Выбор рациональных параметров разрушения скальных пород ударно-скалывающим исполнительным органом СДМ

• Автор: Каманин, Юрий Николаевич
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 133 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1 Постановка проблемы. Выбор и обоснование

инструментария для исследования процессов, протекающих

при ударном разрушении скальных пород

1.1 Характеристика базовых минерально-сырьевых ресурсов и месторождений нерудных строительных материалов

России и Орловской области

1.2 Анализ работ по исследованию напряженно-деформированного состояния, возникающего в зоне контакта твердых тел

1.3 Исследование процесса передачи энергии и волновых процессов

в твердых средах в работах российских и иностранных ученых

1.4 Обзор трудов, посвященных разрушению твердых

минеральных сред
1.5 Исследование работ, посвященных разработке строительной
технике
Глава 2 Исследование напряженно-деформированного состояния ударной системы при импульсном нагружении
инструментом строительно-дорожной машины
2.1 Анализ и выбор инструментария для построения
математической модели
2.2 Основные матричные соотношения конечно-элементной формулировки контактной динамической задачи
2.3 Создание конечно-элементной модели в пакете программ

2.4 Механизм формирования импульса в инструменте технологической машины
2.5 Энергетическая оценка волн напряжений, генерируемых
в массиве
2.6 Исследование влияния динамических и геометрических параметров бойка на величину напряжений в инструменте
2.7 Исследование напряженного состояния массива
2.8 Исследование напряженного состояния в уступе массива
в зависимости от свойств нагружаемой среды
Глава 3 Экспериментальные исследования процесса разрушения строительных материалов на стенде КУС-
3.1 Задачи экспериментальных исследований
3.2 Конструкция экспериментального стенда КУС-
3.3 Контроль и калибровка измерительной системы КУС-
3.4 Методика проведения экспериментальных исследований
3.5 Результаты обработки экспериментальных данных
3.6 Исследование формы продуктов скола
Глава 4 Методика выбора рациональных параметров гидравлического ударного устройства
Заключение
Список использованных источников
Приложение
Приложение II
Приложение III
Введение
Актуальность. Планируемый двукратный прирост объема добычи строительных материалов в Российской Федерации до 2025 г. предусматривает, как одну из важнейших задач отрасли, интенсификацию процессов извлечения из недр природного камня, что, в свою очередь, требует совершенствования способов и создание средств эффективного разрушения скальных пород. Без успешного решения этой проблемы невозможно обеспечения высоких темпов промышленного и гражданского строительства в России. Ежегодная добыча природных строительных материалов в Российской Федерации на сегодняшний день оценивается объемом в 115 млн. м3 [69].
Наиболее эффективным и высоко энерговооруженным способом отбойки пород от массива является буро-взрывной способ [23]. Однако, ему присущ ряд негативных факторов: загрязнение окружающей среды, повышенная сейсмическая опасность (для близко расположенных строений и промышленных объектов и населенных пунктов), неоднородная структура отделяемых от массива пород (необходимость вторичного дробления негабаритов), общая опасность ведения взрывных работ и др., что часто ограничивает применение данного способа в конкретных условиях. Альтернативным способом разрушения крепких минеральных сред является ударный способ, реализуемый мощными гидравлическими молотами (гидроударниками), получившими в настоящее время большое распространение [89]. Вместе с тем, область применения гидравлических молотов и рациональные режимы их эксплуатации остаются недостаточно изученными, особенно применительно к условиям разработки скальных и трещиноватых естественных и искусственных строительных материалов.
В настоящий момент отсутствуют машинные методики расчета и выбора параметров разрушения скальных пород ударно-скалывающим
анализ напряженного состояния, возникающего в теле, если к площадке контакта кроме нормальной, приложить еще и касательную нагрузку. Такой характер приложения нагрузки может быть в случае наличия трения под штампом. Считалось, согласно гипотезе Р. Лоренца, что закон распределения касательной нагрузки является примерно таким же, что и нормальной, т.е. в каждой точке площадки контакта касательная нагрузка пропорциональна нормальной. Анализ напряженного состояния был проведен на основе решения задачи о вдавливании штампа с трением при равномерном распределении нагрузки для состояния предельного равновесия данного в работе [74].
Методом сингулярных интегральных уравнений решен класс задач о нахождении форм траекторий распространения трещин в упругохрупкой среде при гидроразрыве, ударе и «слабом» взрыве [9,38,39] При пошаговом построении квазистатической траектории- использовался критерий разрушения, согласно которому трещина в каждый момент своего развития движется в направлении, ортогональном действию максимальных растягивающих напряжений в окрестности ее вершины.
В горном деле обычно используются разрушающие технологии с рабочим органом в виде клина, поэтому возникает необходимость в попытках адекватного описания процесса расклинивания [38]. В данной-работе воздействие на среду клином моделируется приложением пары сосредоточенных сил, направление которых зависит от угла клина и коэффициента трения между клином и средой. Проведено сравнение расчетов квазистатических траекторий выхода трещин на прямолинейный откос с соответствующими экспериментальными траекториями, полученными при ударах клиньями с различными углами по образцам из органического стекла. Исследовано влияние на форму траекторий основных параметров: угла наклона зародышевой трещины, угла наклона оси клина, угла заострения клина и коэффициента трения. Показано, что используемый алгоритм расчета квазистатических траекторий