Разработка методики выбора оптимальных поверхостно-активных жидкостей для понижения сопротивляемости горных пород разрушению

• Автор: Шоболова, Лариса Павловна
• Шифр специальности: 05.15.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 180 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Механизм действия ПАВ.

1.2. Применение ПАВ при разрушении горных пород

1.3. Выводы, цель и задачи исследований

Глава П. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Выбор и подготовка образцов пород и растворов ПАВ для исследований .

2.2. Методика исследования взаимодействия раствора ПАВ с породой .

2.3. Методика лабораторных и шахтных исследований изменения горнотехнологических свойств пород

при воздействии растворов ПАВ

Глава Ш. ИССЛЕДОВАНИЕ КОНТАКТНОЙ ПРОЧНОСТИ И АБРАЗИВ
НОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ РАСТВОРА ПАВ
3.1. Исследование взаимодействия раствора ПАВ с
породой .
3.2. Влияние раствора ПАВ на контактную прочность
горных пород.
3.3. Влияние раствора ПАВ на абразивность горных
3.4. Выводы.
Глава 1У. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАСТВОРА ПАВ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ В ЛАБОРАТОРНЫХ И ШАХТНЫХ УСЛОВИЯХ.
4.1. Силовые и энергетические показатели процесса
резания при воздействии раствора ПАВ
4.2. Исследование нагруженности двигателя испол
нительного органа комбайна ГПКС при орошении забоя раствором ПАВ
4.3. Выводы
Глава У. РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЙ ПО ВЫБОРУ ПАВ И ИССЛЕДОВАНИЮ ИХ ВЛИЯНИЯ НА ОСЛАБЛЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИМЕНИТЕЛЬНО К РАБОТЕ ПРОХОДЧЕСКИХ КОМБАЙНОВ . III
5.1. Установление корреляционных связей между физикохимическими свойствами на межфазной границе растворпорода и горнотехнологическими свойствами породы III
5.2. Методические указания по выбору ПАВ и исследованию их влияния на ослабление горных пород применительно к работе проходческих комбайнов.
5.3. Оценка экономической эффективности применения физикохимического ослабления крепких пород при комбайновой проходке выработок по сравнению с БВР
5.4. Оценка экономической эффективности применения физикохимического ослабления пород различной крепости при комбайновой проходке выработок.
5.5. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .
ЛИТЕРАТУРА


Чем прочнее эта связь, тем медленнее происходит выдавливание молекул и ионов ПАВ, что дает возможность увеличить время, в течение которого обработанная растворами ПАВ при разрушении зона и после снятия нагрузки будет находиться в разрыхленном состоянии. Эффект адсорбционного понижения прочности обусловлен действующими совместно термодинамическим и кинетическим факторами. Доминирующим является кинетический фактор fie] , обеспечивающий максимальное проявление эффекта лишь в том случае, когда время образования новых поверхностей и время покрытия их адсорбционным слоем соизмеримы. Исследованиями [l9] установлено, что на устойчивость этих слоев большое влияние оказывает природа жидкости. При условии, что твердое тело и жидкость близки по своей природе, т. Б.В. Сг* МПа. Рис Л. ПАВ по сравнению с объемной в растворе. Наиболее важным показателем, характеризующим устойчивость двойного электрического слоя, является электрокинетический ? Величина ^ -потенциала и его знак, по данным работы [} , тесным образом связаны с прочностью горных пород при их разрушении в присутствии раствора ПАВ. ПАВ, способствующего резкому понижению прочности. Необходимо также отметить, что эффективность действия адсорбционно-активной среды зависит не только от химических свойств ПАВ и горной породы, но и от характера трещинообразования в зоне предразрушения, который определяется технологией разрушения. Таким образом, для того чтобы добиться максимального проявления эффекта адсорбционного понижения прочности, необходимо подобрать оптимальное сочетание приложения разрушающей нагрузки (разрушающий инструмент, режим разрушения) и смачивающей способности ПАВ по отношению к данной породе, т. Очень велико влияние поверхностно-активной среды на процессы трения и износа. Формирование адсорбционных слоев на свежих поверхностях в зоне контакта инструмент - порода - жидкость способствует снижению сил трения []] . Проблема интенсификации всех видов механического разрушения горных пород в настоящее время приобрела важное значение. Физикохимическое ослабление пород, механизм действия которого представлен выше, является наиболее экономичным и технологичным способом [] , не требующим внесения каких-либо конструктивных изменений в технологический процесс и конструкцию разрушающего органа. Повышение эффективности разрушения породы тем или иным способом связано с процессами физико-химического взаимодействия породы и адсорбционно-активной среды, протекающими на межфазной границе жидкость - порода и определяющими поведение породы при разрушении. Необходимым условием является наличие молекулярного сродства жидкости к разрушаемой породе, определяемого химическим составом породы и адсорбционно-активной среды [] . До -х г. ПАВ при разрушении горных пород была ограничена - растворы ПАВ применялись лишь для активации промывочной жидкости с целью увеличения скорости бурения по крепким породам при бурении нефтяных и геологоразведочных скважин. Поверхностно-активные вещества, вводимые в глинистые промывочные растворы, придают им особые свойства, позволяющие стабилизировать буровой раствор. В работах [7,8^ показано, что использование водного раствора хлористого алюминия определенной концентрации увеличивает скорость перфораторного бурения для кварцита на % и для гранита на %. Однако незначительное отклонение реальной концентрации электролита в забое скважины от оптимальной существенно снижает эффективность процесса бурения. В основу выбора понизителя прочности положен склерометрический метод определения прочности породы, воздушно-сухой и обработанной раствором. В условиях Башкирии [^ при бурении скважин для вскрытия продуктивных пластов были использованы глинистые растворы, вода, водные растворы ОИ-Ю, СНС и дисольвана концентрациями не более 0,6%. При этом механическая скорость бурения для ПАВ по сравнению с водой увеличилась на %, по сравнению с глинистым раствором - в 2,8 раза. Кроме того, отмечалось повышение работоспособности долот, связанное с понижением прочности горных пород и уменьшением коэффициента трения.