Влияние формы разрушающего инструмента

На механические свойства и буримость горных пород оказывают влияние не только размеры, но и форма разрушающего инструмента.

По данным Н. Н. Павловой и Л. А. Шрейнера при одном и том же контактном давлении объем разрушения, приходящийся на единицу площади контакта вдавливаемого симметричного тела (штампа, сферы) будет больше, а объемная работа меньше, чем при вдавливании асимметричного тела (клина).

Установлено, что отношение удельной объемной работы разрушения при вдавливании зуба клиновидной формы А_з к работе разрушения при вдавливании штампа А₀ для различных пород колеблется в больших пределах. Например, для окремнелого известняка (Туймазы) отношение А_з/А₀ составило 1,27, а для известняка тульского горизонта (бавлы) - 6,10.

В нижеприведенной таблице приведены сравнительные испытания различных пород цилиндрическим штампом диаметром 1,4 мм и зубом с площадкой притупления 1,0 х 5,0 мм и углом заострения 2j = 40₀.

Из таблицы следует, что для испытанных пород при вдавливании зуба по сравнению с вдавливанием штампа изменения показателей механических свойств происходит по-разному. Сопротивляемость вдавливанию Р уменьшается на 2 ¸ 27 %, предел текучести Р₀ - на 11 ¸ 48 %, а удельная контактная работа А_к увеличивается в 1,1 ¸ 3,6 раза.

Механические свойства горных пород при вдавливании

Штампа и зуба

Остальные показатели: коэффициент пластичности К, удельная объемная работа А₀, отношение площади F_л и объема V лунки к площади контакта F_к изменяются как в сторону увеличения, так и уменьшения. Это возможно связано со структурными и текстурными особенностями пород, в зависимости от которых изменяется напряженное состояние в зоне предразрушения.

Отсюда следует, что без учета формы Пуансона и характеристики породы нельзя переносить значения показателей механических свойств пород при вдавливании штампа применительно к вдавливанию зубца долота.

Практика бурения и данные стендовых исследований показали, что форма разрушающего инструмента оказывает большое влияние на буримость горных пород.

При применении долот с разной формой зубцов и одинаковых контактных давлениях сопротивляемость разрушению одних и тех же пород различна. В очень твердых хрупких породах лучшие показатели бурения достигаются штыревыми долотами, а в мягких и средней твердости породах - долотами с клиновидной формой зубца. Необходимо отметить также , что с ростом угла заострения зубцов до 90 % резко уменьшается их износ и увеличивается объем выбуренной породы.