Введение
1. Анализ закономерностей разрушения горных пород в процессе бурения (современное состояние исследований) 8
1.1. Физические основы механического бурения горных пород 8
1.2. Фрактальные характеристики трещин 20
1.3. Физико-химические основы действия поверхностно-активных веществ (эффект Ребиндера) 22
1.4. Опыт использования поверхностно-активных веществ в процессах горного производства 27
1.5. Основные направления исследований по использованию ПАВ при бурении горных пород 33
1.6. Цель и задачи исследований 34
2. Исследование воздействия поверхностно-активных веществ на свойства и состояние горных пород 36
2.1. Изучаемые горные породы и методы исследований 36
2.2. Выбор поверхностно-активной среды 39
2.2.1. Общие принципы выбора поверхностно-активной среды 39
2.2.2. Определение контактной прочности горных пород как критерия выбора ПАВ 41
2.2.3. Статистический анализ временной функции контактной прочности горных пород 43
2.2.4. Фрактальный анализ временных рядов контактной прочности 47
2.3. Влияние поверхностно-активных веществ на развитие трещиноватости горных пород 51
2.3.1. Методика изучения трещиноватости горных пород 52
2.3.2. Экспериментальные исследования трещинной структуры горных пород 56
2.3.3. Определение фрактальных характеристик трещиноватости горных пород 60
2.3.4. Оценка влияния поверхностно-активных веществ на развитие трещинной структуры горных пород 61
2.4. Упругие и пластические свойства горных пород 63
2.5. Прочностные характеристики горных пород 65
2.6. Прогнозирование изменения свойств и состояния горных пород под действием ПАВ 69 Выводы 71
3. Моделирование процесса бурения горных пород 72
3.1. Обоснование критериев эффективности процесса бурения 72
3.1.1. Общие принципы формирования критериев эффективности 72
3.1.2. Производительность бурения горных пород 74
3.1.3. Критерии износа и затупления бурового инструмента 81
3.1.4. Критерии пылеобразование при бурении 84
3.1.5. Оценка коэффициента неоднородности горных пород 88
3.2. Исследование дробления горных пород ударом 91
3.3. Лабораторные исследования процесса бурения 94
3.4. Моделирование износа бурового инструмента 98
3.5. Математическая модель ударного бурения 101
3.5.1. Общая оценка буримости горных пород с промывкой растворами ПАВ 101
3.5.2. Формирование модели 103
3.5.3. Реализация модели и анализ результатов 108
Выводы 110
4. Опытно-промышленные испытания и прогноз эффективности процесса бурения 111
4.1. Организация опытно-промышленных испытаний 111
4.2. Исследование механической скорости бурения 112
4.3. Оценка износа и затупления бурового инструмента 118
4.4. Оценка запыленности шахтной атмосферы 120
4.5. Прогноз буримости горных пород на основе имитационного моделирования 123
4.6. Элементы технологии и экологические аспекты применения ПАВ в процессе бурения 128
4.7. Математическая модель оптимизации параметров проходческого цикла при использовании ПАВ 130
4.7.1. Аналитическая модель процесса бурения шпуров 131
4.7.2. Аналитическая модель процесса уборки породы 132
4.7.3. Взаимосвязь параметров проходческих процессов (компоновка модели) 133
4.7.4. Реализация модели 135
4.7.5. Экономическая оценка технологии проходки 138 4.8. Использование результатов работы 141
Выводы 142
Заключение
