.) материалов, которое осуществляется за счет энергии взрыва. В качестве энергоносителей используются в основном химические взрывчатые вещества (ВВ), иногда также сжатый воздух, электрический разряд и др.
Представлены сведения о механике разрушения горных пород при раз- личных способах бурения, современной буровой технике, технологиях бурения, инструменте, реагентах для приготовления буровых растворов, механизации и автоматизации бурового процесса. Рассмотрены вопросы проектирования скважин, выбора бурового оборудования и инструмента, рациональных параметров бурового процесса. Предназначено для студентов, обучающихся по специальности 130102.65 «Технология геологической разведки»
Изложены теоретические основы механики сплошной среды. Рассмотрены методы определения механических свойств горных пород. Показан механизм их разрушения при бурении различными типами породоразрушающих инструментов. Предназначено для студентов вузов, обучающихся по направлению под- готовки 130200 «Технологии геологической разведки». Может быть использовано студентами вузов по направлению подготовки 131000.62 «Нефтегазовое дело»
