TEORETYCZNE PODSTAWY MECHANICZNEGO ZWIERCANIA SKAŁ W GÓRNICTWIE ODKRYWKOWYM
Artur Bęben
Stan książki: NOWA
Wydawnictwo AGH
Stron: 294
Format: B5
Opis:
Książka stanowi wprowadzenie do zagadnień dotyczących wiercenia otworów w górnictwie odkrywkowym. Zawiera niezbędne wiadomości z zakresu teoretycznych podstaw zwiercania skał narzędziami, a także wytyczne do niektórych ich konstrukcji i stosowania. Opisano metody i sposoby wiercenia otworów strzałowych z podaniem wielu hipotez, często przeciwstawnych, przedstawianych przez różnych autorów, a dotyczących wyjaśnienia danego sposobu zwiercania skały. Szczególną uwagę poświęcono zjawiskom występującym podczas kontaktu narzędzia wiercącego ze skałą. Znajomość tej problematyki jest niezbędna do szerszego i właściwego spojrzenia na sam proces zwiercania skały, a także pomocna przy rozwiązywaniu problemów konstrukcyjnych dotyczących doboru narzędzi odpowiednich do danego sposobu wiercenia otworu. Podano zasadnicze wiadomości o własnościach skał mających znaczący wpływ na przebieg samego procesu zwiercania narzędziami, a także omówiono podstawowe zjawiska niszczenia ich spójności.
Książka jest przeznaczona dla studentów wyższych szkół technicznych, zwłaszcza kierunków mechanika oraz górnictwo i geologia. Może być przydatna inżynierom i technikom pracującym w kopalniach odkrywkowych surowców skalnych, projektantom maszyn wiertniczych oraz pracownikom naukowym prowadzącym badania z zakresu mechaniki zwiercania skał.
Spis treści:
Od autora… 7
ROZDZIAŁ 1
Wiercenie otworów w górnictwie odkrywkowym… 9
1.1. Metody i sposoby wiercenia otworów… 11
1.2. Klasyfikacja maszyn i zakres prac wiertniczych… 13
1.3. Wskaźniki wiercenia… 17
1.3.1. Zależność mechanicznej prędkości wiercenia od głębokości otworu… 19
1.3.2. Energia właściwa procesu wiercenia… 20
Bibliografia… 22
ROZDZIAŁ 2
Skały i ich niektóre właściwości… 23
2.1. Budowa geologiczna i grupy skał… 24
2.1.1. Struktura, tekstura i inne cechy skał…:… 28
2.1.2. Wewnętrzny stan naprężenia w masywie skalnym… 31
2.2. Właściwości mechaniczne skał… 34
2.2.1. Wytrzymałość na ściskanie, rozciąganie i ścinanie… 34
2.2.2. Zwięzłość skał… 39
2.2.3. Moduł sprężystości i liczba Poissona… 41
2.2.4. Ścierność i ścieralność skał… 43
2.2.5. Twardość skał… 47
2.2.6. Określanie właściwości mechanicznych skał metodą Ł.A. Szrejnera… 49
2.3. Właściwości niemechaniczne skał… 55
2.3.1. Gęstość, ciężar właściwy i ciężar objętościowy… 55
2.3.2. Prędkość rozchodzenia się fal sprężystych… 57
2.3.3. Termiczne właściwości minerałów i skał… 59
2.3.4. Elektryczne właściwości skał… 63
Bibliografia… 66
ROZDZIAŁ 3
Niszczenie spójności skał w procesie wiercenia… 69
3.1. Kryteria zniszczenia skał… 70
3.1.1. Kryterium Coulomba-Naviera… 70
3.1.2. Kryterium Mohra… 72
3.1.3. Kryterium Griffitha… 72
3.2. Przebieg niszczenia spójności skał… 74
3.3. Energia wymagana do mechanicznego niszczenia spójności skał… 81
Bibliografia… 83
ROZDZIAŁ 4
Teoretyczne podstawy zwiercania skał sposobem obrotowym płaskimi klinowymi narzędziami skrawającymi… 85
4.1. Charakterystyka kinematyczna wiercenia obrotowego narzędziami skrawającymi… 85
4.2. Geometria płaskiego ostrza narzędzia skrawającego… 88
4.3. Przegląd ważniejszych hipotez dotyczących skrawania skał ostrzem płaskim podczas wiercenia obrotowego…92
4.4. Siły działające na płaskie ostrze narzędzia skrawającego… 100
4.5. Jakościowy matematyczny model procesu wiercenia narzędziami o działaniu skrawającym… 104
4.5.1. Określanie wartość siły docisku i momentu obrotowego dla koronki przytępionej… 107
4.5.2. Narzędzia o małych średnicach do wiertarek obrotowych… 109
4.6. Dynamika procesu wiercenia narzędziami skrawającymi o małych średnicach… 112
4.7. Skuteczność procesu obrotowego wiercenia wiertarkami z narzędziami o małych średnicach… 115
4.8. Narzędzia o większych średnicach z ostrzami pokrywającymi dno otworu do wiercenia wiertnicami… 118
4.9. Narzędzia o płaskich ostrzach wymiennych niepokrywąjących dna otworu… 125
4.10. Narzędzia o płaskich ostrzach zbrojonych płytkami z polikrystalicznych diamentów… 130
4.11. Narzędzia (świdry) o ostrzach płaskich stosowane do wiercenia otworów wielkośrednicowych… 135
4.12. Teoretyczne podstawy najkorzystniejszego ustawienia ostrzy noży wymiennych w korpusach koronek… 139
4.12.1. Kształtowanie hirudina dna otworu… 140
4.12.2. Geometryczna analiza najkorzystniejszego ustawienia wymiennych noży o ostrzach płaskich w korpusie koronki… 142
4.12.3. Geometryczna analiza ustawienia ostrzy jedno nad drugim w koronkach wielostopniowych o wymiennych ostrzach płaskich… 145
Bibliografia… 148
ROZDZIAŁ 5
Teoretyczne podstawy zwiercania skał sposobem obrotowym stożkowymi obrotowymi narzędziami skrawającymi… 151
5.1. Przebieg niszczenia spójności skały stożkowym ostrzem skrawającym… 152
5.2. Przegląd ważniejszych hipotez dotyczących skrawania skał nożem stycznym… 155
5.3. Siły działające na ostrze stożkowego obrotowego noża stycznego… 159
5.4. Analityczne określenie siły skrawania noża stycznego… 163
5.5. Usytuowanie noża stycznego względem powierzchni zwiercania… 170
5.6. Wielostopniowe kształtowanie dna otworu… 171
5.7. Analiza możliwości samoobracania się noża stycznego w otworze… 173
5.8. Problemy ustawienia ostrzy obrotowych stycznych w korpusie koronki… 177
5.9. Autorskie rozwiązania konstrukcyjne koronek ze stożkowymi obrotowymi nożami stycznymi… 180
5.10. Energia właściwa procesu wiercenia obrotowego… 185
Bibliografia… 187
ROZDZIAŁ 6
Teoretyczne podstawy zwiercania skał sposobem obrotowym świdrami gryzowymi… 189
6.1. Ogólna budowa świdra gryzowego… 189
6.2. Charakterystyka kinematyczna pracy świdra trój gryzowego… 192
6.3. Siły działające na gryz świdra… 196
Bibliografia… 199
ROZDZIAŁ 7
Teoretyczne podstawy zwiercania skał sposobem udarowym… 201
7.1. Teoretyczne podstawy zwiercania skał wiertarkami… 201
7.1.1. Charakterystyka kinematyczna wiercenia udarowego… 203
7.2. Siły działające na ostrze przy wgłębianiu się w skałę… 206
7.3. Dynamika wiercenia udarowego… 213
7.4. Przebieg procesu wiercenia udarowego… 216
7.5. Teoretyczne podstawy wiercenia sposobem udarowym wiertnicą linowo-udarową… 217
7.5.1. Charakterystyka kinematyczna wiercenia udarowego z liny… 219
7.6. Dynamika wiercenia udarowego z liny… 221
Bibliografia… 225
ROZDZIAŁ 8
Teoretyczne podstawy zwiercania skał sposobem obrotowo-udarowym… 227
8.1. Istota wiercenia ostrzami płaskimi sposobem obrotowo-udarowym… 227
8.2. Przegląd ważniejszych hipotez dotyczących zwiercania skał ostrzem płaskim sposobem obrotowo-udarowym…:… 229
8.3. Przebieg procesu wiercenia sposobem obrotowo-udarowym… 232
8.4. Teoretyczne podstawy doboru wymiarów geometrycznych narzędzi małych średnic o ostrzach płaskich… 236
8.5. Dobór parametrów wiercenia obrotowo-udarowego… 246
8.5.1. Wpływ liczby obrotów narzędzia na prędkość wiercenia… 248
8.5.2. Wpływ siły docisku na prędkość wiercenia… 250
8.5.3. Wpływ kształtu i geometrii płaskiego ostrza narzędzia na prędkość wiercenia… 252
8.6. Istota wiercenia sposobem obrotowo-udarowym ostrzami kołkowymi… 253
8.6.1. Naprężenia stykowe w pracy ostrzy kołkowych… 254
8.6.2. Proces urabiania koronkami kołkowymi… 257
8.7. Teoretyczne podstawy doboru liczby i średnicy kołków do danej średnicy koronki… 260
8.7.1. Dopuszczalne zużycie ścierne ostrzy koronek kołkowych… 268
Bibliografia… 269
ROZDZIAŁ 9
Badanie wydajności wiertnic w górnictwie odkrywkowym skalnym… 273
9.1. Badanie procesu wiercenia metodami statystycznymi… 274
9.2. Zmiana mechanicznej prędkości wiercenia w zależności od głębokości otworu… 279
9.3. Określanie wydajności wiertnic… 282
9.4. Obliczanie wydajności wiercenia otworów wiertnicami… 284
9.4.1. Obliczanie wydajności metodą 1 … 284
9.4.2. Obliczanie wydajności metodą 2… 285
9.4.3. Obliczanie wydajności metodą 3 (uproszczoną)… 287
9.5. Analiza wydajności wiertnic… 289
Bibliografia…
