Ударное разрушение хрупких сред при образовании в них отверстий без поворота инструмента тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

На правах рукописи

Губанов Евгений Федорович

УДАРНОЕ РАЗРУШЕНИЕ ХРУПКИХ СРЕД ПРИ ОБРАЗОВАНИИ В НИХ ОТВЕРСТИЙ БЕЗ ПОВОРОТА ИНСТРУМЕНТА

Специальность: 01.02.06 - динамика, прочность машин, прибооов и

аппаратуры

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск - 2003

Работа выполнена в Сибирском государственном индустриальном университете, г. Новокузнецк

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Л.Т.Дворников

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

В.Ф.Горбунов

Ведущая организация: Восточный научно-исследовательский горно-рудный институт (ВостНИГРИ), г. Новокузнецк.

Защита состоится "17 " декабря 2003 г. в 14 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.269.01 при Томском политехническом университете по адресу: 634034, г. Томск, пр. Ленина, 30, корп.4, ауд.210.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Томского политехнического университета (634034. Томск, ул.Белинского, 55 ).

Автореферат разослан "12 " ноября 2003 г.

кандидат технических наук, доцент В.М.Замятин

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

аоо?-/1 3

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Все применяемые в настоящее время механические системы, предназначенные для образования отверстий в хрупких средах (горных породах, бетонах, железо-бетонных строительных конструкциях), создаются по одной из трех кинематических схем, обеспечивающих: вращате лъно -поступательное движение инструмента (сверление), врашательно-поступательное движение инструмента с одновременным нанесением по нему ударов, дискретные повороты инструмента с нанесением по нему ударов. Для всех названных способов разрушения характерным является поворот инструмента вокруг его собственной оси, неизбежно приводящий к абразивному износу лезвий. За всю историю существования техники бурения, техники сверления разнообразных сред вращение или дискретный поворот инструмента вокруг его оси считались абсолютно необходимыми. В технике неизвестны устройства, изобретения, которые бы обеспечивали создание глубоких отверстий сверлением среды без вращения инструмента. Исключение составляют продавливающие машины, уплотняющие среду, и сложные механические системы со специальным приводам, располагающимся внутри проводимых выработок.

В середине XX века получил применение буровой инструмент, оснащенный инденторами, имеющими форму тел вращения с гладкими поверхностями, который получил название безлезвийного. Экспериментальные исследования, проведенные с безлезвийным инструментом, вскрыли возможность разрушения всего забоя за один удар и продвижения инструмента вдоль его оси без поворота вокруг нее. Возможность такого способа разрушения забоя и проникания инструмента внутрь массива подтвердились специально поставленными экспериментами, проведенными в 1983-1988гг. по инициативе профессора Л.Т.Дворникова во Фрунзенском политехническом институте и на Кузнецком машиностроительном заводе в г.Новокузнецке.

Идея бесповоротного бурения является идеей новой, к настоящему времени она недостаточно апробирована. Назвать какие-либо теоретические изыскания в этом направлении не представляется возможным. Цель работы. Разработка методов повышения эффективности бесповоротного бурения горных пород безлезвийным инструментом путем использования взаимовлияния полей напряжений, возникающих при одновременном (симультанном) контакте нескольких инденторов с забоем горной выработки.

Идея работы заключается в широком использовании эффекта симультанного разрушения горных пород с целью совершенствования показателей ударного способа разрушения безлезвийным инструментом.

"¡»ОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ I БИБЛИОТЕКА I СЛетсрвууг иг (Л

оэ Н5Щ

у°77

Задачи исследований:

- исходя из известных контактных задач теории упругости исследовать взаимодействие с хрупкой средой инденторов, представленных телами вращения с гладкими поверхностями;

- аналитически исследовать взаимовлияние полей напряжений при симультанном (одновременном) статическом воздействии на горную породу групп инденторов;

- исследовать особенности динамического воздействия на горную породу групп инденторов путем поиска рациональных форм волн упругих деформаций, генерируемых в буровом инструменте;

- провести физический эксперимент по статическому и динамическому вдавливанию инденторов различных форм в реальные хрупкие среды с целью проверки аналитически полученных выводов;

- разработать конструкции конкретного безлезвийного инструмента для создания шпуров некруглых форм, схем соответствующих этому инструменту буровых машин, буровых агрегатов и способа ведения горных работ, на примере отделения строительного камня на горнодобывающих карьерах.

Методы исследований основаны на использовании:

- решений контактных задач теории упругости;

- решений задач высшей математики и механики на основе математической системы Maple V Power Edition;

- положений механики разрушения;

- принципов математической статистики;

- приемах теории механизмов и машин.

Научные положения, выносимые на защиту:

- методика исследования напряженно-деформированного состояния горных пород через усредненный модуль упругости;

- методы определения через Эйлеров интеграл второго рода связей между действующими усилиями и удельным давлением под индентором, описываемым уравнением параболоида различных степеней, и его прониканием в хрупкую среду,

- алгоритмы, позволяющие определять величину проникания индентора с учетом воздействия от соседних инденторов;

- математические модели для учета динамической составляющей воздействия, позволяющие находить количественные сравнительные показатели эффективности тех или иных ударников ударных систем;

- математическая модель, связывающая напряжения в массиве горных пород с геометрическими размерами инденторов описываемых уравнением параболоида различных степеней, являющихся основанием к выбору форм твердосплавных вставок инструмента, для бесповоротного разрушения хрупких сред.

Достоверность и обоснованность научных положений и результатов обеспечена:

- теоретическими исследованиями на основе положений теории упругости, в частности ее раздела, касающегося контактных задач;

- теоретическими исследованиями на основе положений механики разрушений;

- экспериментальными исследованиями по статическому и динамическому прониканию ивденгоров различных форм в реальные хрупкие среды.

Научная новизна работы.

- исследовано напряженно-деформированное состояния горных пород через усредненный модуль упругости;

- определены через Эйлеров интеграл второго рода связи между действующими усилиями, удельным давлением под инденгором, описываемым уравнением параболоида различных степеней, и его прониканием в хрупкую среду;

- определена степень влияния на проникание единичного индентора от воздействия соседних ивденгоров;.

- обоснована математическая модель для учета динамической составляющей воздействия, позволяющая находить количественные сравнительные показатели эффективности тех или иных ударников ударных систем;

- обоснована математическая модель, связывающая напряжения в массиве горных пород с геометрическими размерами инденторов описываемых уравнением параболоида различных степеней.

Практическая полезпость заключается в разработке комплекса технических решений, названого - новым способом отделения строительных камней от массивов. Комплекс включает в себя конструкции конкретного безлезвийного инструмента для создания шпуров некруглых форм, схем соответствующих этому инструменту буровых машин, буровых агрегатов и способа ведения горных работ, на примере отделения строительного камня на горнодобывающих карьерах. Комплекс запатентован в Роспатенте охранными документами.

Реализация работы. Основные положения и результаты исследований переданы для использования на ОАО " Кузнецкий машиностроительный завод". Разработанная методика исследования напряженно-

деформированного состояния хрупких сред используется в учебном процессе Сибирского государственного индустриального университета при подготовке инженеров - механиков по специальности "Динамика и прочность машин".

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на мегедународной конференции " Механизмы переменной структуры и вибрационные машины" (Кыргызкая Республика, Бишкек, 1995г.), на международных научно-практических конференциях "Перспективы развития горнодобывающей промышленности"

(Новокузнецк, 1996, 1997, 2001гг.), на научно-практических конференциях по проблемам машиностроения, металлургических и горных машин (Новокузнецк, 1996, 1997, 2002гг.), Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Совершенствование методов поиска и разведки, технологии добычи и переработки полезных ископаемых" (Красноярск, 1999г.), на межотраслевых научных конференциях "Краевые задачи и математическое моделирование" (Новокузнецк, 1998, 1999, 2000, 2002гг.) на Всероссийской научно-технической конференции "Технология, оборудование и производство инструмента для машиностроения и строительства" (Новосибирск, 1999 г.), на международном научном симпозиуме " Механизмы и машины ударного, периодического и вибрационного действия " (Орел, 2000г.), на 4 международном симпозиуме (Брисбан, Австралия, 1997г.) и на кафедре Теории механизмов и машин и основ конструирования СибГИУ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано девятнадцать научных работ и получено шесть патентов РФ на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 117 наименований, и 1 приложения. Основной текст изложен на 147 машинописных страницах, поясняется 91 рисунком и 11 таблицами.

Работа выполнена при консультациях доктора технических наук, профессора Реморова В.Е.

Основное содержание работы

В первой главе приводится обзор известных исследований, выполненных более чем за 50 лет и позволивших установить многие количественные и качественные зависимости меяуту критериями эффективности процесса разрушения горных пород при динамических воздействиях на них.

Значительный вклад в изучение и обобщение результатов научных работ в области обоснования оптимальных условий разрушения горных пород при бурении внесли : Шрейнер JI.A., Эйгелес P.M. Алимов О.Д., Иванов К.И., Горбунов В.Ф., Дворников JI.T., Тагаев Б.Т., Прядко Ю.А. и многие другие.

Анализ известных исследований показал, что из большого числа параметров, определяющих производительность разрушения, наибольшее внимание уделялось таким, как физико-механические свойства разрушаемых сред, усилия прижатия инструмента к забою, частоты и энергии наносимых по инструменту ударов, способа удаления разрушенного материала из забоя. Найденные закономерности достаточно полно отражали сущность физических процессов, происходящих при статическом и ударном разрушении горных пород лезвийным инструментом. Процессы взаимодействия с разрушаемой средой безлезвийного бурового инструмента, оснащенного "тупыми" цилиндросферическими твердосплавными вставками,

к настоящему времени исследованы далеко не полностью, хотя такой инструмент в практике получает все большее применение.

Опыт разрушения горных пород безлезвийным инструментом, полученный в последнее десятилетие на Кузнецком машиностроительном заводе и в СибГИУ (г.Новокузнецк), а ранее во Фрунзенском политехническом институте, позволил установить уникальную возможность образования отверстий в горных породах без поворота инструмента вокруг его геометрической оси, что обуславливалось способностью такого инструмента внедряться в горную породу забоя по всей поверхности соприкосновения за один удар.

В этих исследованиях безлезвийный инструмент (КНШ-43, 08x6, что означает: коронка незатачиваемая, штыревая, диаметром 43 мм с шестью вставками, имеющими диаметр сферы 8 мм.) был подвергнут типовым испытаниям на граните с коэффициентом крепости 5=16..18 по шкале проф. Протодьконова М.М. Бурение производилось при энергиях единичного удара в 58,8; 88,2 и 117,6 Дж. При этом поворот инструмента между ударами осуществлялся на 10,20,30 и 40 градусов. На рисунке 1 а, Ь, с приведены графики изменения среднего углубления за один удар (Ас) в зависимости от угла поворота между ударами (5). Чтобы показать особенность полученного результата, на тех же графиках приведено изменение углубления за один удар для серийной лезвийной коронки КТШ-43 (коронка трехперая штыревая). Экспериментальные исследования КТШ-43 проводились по той же методике при энергиях единичного удара в 58,8 и 88,2 Дж. Лезвийный инструмент (КТШ) лишь при определенных углах поворота между ударами, а именно в 40°, обеспечивает максимальное углубление на один удар. Увеличение или уменьшение этого угла приводит к потере производительности бурения. При применении безлезвийного инструмента (КНШ) такой оптимум не проявляется, хотя отверстие в породе формирует по полному сечению.

Рисунок 1- Зависимость среднего углубления та один удар от угла поворота между ударами

Естественен был вывод о том, что при использовании коронок с цилиндро-сферическими инденторами можно уменьшать угол поворота между ударами до полного его прекращения, что позволяет существенно' уменьшить изнашивание твердосплавных вставок о забой. И хотя исследования показали, что производительность и энергоемкость разрушения

при бесповоротном бурении заметно уступают известному ударно-поворотному способу, сама возможность бесповоротного бурения не могла не привлечь к себе внимания. И, прежде всего, на том основании, что появлялась возможность образования в разрушаемых средах отверстий некруглого сечения.

Развитие высказанных идей требовало более тщательного изучения взаимодействия с хрупкими средами инденторов различных форм. Известны исследования профессора Л.И.Барона и его учеников по совместному внедрению в забой двух и более инденторов. Эти исследования позволили вскрьггь эффект совместности действия инденторов, заключающийся в существенном (до полутора раз) увеличении объема разрушения горных пород при одновременном воздействии инденторов по сравнению с последовательным внедрением тех же инденторов. В первом случае возникает единая лунка с ровным дном, а во втором случае - отдельные лунки конусообразного вида. Глубины лунок при этом в обоих случаях оказываются практически равными.

Приведенный анализ известных исследований по установлению рациональных режимов ударного разрушения горных пород с использованием как лезвийного, так и безлезвийного инструмента позволил сформулировать следующие основные задачи настоящей работы:

- исходя из известных контактных задач теории упругости исследовать взаимодействие с хрупкой средой инденторов, представленных телами вращения описываемыми гладкими поверхностями;

- найти взаимовлияние полей напряжений при симультанном (одновременном) статическом воздействии на горную породу групп инденторов;

- определить особенности динамического воздействия на горную породу групп инденторов путем поиска рациональных форм волн упругих деформаций, генерируемых в буровом инструменте;

- разработать конструкции безлезвийного инструмента для создания шпуров некруглых форм, а также буровых машин, буровых агрегатов и способа ведения горных работ при создании некруглых отверстий.

Во второй главе исходя из решений известных контактных задач теории упругости исследовано взаимодействие с хрупкой средой инденторов, представленных телами вращения с гладкими контактными поверхностями; аналитически исследовано взаимовлияние полей напряжений при одновременном (симультанном) статическом воздействии на горную породу групп инденторов; исследованы особенности динамического воздействия на горную породу групп инденторов при генерировании в волноводе упругих волн.

При внедрении в упругое полупространство единичного штампа, имеющего в качестве рабочей - любую поверхность вращения вокруг оси штампа, компоненты напряжений и перемещений в полупространстве, на которое воздействует штамп, были представлены известной системой

уравнений, приведенной, в частности, у Галина Л.А.*, в которой упругие постоянные материала выражаются через модуль упругости Е и коэффициент Пуассона v.

Строго говоря, рассматриваемая модель изотропного тела не может быть целиком применена к горным породам, в силу наличия в последних выраженной анизотропии. Известно, что в самом общем случае любая горная порода характеризуется 36 упругими постоянными. Однако многолетний опыт использования в качестве характеристики горных пород коэффициента крепости, определяемого по методу проф. М.М.Протодьяконова - старшего, как некоторой универсальной характеристики, которая определяется величиной нормальных напряжений при сжатии образцов определенных форм, позволяет условно определять обобщенный модуль упругоста и применять его приближенно для рассмотрения сложного напряженного состояния массивов горных пород. Все выполненные ранее эксперименты в основном подтверждают принятое предположение с достаточной для горного дела точностью (±10%). Введенный в 1926г. М.М.Протодьяконовым коэффициент крепости Г горных пород линейно связан с напряжениями, возникающими в образце горной породы, выполненном в виде куба при одноосном его раздавливании. Возникающее при разрушении нормальное напряжение ст связывается с коэффициентом крепости Г линейной связью вида

f=kfa. (1)

Если рассматривать напряжения горных пород в пределах действия закона Гука, то можно записать сг-Епв ( Е^-модуль упругости породы, а в -относительная деформация).

С учетом (1) можно представить Еп в виде

Отметим, что связь между Е„ и { линейна, реальные значения модуля упругости Еп при одноосном сжатии изменяются от 0,03*104 МПа (глины) до 16,5»104 МПа (доломиты), что соответствует коэффициентам крепости Г от О до 20. При этом значение коэффициента крепости 1=1 соответствует углям с модулем упругости Еп=0,8«104 МПа. На основании этого, связь между Еп и Г, в первом приближении, может быть представлена в виде

Е„ =0,8 «Ю4^ МПа . (2)

Что касается коэффициента Пуассона, то для наиболее часто встречающихся горных пород, вмещающих полезные ископаемые, он изменяется в диапазоне, определяемом значением

уп=0,25±0,03. (3)

После соответствующих преобразований с учетом (2) и (3), система уравнений Галина может быть представлена в ввде (4), где обозначены и, V, ъу - проекции смещения некоторой точки упругого полупространства на

Галин Л. А. Контактные задачи теории упругости и вязкоуиругоста.-М. :Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1980.-304 а

неподвижные координаты осей х, у, г; стх, ау, а* - составляющие тензора напряжений в прямоугольных координатах (нормальные); т^, туг, -составляющие тензора напряжений в прямоугольных координатах (касательные); { - коэффициент крепости, ф! - гармоническая функция, являющаяся математической моделью полей напряжений и деформаций.

и = Ц д А +

2 { дх 2 дх

у . _ +

2 { ду 2 ду

Зг 3)1.

¡V = - а . +--2—1-,

* ' 2 дг

яг ^ я v 2 яг1 ®

т „ = 4 * 10 ' ¡г

д г \ д х 2 д х

а1». •

д уд 2 4)

а, = 2 -10 +

д 2 \ д у ' д у

Тгх = 4 . 10 ' /2 НЕа.,

д г 9 х

г ,, = 2 * 10 ' / (- Г + 2 г

• д х д у д х д у

а = - 7 *10 ' / + 4 . 10 » /г И^-Ч

7 5г д22

Гармоническая функция ф] с учетом Г получает вид:

»,-4*10»/Я / ,,

(5)

где -область, которая содержит точки, после деформации

располагающиеся на смещенной поверхности основания штампа;

^ и ^ - оси, связанные со штампом (расположены на поверхности штампа). В начальном состоянии (при И = 0) оси £ и х, г| и у - совпадают;

)с! 4 <1 т) -элементарная сила, приложенная в точке (|, т)).

Таким образом, для любой горной породы с известным коэффициентом крепости £ используя усредненные показатели горных пород (2) и (3) можно ориентировочно, с определенной степенью точности, высчитывать все компоненты напряженно - деформированного состояния под штампом.

В настоящей работе вводится понятие " штампы простейших форм ". Этим понятием обобщаются штампы в виде тел вращения с гладкими контактными поверхностями, в частности, в виде параболоидов вращения

2 ~ Арх , которые в зависимости от коэффициентов А и X могут принимать

различные формы. На рисунке 2 показаны

__2__Л_2 _ _1_2

параболоиды,

соответствующие зависимостям '¿1=р^, '¿2=2р2, я3=Зр', 74=4р2, г$=р2, 2б=р3,

__4

Рисунок 2 - Изменение форм штапов- параболоидов: а) в зависимости от А, Ь) в зависимости от X

По Галину сила, воздействующая на такие штампы, соприкасающиеся с полупространством по площадкам радиуса а определяется зависимостью

Е

-Аа'

Л1 Гг(Л/2)

1-1/г Я + 1 Г (Л) '

а перемещение штампа при этом оказывается равным

л г(л)

где Г(%) - гамма-функция или Эйлеров интеграл 2-го рода

<<Г(Л) = ]х1-*е-*сЬс)-о

Связь между силой Р и перемещением с для рассматриваемого случая определится зависимостью

.р =

1 - V,

-А 1 И х (0.35 Л + 0.042 ),

(6)

перемещение через площадь контакта а2 выразится как с=-2а2А, а давление под штампом - формулой

= —хг^^7^- (7)

яЦ-Уп )

Приведенные зависимости позволяют находить связи между силой и перемещением для частных случаев:

Х=2 Р =

при при при

> 3

-Агс>,

1=3 1=4

1.1

1

F = 1 .44

-А :

1 - v

з_

-А 4 с 4

1 <

В соответствии с приведенными зависимостями на рисунке 3, для примера, представлены графики "сила-перемещение" при внедрении штампов в виде параболоидов вращения в горную породу с коэффициентом крепости £=2.

Рисунок 3 -Графики "сила-перемещение" при использовании простейших штампов

гЧ),1*10'7рг

п'ЛЙГ

™сГ5м

с, мм

При выполнении настоящего исследования предполагалось, что создание в хрупких средах деформаций (с), превышающих упругие, неизбежно приводит к разрушению самих сред.

Определяя по (7) распределение давления под параболоидными штампами становится возможным находить по (5) гармоническую функцию, а затем напряжения и деформации в разрушаемой среде.

В случае, когда на забой одновременно действуют несколько штампов, происходит наложение полей напряжений от каждого из них.

Рисунок 4 -Взаиморасположение штампов на разрушаемом забое

Если принять расположение штампов в соответствии с рисунком 4, где показаны: 1- расстояние от оси фиксированного штампа (в центре) до центра штампа, расположенного на окружности радиуса 1, а - угол между соседними штампами (при п-пггамяах расположенных на окружности радиуса 1, угол <х=360/п), то закон внедрения штампов под действием общей силы Р будет определяться полученным в работе соотношением:

2 .(ЯЧл + П) п^/(п + 1)) ЛИГ ,

1 X 10

(¿■(„Ч-1)) + *(*/(, +О) /ЛГ 2 я V/1 - 5 /*

где 8- площадь контакта со средой центрального штампа.

При этом особое влияние на состояние среды оказывают формы штампов и линейное расстояние между ними. Найденные закономерности позволяют определять величину проникания штампа с учетом воздействия от соседних штампов.

Приведенные аналитические решения контактных задач могут быть взяты за основу создания инженерных методов рационального проектирования инструмента, его формы, форм инденторов и их взаиморасположения на рабочей поверхности.

В силу того, что углубления в хрупких средах могут иметь протяженности значительно превосходящие их поперечные размеры, стержень, передающий статическое усилие на забой, может терять устойчивость. Для устранения этого передача больших усилий на забой, через стержень достигается продольным ударом по нему ударником. При этом нагружается упругой волной лишь некоторый участок стержня-волновода.

Ударник генерирует в стержне волну продольной деформации, которая со скоростью звука движется по стержню в сторону забоя, нагружает инструмент и разрушаемую среду, создавая условия для разрушения последней. Амплитуда и длительность волн напряжений определяются предударными скоростями, материалами, размерами и формами соударяющихся тел.

Отыскание рациональных форм ударников может приводить не только к увеличению производительности разрушения горных пород, но и к уменьшению уровня напряжений в отраженных от забоя волнах, т.е. к уменьшению динамических воздействий на сами ударные машины.

Анализ форм волновых ударных импульсов, генерируемых в волноводах различными ударниками, показал, что лишь при использовании цилиндрических ударников уровни напряжений в волноводах остаются постоянными. При всех других формах ударников, в частности, и при тех, которые реально применяются в ударных машинах, напряжения в волноводах оказываются переменными от нарастания с падающей интенсивностью, до нарастания с увеличивающейся интенсивностью.

Выполненные исследования показали, что в первом приближении формы упругих волн могут быть представлены как амплитудные значения сил воздействия в зависимости от времени в кусочно-линейном виде (рисунок 5).

Рисунок 5 -Основные формы волн напряжений в волноводах при различных формах ударников

Для цилиндрических ударников (зависимость 1), Рг^сопй; для конических и ступенчатых ударников Р=Р0 (1+к]+к2 ), при к] > к2 (зависимость 2); для гиперболических ударников Р=Е0 (1+к]+к2), щ)и к! < к2 (зависимость 3), где к,-определяется углом подъема участков графика .

Выявленные закономерности внедрения инденторов, в том числе с учетом форм падающих волновых импульсов и доказательством возможности воспроизведения некруглых по сечению отверстий ставят следующую важную задачу - нахождение оптимальных форм этих отверстий. Наиболее реальными могут быть треугольные, ромбические, эллиптические с различным соотношением полуосей эллипса.

Эффективность форм поперечных сечений отверстий заключается в образовании явно выраженных концентраторов напряжений, способных обеспечивать нужные направления развития трещин.

В третьей главе приведены результаты лабораторных исследований по статическому и динамическому внедрению групп инденторов в хрупкие среды.

В качестве количественного критерия эффекта совместности воздействия групп инденторов на разрушаемую среду было принято относительное изменение величины усилия в момент образования лунки выкола, поэтому при проведении экспериментальных исследований, производилось сопоставление величин усилий при вдавливании одиночного индентора, симультанном вдавливании двух, трех и четырех инденторов до разрушения сред.

Опыты проводились в лаборатории кафедры ТММ и ОК Сибирского государственного индустриального университета. В качестве экспериментального стенда (рисунок 6) был использован механический пресс с усилием в 30 КН. Измерялись нагрузки динамометром, рассчитанным на максимальные усилия в 50 КН.

Стенд устроен следующим образом. На стол 5 пресса устанавливается образец горной породы 4. Сверху на образец устанавливается инструмент 3. Стенд оборудован силоизмерительным устройством (динамометр) 2.

Рисунок б- Схема экспериментального стенда 1- механизм установочного перемещение 2 -силвизмерительное устройство (динамометр), 3 -инструмент, 4 - образец горной породы, 5 - стол пресса с указателем перемещения, б - нагружающее устройство.

Нагружающее устройство 6 представляет собой червячный редуктор, обеспечивающий перемещение стола 5.

Двадцать оборотов маховика механизма установочного перемещения давало перемещение стола на 1мм.

Для проведения испытаний на Кузнецком машиностроительном заводе были изготовлены породоразрушающие инструменты (рисунок 7), каждый из которых включал в себя корпус с запаянными в него одной, двумя, тремя и четырьмя твердосплавными инденторами марки ВК11-В. Инденторы выполнялись в виде параболоидов вращения диаметром 8,2 мм. Расстояние между центрами вставок 13 мм.

Для опытов были использованы горные породы: алевролит, аргиллит и песчаник.

к

I

а) гаИИР»

Рисунок 7 - Общий вид коронок оснащенных одной, двумя, тремя и четырьмя вставками

Механизм разрушения, вне зависимости от числа воздействующих инденторов оказался идентичным для всех образцов горной породы. В связи с этим можно говорить лишь о варьировании различной степени выраженности протекающего физического процесса для каждого конкретного образца. Были получены формы лунок выкола, которые распределились в три группы:

- все ивденторы при вдавливании образуют отдельные лунки;

- то же, но при этом между отдельными лунками образуются трещины или выколы в виде желобков;

- в результате воздействия групп инденторов образуется одна общая лунка.

Особый интерес представлял третий случай. Проведенные опыты показали, что поля напряжений от каждого из инденторов взаимонакладываются, что приводит к новым важным ситуациям, когда максимальные значения напряжений появляются в местах, смещенных от площадок контактов отдельных инденторов. В этом случае разрушение среды происходит так, что общая лунка выкола получает явно выраженное единое плоское дно с размерами, превосходящими площадь, охватываемую инденторами.

Рисунок 8 - Профиль лунки выкола при вдавливании инструмента с

тремя инденторами 1 - сильно спрессованный слой породы; 2 - зона раздробленной породы; 3 - котур совместной лунки выкола; 4 - зона крупного скола,!-расстояние между центрами инденторов

При исследовании взаимодействия с хрупкой средой инденторов было замечено, что на всех стадиях разрушения ведущую роль играет трещинообразование, то есть трещины появляются там, где возникают растягивающие напряжения. Объем лунки выкола существенно больше внедрившейся части индентора - зона 2 (рисунок 8).

На рисунке 9, для примера приведен график зависимости "усилие-' внедрение" для четырех видов инструментов, взаимодействовавших с песчаником.

Рисунок 9-Зависимости «сила-внедрение» для чегшрех видов инструментов.

9JS № ü/i I 15 tfS 2 ?3S 15 US Э US 3S

В результате обработки эмпирических данных величина силы F |

(Н) в зависимости от величины внедрения с (мм.) инструмента имеет вид F=Ac-B, где

- при внедрении одного ицденгора а=7500 ±300 н/мм; в=900± 40 н;

- при внедрении двух инденторов а=9000 ±350 н/мм; в-1200± 50 н;

- при внедрении трех и четырех инденторов а=9800 +4оо н/мм; в=1400± 60 н.

На всех графиках просматриваются близкие к линейным связи F от величины внедрения, имеют место и отклонения от линейности имеющие тенденции к увеличению интенсивности нарастания. Отклонения от линейности, связано с тем, что нагружение осуществлялось и после момента крупного скола породы в месте внедрения инструмент.

Полученные результаты подтверждают аналитические зависимости, полученные в главе 2 настоящей работы при иследовани статического внедрения инденторов в хрупкие среды (рисунок 3).

ei

ч

*

я *

я *

л

С целью оценки ударного воздействия на инструмент обратимся к известным исследованиям, проведенным, в частности Тагаевым Б.Т.* на ударном копре, при изучении им влияния форм ударяющих тел на проникание лезвийного и безлезвийного инструмента в горные породы.

Выводы, сделанные в указанной работе были использованы автором липгь для частных целей. Воспользуемся его данными для подтверждения выводов, которые нами были сформулированы в главе 2.

Таблица 1__

I

Тип бойков Коэффициент крепости горных пород и среднее углубление инструмента за оборот Ь, мм/об

1=6..8 мрамор £=10..12 известняк 1=16..18 гранит 1=20..22 кварц

.-а 5,3±0,2 4,6±0,2 4,1+0,2 3,9±0,2

5,0±0,3 4,4±0,2 4,4±0,16 4,2±0,2

5,4+0,2 5,1*0,3 5,0±0,2 5,0±0,2

Были использованы три типа бойков: цилиндрический, конический и гиперболический одинаковой массы. Эксперимент был проведен при энергии ударов 58,8 Дж. и осевом усилии прижатия в 10 КН. на четырех типах горных пород: мрамор (Г=6..8), известняк (1=10.. 12), гранит (£=16..18), кварц (1=20..22).

На рисунке 10 приведены графики, показывающие изменение среднего углубления инструмента за оборот от коэффициента крепости для трех типов бойков.

Р,Црлиндрический

Рунический

р*¥Фттелболичсскин

Рисунок 10 - Зависимости среднего углубления инструмента от коэффициента крепости дня трех

типов бойков

#

Тагаев Б.Т. Поиск путей увеличения эффективности ударною разрушения горных пород при бурении. Канд. диссерт. Фрунзе, 1988г.

Анализ зависимостей позволяет сделать следующие выводы:

- в некрепких горных породах (1=6..8) форма бойка практически не влияет на эффективность разрушения, отдать преимущество какой-либо форме бойка не представляется возможным;

- при одних и тех же энергиях удара, влияние формы бойка начинает сказываться лишь в крепких (1=12.Л 6) горных породах (характерна в этой связи точка пересечения зависимостей для цилиндрического и конического бойков в интервале крепости от 1=12 до 1=14);

- использование бойка прямоугольной формы при разрушении очень крепких и в высшей степени крепких горных пород (1=16..22) не эффективно (в этом случае бойки конических форм дают прирост на 7,5%, а гиперболические бойки до 25 % по сравнению с цилиндрическими бойками);

- боек с криволинейной образующей (гиперболической формы) одинаково эффективен как при бурении крепких, так и весьма крепких горных пород;

- при прочих равных условиях, наибольших величин углубления инструмента за оборот удается достигнуть при использовании бойков с криволинейной (вогнутой) образующей, на что и было обращено внимание в главе 2 настоящей работы.

В процессе эксперимента были получены шпуры некруглых сечений. На рисунке 11 представлен шпур, имеющий треугольную форму поперечного сечения.

4 1 \ .

Рисунок 11 - Шпур треугольного поперечного сечения

В четвертой главе приводится обоснование и результаты разработки комплекса технических решений, который может быть назван - новым технологическим способом отделения строительных камней от массивов.

Разработанная технология, основана на бурении некруглых шпуров и механическим отделением блоков позволяет:

- существенно упростить конструкцию бурильной машины, путем исключения из нее механизма вращения;

- бурить шпуры в крепких горных породах практически любого сечения (треугольные, прямоугольные и т.п.);

- исключить составляющую абразивного износа твердого сплава, обусловленную вращением инструмента.

Шпуры и скважины некруглого сечения обеспечивают более эффективное разрушение породного массива за счет образования на стенках скважин концентраторов напряжений в виде заостренных углублений.

При этом происходит увеличение производительности буровых работ, обеспечивается уменьшение энергоемкости всего процесса.

Комплекс защищен следующими охранными документами:

1. Буровые коронки. Патент РФ. № 2065022, патент РФ.№ 2105123. Новые буровые коронки обеспечивают бурение шпуров некруглого поперечного сечения, когда в острых углах стенок пробуренных скважин создаются концентраторы напряжений позволяющие целенаправленно воздействовать на массив, что существенно снижает объемы бурения.

2. Ударная бурильная машина. Патент РФ. № 2090753. Сущность машины заключается в том, что в ней применен разъемный неподвижный люнет, а используемые буровые штанги выполняются некруглыми. Внутреннее отверстие люнета выполнено подобным профилю пгганги, а подвижный элемент жестко связан с корпусом ударника. Такое выполнение

/ машины позволяет штанге перемещаться в осевом направлении без поворота

вокруг собственной геометрической оси.

3. Буровой агрегат для строчного бурения шпуров. Патент РФ. № 2130545. Разработанный агрегат, состоящий из ходовой тележки, буровой машины, установленной на податчике, содержит направляющую балку и механизм, обеспечивающий поворот балки относительно ходовой тележки, а также механизм-инверсор, состоящий из кривошипа, рычагов и равных по длине шатунов. При этом инверсор снабжен оголовком, входящим во вращательные пары с шатунами инверсора и в высшую кинематическую пару с направляющей балкой.

4. Способ отделения строительного камня от массива. Патент РФ. № 2083840. Сущность нового способа ведения работ заключается в ориентации невращающейся буровой коронки, имеющей, в частности, ромбическую форму, большей диагональю вдоль контурной линии откола природного камня и в получении нужного поперечного сечения шпура обеспечиваемого бурильной машиной с невращающейся буровой штангой.

Основные разработки доведены автором до опытных конструкций Копии названных охранных документов приведены в приложении 1 диссертации. Возможность широкого внедрения описанных решений у автора не вызывает сомнений, но требует в дальнейшем проведения проектных и опытных работ силами и средствами заинтересованных организаций.

Основные выводы:

1. Широкий анализ известных исследований, выполненных ранее и в последние годы, в том числе автором диссертации, позволяет утверждать, что при использовании безлезвийного инструмента, по которому наносятся ударные нагрузки, возможно выполнять отверстия без поворота инструмента вокруг его геометрической оси.

2. Изучение' особенностей бесповоротного бурения позволило выявить возможность производства в хрупких средах скважин некруглых сечений, что обеспечивает более эффективное разрушение породного массива за счет появления концентраторов напряжений на стенках скважин.

3. Для любых горных пород по известным коэффициентам их крепости по М.М. Протодьяконову, можно приближенно, с определенной степенью точности до ± 10%, определять компоненты напряженно -деформированного состояния под штампом при его нагружении.

4. Исходя из решений известных контактных задач теории упругости взаимодействие с хрупкой средой штампов, представленных телами вращения с гладкими поверхностями контакта описывается системой уравнений напряженно-деформированного состояния под штампом через известные коэффициенты прочности сред. Определение числовых значений напряжений и деформаций для параболоидных инденторов реализуется по разработанной инженерной методике. Взаимовлияния полей напряжений при одновременном (симультанном) статическом воздействии групп инденторов описывается разработанной математической моделью, что является основанием к конструктивному нахождению форм инструмента для бесповоротного разрушения хрупких сред.

5. Закономерности внедрения инденторов в хрупкие среды под действием продольного удара могут быть существенно уточнены в зависимости от форм падающих ударных импульсов. Эффективность импульсов целесообразно оценивать закономерностями нарастания амплитудных значений импульса во времени.

6. Физический эксперимент по статическому и динамическому вдавливанию инденторов различных форм в реальные хрупкие среды подтвердил основные аналитические положения, полученные в работе.

7. Разработанные конструкции конкретного безлезвийного инструмента для создания шпуров некруглых форм, схемы соответствующих этому инструменту буровых машин, буровых агрегатов и способ ведения горных работ обеспечивают выполнение следующих условий: бурение шпуров некруглого поперечного сечения, когда в острых углах стенок пробуренного шпура создаются концентраторы напряжений и появляются возможности целенаправленного воздействия на массив с существенным снижением объемов буровых работ.

Список опубликованных работ по теме диссертации.

1. Дворников Л.Т., ГубановЕ Ф. К вопросу о совершенствовании конструкций ударных бурильных машин. Материалы второй международной конференции "Механизмы переменной структуры и вибрационные машины ", Кыргызкая Республика. - Бишкек, 1995. С.278-280.

2. Дворников Л.Т., ГубановЕ.Ф. Принцип н реализация бурения шпуров без поворота инструмента. Материалы 111 Международной научно-практической конференции "Перспективы развития горнодобывающей промышленной* ". - Новокузнецк, 1996. С. 67-68.

3. Дворников Л.Т., ГубановЕ.Ф. Новый способ отделения строительного камня от массива. Материалы V научно-практической конференции по секции машиностроения и горных машин. -Новокузнецк, 1996. С.171-177.

4. Губанов Е.Ф. Динамическое исследование составляющих бурового агрегата дня строчного бурения шпуров. Материалы V Международной научно-практаческой конференции "Перспективы развития горнодобывающей промышленности". - Новокузнецк, 1997. С.55-56.

5. Дворников Л.Т., ГубаиовЕ-Ф. Новый вид бурового инструмента для бесповоротного " бурения. Материалы VI Научн.-практ. конф. по проблемам машиностроения металлургических

и горных машин. - Новокузнецк, 1997. С. 68-73.

6. Дворников Л.Т., Губанов Е.Ф. О бурении шпуров без вращения бурового инструмента // Изв. вузов. Горный журнал. -1997. - № 1 -2. С. 41 -46.

7. Губанов Е.Ф. Исследование напряженного состояния массива вблизи отверстий в зависимости от их формы. Сборник трудов межвузовской научной конференции "Численно-аналитические методы решения краевых задач". - Новокузнецк, 1998. С.22-24.

8. Дворников Л.Т., Живаго Э.Я., ГубановЕ.Ф. Техника и технология отделения строительного камня от массива. Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции 'Технологии, оборудование и производство инструмента для машиностроения и строительства ". - Новосибирск, 1999. С.11-15.

9. Губанов Е.Ф., Вечужанкн Д.С. Направления увеличения эффективности разрушения горных пород при ударном бурении. Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Совершенствование методов поиска н разведки, технологии добычи и переработки полезных ископаемых". - Красноярск, 1999. С. 77-78.

10. Губанов Е.Ф. Новая технология добычи строительного камня: Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Совершенствование методов поиска и разведки, технологии добычи и переработки полезных ископаемых". - Красноярск, 1999. С.78-79.

11. Губанов Е Ф. Контактные задачи воздействия групп инденторов на полупространство. Сборник трудов 2-й межвузовской научной конференции "Численно-аналитические методы решения краевых задач". - Новокузнецк, 1999. С.29-31.

12. Дворников Л Т., ГубановЕ.Ф. О новом направлении в создании безлезвийного бурового инструмента // Инструмент Сибири. - 2000,- № 1. С.31-33.

13. Губанов Е.Ф. Гармонический анализ симультанного воздействия. Сборник трудов межотраслевой научной конференции "Краевые задачи и математическое моделирование". -Новокузнецк, 2000. С. 21-24.

14. Дворников Л.Т., ГубановЕ.Ф. О технологических возможностях ударного бурения некруглых шпуров при добыче строительного камня. Материалы международного научного симпозиума" Механизмы и машины ударного, периодического и вибрационного действия". -Орел, 2000. С.23-26.

15. ГубановЕ.Ф., Дворников Л.Т. Разработка экологически безопасной технологии отделения строительного камня от массивов горных пород Сборник трудов VIH Международной научно-практической конференции "Перспективные технологии разработки и использования минеральных ресурсов". - Новокузнецк, 2001. С. 34-36.

16. Губанов Е.Ф, Вечужанин Д.С. Экспериментальная проверка основных положений теории симульталного разрушения хрупких сред. Материалы двенадцатой научпо-практической конференции по проблемам механики и машиностроения. - Новокузнецк, 2002. С. 192-209.

17. Губанов Е.Ф. Основные соотношения между осевым воздействием, нормальным давлением и смещением для штампов простейших форм. "Краевые задачи и математическое моделирование". - Новокузнецк, 2002. - С. 150-159.

18. Дворников Л.Т., ГубановЕ.Ф. Экологически безопасная технология отделения строительного камня от массивов горных пород. Материалы регионального конкурса. "Инновации и изобретения года."- Кемерово, 2002.С. 98 .

19. Leonid T.Dvomikov, Eugeny F.Gubanov. Technique and technology of non-round holes boring. Fourth International Symposium on Mine Mechanisation and Automation. Brisbane, Queenaland.6-9 July, 1997. C.501-510.

20. Патент РФ № 2065022. Буровая коронка для ударного бурения/ Л.Т. Дворников, Ю.А. Прадко, Е.Ф. Губанов. Опубл. 10 08.96. Бюл. Nt 22.Cxp.192.

21. Патент РФ № 2105123. Буровая коронка / Л.Т. Дворников, Е.Ф. Губанов. 0публ.20 02.98. Бюл.№5.С.414.

22. Патент РФ № 2090753.Ударная бурильная машина / Л.Т. Дворников, Е.Ф. Губанов. 0публ.20.09.97. Бюл. № 26.С.433.

23. Патент РФ № 2083840. Способ отделения строительного камня от массива / Л.Т. Дворников, Е.Ф. Губанов. Опубл. 10.07.97. Бюл. № 19.С.365.

24. Патент РФ № 2130545. Буровой агрегат для строчного бурения шпуров / Л.Т. Дворников, Е.Ф. Губанов. 0нубл.20.05.99. Бюл. № 14.С.544.

25. Патент РФ № 2167993. Твердосплавная вставка для буровых коронок / Л.Т. Дворников, Е.Ф. Губанов. Сибирский государственный индустриальный университет. Опубл. 10.11.99. Бюл. № 15.С.402.

!

Изд.лиц.№ 01439 от 05.04.2000 г. Подписано в печать 11.11.03 Формат бумаги 60 X 84 1/16. Бумага писчая. Ризография. Усл.печ.л. 1,39. Уч.-изд.л. 1,56. Тираж 100. Заказ 155. Сибирский государственный индустриальный университет 654007, г.Новокузнецк, ул. Кирова, 42. Издательский центр СибГИУ

)

2p<=.?-f\ \foJJ

Ц9»>77

ВВЕДЕНИЕ.4 стр.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ УДАРНОГО РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД 9 стр.

1.1 Закономерности взаимодействия инструмента с горной породой при ударном бурении лезвийным инструментом.9 стр.

1.2 Формы инденторов бурового инструмента, анализ направления безлезвийности при создании ударного инструмента.16 стр.

1.3 Идея бесповоротного бурения крепких горных пород, анализ накопленных результатов.25 стр.

1.4 Постановка задач исследования.3 2стр.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА БЕСПОВОРОТНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ОТВЕРСТИЙ В МАССИВАХ ХРУПКИХ СРЕД 34 стр.

2.1 Напряжения и деформации упругого полупространства при решении пространственных контактных задач.34стр.

2.2 Основные соотношения между осевым воздействием, нормальным давлением и смещением для штампов простейших форм.40стр.

2.3 Влияние силы, действующей вне штампа на нормальное давление под ним и его смещение.47стр.

2.4 Генерирование упругих волн деформаций в волноводах, оценка их параметров для целей разрушения хрупких сред.55стр.

2.5 Исследование напряженного состояния массива вблизи отверстий в зависимости от их формы и количества.72стр.

2.6 Выводы.76стр.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ОСНОВНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ ТЕОРИИ СИМУЛЬТАННОГО РАЗРУШЕНИЯ ХРУПКИХ СРЕД.78стр.

3.1 Экспериментальные стенды и методика проведения лабораторных исследований.7 8стр.

3.2 Закономерности внедрения в хрупкую среду при статическом нагружении инструментов с различным числом и расположением инденторов. ,89стр.

3.3 Закономерности внедрения в хрупкую среду при динамическом нагружении бурового инструмента.104стр.

3.4 Выводы.108стр.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА СРЕДСТВ БУРЕНИЯ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ НОВЫХ РЕШЕНИЙ В ПРАКТИКЕ ГОРНОГО ДЕЛА.109стр.

4.1 Обоснование схем и конструкций нового бурового инструмента.109стр.

4.2 Обоснование новой бурильной машины, способной производить шпуры без вращения инструмента.117стр.

4.3 Обоснование нового способа отделения горных пород от массивов при добыче полезных ископаемых. 121стр.

4.4 Разработка нового бурового агрегата для строчного бурения шпуров 129стр.

4.5 Выводы.134стр.

Все применяемые в настоящее время шпуровые бурильные машины создаются по одной из трех кинематических схем, обеспечивающих: вращательно-поступательное движение инструмента (вращательное бурение), вращательно-поступательное движение инструмента с одновременным нанесением по нему ударов (вращательно-ударное бурение), дискретные повороты инструмента с нанесением по нему ударов (ударно-поворотное бурение). Для всех названных способов бурения и применяемых машин характерным является поворот инструмента вокруг его собственной оси, неизбежно приводящий к абразивному износу лезвий. За всю историю существования техники бурения шпуров, техники сверления разнообразных сред вращение или дискретный поворот инструмента вокруг его оси считались абсолютно необходимыми. В технике неизвестны устройства, изобретения, которые бы обеспечивали создание глубоких отверстий выбуриванием среды без вращения инструмента. Исключение составляют продавливающие машины, уплотняющие среду, и сложные механические системы со специальным приводом, располагающиеся внутри проводимых выработок.

В середине XX века получил применение буровой инструмент, оснащенный инденторами, имеющими форму тел вращения с гладкими поверхностями, который получил название безлезвийный. Экспериментальные исследования, проведенные с безлезвийным инструментом показали, что такой важный параметр, как угол поворота между ударами, не оказывает какого-либо серьезного влияния на производительность бурения. Оказалось возможным создание такого геометрического расположения инденторов на торце инструмента, когда разрушение всего забоя может быть произведено за один удар. Удаление разрушенного материала и нанесение следующего удара способно продвинуть инструмент вдоль его оси без поворота вокруг нее. Возможность такого способа разрушения забоя и проникание инструмента внутрь массива подтвердились специально поставленными экспериментами, проведенными в 1983-1988гг.'по инициативе профессора Л.Т.Дворникова во

Фрунзенском политехническом институте и на Кузнецком машиностроительном заводе в г.Новокузнецке.

Наиболее существенным отрицательным результатом бурения без вращения инструмента, отмеченным в этих исследованиях, является то обстоятельство, что производительность и энергоемкость бурения при этом пока заметно уступают известному ударно-поворотному способу. Идея бесповоротного бурения является идеей новой, к настоящему времени она недостаточно апробирована. Назвать какие-либо теоретические изыскания в этом направлении не представляется возможным из-за их отсутствия.

Цель работы. Разработка методов повышения эффективности бесповоротного бурения горных пород безлезвийным инструментом путем использования взаимовлияния полей напряжений, возникающих при одновременном контакте нескольких инденторов с забоем горной выработки.

Идея работы заключается в широком использовании эффекта симмультанного разрушения горных пород с целью совершенствования показателей ударного способа бурения безлезвийным буровым инструментом. Задачи исследований:

1. исходя из известных контактных задач теории упругости исследовать взаимодействие с хрупкой средой инденторов, представленных абсолютно гладкими телами вращения;

2. аналитически исследовать взаимовлияние полей напряжений при симультанном (одновременном) статическом воздействии на горную породу групп инденторов;

3. исследовать особенности динамического воздействия на горную породу групп инденторов путем поиска рациональных форм волн упругих деформаций, генерируемых в буровом инструменте;

4. провести физический эксперимент по статическому и динамическому вдавливанию инденторов различных форм в реальные хрупкие среды с целью проверки аналитически полученных выводов;

5. разработать конструкции конкретного безлезвийного инструмента для создания шпуров некруглых форм, схем соответствующих этому инструменту буровых машин, буровых агрегатов и общего способа ведения горных работ, на примере отделения строительного камня на горнодобывающих карьерах.

Методы исследований основаны на использовании:

1. решений контактных задач теории упругости;

2. решений задач высшей математики и механики на основе математической системы Maple V Power Edition;

3. положениях механики разрушения;

4. принципах математической статистики;

5. приемах теории механизмов и машин.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. методика исследования напряженно-деформированного состояния горных пород через усредненный модуль упругости;

2. методы определения, через Эйлеров интеграл второго рода связей между действующими усилиями, удельным давлением под индентором, описываемым уравнением параболоида различных степеней, и его прониканием в хрупкую среду;

3. алгоритмы, позволяющие определять величину проникания индентора с учетом воздействия от соседних инденторов;

4. математические модели для учета динамической составляющей воздействия, позволяющие находить количественные сравнительные показатели эффективности тех или иных ударников ударных систем;

5. математическая модель, связывающая напряжения в массиве горных пород с геометрическими размерами инструмента эллиптического типа, являющаяся основанием к выбору различных форм бурового бесповоротного инструмента.

Достоверность и обоснованность научных положений и результатов обеспечена:

1. теоретическими исследованиями на основе положений теории упругости, в частности ее раздела, касающегося контактных задач;

2. теоретическими исследованиями на основе положений механики разрушений;

3. экспериментальными исследованиями по статическому и динамическому вдавливанию инденторов различных форм в реальные хрупкие среды.

Научная новизна работы заключается в:

1. разработке методики исследования напряженно-деформированного состояния горных пород;

2. в разработке математических моделей, используемых на различных этапах синтеза нового бурового инструмента.

Практическая полезность заключается в разработке совместно с профессором Дворниковым JI.T. комплекса технических решений, названого -новым способом отделения строительных камней от массивов. Комплекс включает в себя конструкции конкретного безлезвийного инструмента для создания шпуров некруглых форм, схем соответствующих этому инструменту буровых машин, буровых агрегатов и общего способа ведения горных работ, на примере отделения строительного камня на горнодобывающих карьерах. Этот комплекс запатентован в Роспатенте охранными документами.

Реализация работы. Основные положения и результаты исследований переданы для использования на ОАО " Кузнецкий машиностроительный завод". Разработанная методика исследования напряженно-деформированного состояния хрупких сред используется в учебном процессе Сибирского государственного индустриального университета при подготовке инженеров -механиков по специальности "Динамика и прочность машин".

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационнй работы докладывались и обсуждались на международной конференции " Механизмы переменной структуры и вибрационные машины" (Кыргызкая республика, Бишкек, 1995 г.), на международных научно-практических конференциях "Перспективы развития горнодобывающей промышленности" (Новокузнецк, 1996, 1997, 2001 гг.), на научно-практических конференциях по проблемам машиностроения, металлургических и горных машин (Новокузнецк, 1996, 1997, 2002 гг.), Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Совершенствование методов поиска и разведки, технологии добычи и переработки полезных ископаемых" ( Красноярск, 1999 г.), на межотраслевых научных конференциях "Краевые задачи и математическое моделирование" ( Новокузнецк, 1998, 1999, 2000, 2002 гг.) на Всероссийской научно-технической конференции "Технологии, оборудование и производство инструмента для машиностроения и строительства " ( Новосибирск, 1999 г .) на международном научном симпозиуме " Механизмы и машины ударного, периодического и вибрационного действия " ( Орел, 2000 г.) на 4 международном симпозиуме (Брисбан, Австралия, 1997 г.) и на кафедре "Теория механизмов и машин и основ конструирования" СибГИУ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано двадцать пять научных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 117 наименований и 1 приложения. Основной текст изложен на машинописных страницах, поясняется 91 рисунками и 11 таблицами.

4.5. Выводы

Автору, совместно с профессором Дворниковым JI.T., удалось создать комплекс технических решений, который может быть назван - новым способом отделения строительных камней от массивов.

Этот комплекс запатентован в Роспатенте следующими охранными документами:

1. Способ отделения строительного камня от массива. Патент Р. Ф. N 2083840. Сущность нового способа бурения заключается в ориентации невращающейся буровой коронки, имеющей, в частности, ромбическую форму, большей диагональю вдоль контурной линии откола природного камня и получение нужного поперечного сечения шпура за один проход при использовании бурильной машины с невращающейся штангой установленной на буровом агрегате для строчного бурения шпуров.

2. Буровой агрегат для строчного бурения шпуров. Патент Р.Ф. N2130545. Сущность его состоит в том, что буровой агрегат, состоящий из ходовой тележки, буровой машины, установленной на податчике содержит направляющую балку и механизм, обеспечивающий поворот балки относительно ходовой тележки, а также усовершенствованный механизм-инверсор, состоящий из кривошипа, рычагов и равных по длине шатунов, причем инверсор снабжен оголовком, входящим во вращательные пары с равными шатунами инверсора, и в высшую кинематическую пару с направляющей балкой.

3. Ударная бурильная машина. Патент Р Ф. N 2090753. Сущность ее заключается в том, что в ней применен разъемный неподвижный люнет, а буровые штанги выполнены некруглыми. Внутреннее отверстие люнета выполнено подобным профилю штанги, а подвижный элемент жестко связан с корпусом ударника. Такое выполнение люнета позволяет штанге перемещаться относительно люнета в осевом направлении без возможности ее поворота вокруг собственной оси.

4. Буровые коронки. Патент РФ. N2065022, патент РФ. N 2105123. патент Р.Ф. N 2167993. Новые буровые коронки обеспечивают выполнение следующих условий: бурение шпуров некруглого поперечного сечения, когда в острых углах пробуренного шпура создаются концентраторы напряжений и появляются возможности целенаправленного воздействия на массив и существенного снижения объемов бурения.

5. Вставка переменной кривизны. Патент Р Ф. N 2167993. Сущность ее заключается в то, что образующая поверхность рабочего участка вставки выполнена по дугам окружности с переменным радиусом, увеличивающимся к цилиндрическому участку, и переменной по знаку кривизной.

Основные разработки доведены автором до опытных конструкций.

Копии названных охранных документов приведены в приложении 1 настоящей работы. Детальное описание предложенных решений опубликовано в работах [27 - 31, 37 - 41, 43 - 49, 117].

Возможность широкого внедрения описанных решений не вызывает сомнений и требует на следующем этапе проведения проектных и опытных работ силами и средствами, которыми не располагает автор настоящего исследования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе исследований были получены следующие результаты:

1. Широкий анализ известных исследований, выполненных ранее и в последние годы, в том числе автором диссертации, позволяет утверждать, что при использовании безлезвийного инструмента, по которому наносятся ударные нагрузки, возможно выполнять отверстия без поворота инструмента вокруг его геометрической оси.

2. Изучение особенностей бесповоротного бурения позволило выявить возможность производства в хрупких средах скважин некруглых сечений, что обеспечивает более эффективное разрушение породного массива за счет появления концентраторов напряжений на стенках скважин.

3. Для любых горных пород по известным коэффициентам их крепости по М.М. Протодьяконову, можно приближенно, с определенной степенью точности до ± 10%, определять компоненты напряженно -деформированного состояния под штампом при его нагружении.

4. Исходя из решений известных контактных задач теории упругости взаимодействие с хрупкой средой штампов, представленных телами вращения с гладкими поверхностями контакта описывается системой уравнений напряженно-деформированного состояния под штампом через известные коэффициенты прочности сред. Определение числовых значений напряжений и деформаций для параболоидных инденторов реализуется по разработанной инженерной методике. Взаимовлияния полей напряжений при одновременном (симультанном) статическом воздействии групп инденторов описывается разработанной математической моделью, что является основанием к конструктивному нахождению форм инструмента для бесповоротного разрушения хрупких сред.

5. Закономерности внедрения инденторов в хрупкие среды под действием продольного удара могут быть существенно уточнены в зависимости от форм падающих ударных импульсов. Эффективность

6. импульсов целесообразно оценивать закономерностями нарастания амплитудных значений импульса во времени.

7. Физический эксперимент по статическому и динамическому вдавливанию инденторов различных форм в реальные хрупкие среды подтвердил основные аналитические положения, полученные в работе.

8. Разработанные конструкции конкретного безлезвийного инструмента для создания шпуров некруглых форм, схемы соответствующих этому инструменту буровых машин, буровых агрегатов и способ ведения горных работ обеспечивают выполнение следующих условий: бурение шпуров некруглого поперечного сечения, когда в острых углах стенок пробуренного шпура создаются концентраторы напряжений и появляются возможности целенаправленного воздействия на массив с существенным снижением объемов буровых работ.

1. Александров Е.В. Соколинский В.Б. Исследование взаимодействия инструмента и горной породы при ударном разрушении. Изд.-во АН СССР, 1967г. с.-78

2. Александров Е.В. и др. Исследование взаимодействия инструмента и горной породы при ударном разрушении./ Александров Е.В., Соколинский В.Б., Захариков Г.М. и др.-М.: ИГД им. А.А.Скочинского, 1967.-62 с.

3. Алимов О.Д.Исследование процессов разрушения горных пород при бурении шпуров. Томск: Изд-во Том.ун-та, 1960.-90 с.

4. Алимов О.Д., Дворников J1.T. Бурильные машины. М., «Машиностроение», 1976г. 296с.

5. Алимов О.Д., Мамасаидов М.Т. Модели технологического процесса отделения блоков природного камня от массива. Издательство " Ипим", Фрунзе, 1983.-с 67.

6. Алимов О.Д. Взаимосвязь усилия подачи с основными параметрами бурильного молотка. Изв. Томск. Политехи, ин-та, исследование бурильных машин. 1959, 108с.

7. Алимов О.Д. Исследование механизма разрушения горных пород при ударно-вращательном бурении и исходных параметров бурильных молотков. Канд. дисс., Томск, политехи, ин-т, 1953.

8. Алимов О.Д. О механизме разрушения горных пород при ударно-вращательном бурении бурильными молотками. Изв. Томск политехн. инта, 1954, 75.

9. Алимов О.Д., Алимова А.А. Номограммы для расчета некоторых параметров бурильных молотков. Изв. Томск политехн. ин-та, исследование бурильных машин, 1959, 108.

10. Алимов О.Д., Басов И.Г. Рациональные усилия подачи бурильного молотка ПМ-508 при бурении горных пород различной крепости. Изв. Томск, политехн. ин-та, 1956, 88.

11. И. Алимов О.Д., Басов И.Г., Горбунов В.Ф., Маликов Д.Н. Бурильные машины. Госгортехиздат,1960.

12. Алимов О.Д., Басов И.Г., Горбунов В.Ф. К вопросу разработки рационального ряда пневматических бурильных молотков. Изв. Томск политехи, ин-та, исследование бурильных машин, 1959, 108.

13. Алимов О.Д., Басов И.Г., Горбунов В.Ф. Исследование влияния усилия подачи, давления воздуха на скорость бурения и рабочий процесс пневматического бурильного молотка РП-17. Изв. Томск политехи, ин-та, 1956, 88.

14. Алимов О.Д., Горбунов В.Ф. Некоторые результаты исследования пневматического бурильного молотка ОМ-506. Изв. Томск политехи, ин-та, 1956, 88.

15. Алимов О.Д., Горбунов В.Ф. О коэффициенте полезного действия пневматических бурильных молотков. Изв. Томск политехи, ин-та, 1959, 108.

16. Алимов О.Д., Горбунов В.Ф. О современных направлениях в создании высокопроизводительных пневматических бурильных молотков. Изв. Томск политехи, ин-та, 106.

17. Алимов О.Д., Горбунов В.Ф., Кошевой В.Х. Исследование рабочего процесса пневматических бурильных молотков ОМ-506 и РП-17. // Горные машины. 1958, №1.

18. Алимов О.Д., Ляпичев И. Г., Серов Я. А. Исследование вращательно-ударного бурения. Изв. Томск политехи, ин-та, 1958, 106.

19. Алимов О. Д., Манжосов В.К., Еремьянц В.Э. Удар. Распространение волн деформаций в ударных системах. М.: Наука, 1985, с. 342

20. Андреев В.Д. Методика комплексных исследований ударного взаимодействия инструмента с породой. В кн.: Горный породоразрушающнй инструмент. Киев: Техника, 1970. с. 146-157.

21. Андреев В.Д. О некоторых закономерностях и математическом описании процесса разрушения горных пород. В кн.: Взрывное дело, N 79/36, М.: Недра, 1978. с.5-13.

22. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. Издательство"Наука", Москва, 1975 г. с.-579.

23. Барон Л.И. Экспериментальные исследования процессов разрушения горных пород ударом. М., Издательство академии наук СССР, 1962 г., 205 с.

24. Барон Л.И., Глатман Л.Б., Козлов Ю.Н. Разрушение горных пород проходческими комбайнами. Разрушение агрегированными инструментами. Издательство "Наука", Москва, 1977, 160 с.

25. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов,- М.: Гос.издат физмат литературы. 1980.-975 с.

26. Галин Л. А. Контактные задачи теории упругости и вязкоупругости.-М. .Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1980.-304 с.

27. Губанов Е.Ф. Исследование напряженного состояния массива вблизи отверстий в зависимости от их формы: Сборник трудов межвузовской научной конференции "Численно-аналитические методы решения краевых задач" / Е.Ф. Губанов. Новокузнецк, 1998. с. 22-24.

28. Губанов Е.Ф. Контактные задачи воздействия групп инденторов на полупространство: Сборник трудов 2-й межвузовской научной конференции "Численно-аналитические методы решения краевых задач"/ Е.Ф. Губанов. -Новокузнецк, 1999 .с. 29-31.

29. Губанов Е.Ф. Гармонический анализ симультанного воздействия: Сборник трудов межотраслевой научной конференции "Краевые задачи и математическое моделирование"/Е.Ф. Губанов. Новокузнецк, 2000 с.23-24.

30. Дворников J1.T., Микитянская J1.M. О форме поверхности износа режущей оронки бурового резца.- В кн.: Исследование и совершенствование бурильных машин. Фрунзе, 1977, Вып.104. с. 93-100.

31. Дворников J1.T., Тагаев Б.Т. Исследование влияния длительности и амплитуды ударного импульса на эффективность процесса бурения. В кн.: Исследование и совершенствование бурильных машин. Фрунзе, 1977, вып.104.с. 62-70.

32. Дворников Л.Т., Береснев А.Н., Куклин С.А. Твердосплавная вставка для буровых коронок .Патент РФ N2039192. Бюллетень изобретений N19, 1995 г.

33. Дворников Л.Т. К вопросу о рациональном проектировании ударных систем горно-технологического назначения. Материалы четвертой научно-практическй конференции по секции машиностроения и горных машин. Новокузнецк, 1995 г.70-83.

34. Дворников Л.Т., Мясников А.А., Тагаев Б.Т. К вопросу об увеличении производительности машин для бурения шпуров в крепких горных породах. /Л.Т. Дворников, Мясников А.А., Тагаев Б.Т. // Изв. вузов. Горный журнал. 1984. - № 11.

35. А.с. 2065022 Россия, МКИ Е21В10/36. Буровая коронка для ударного бурения/ Л.Т. Дворников, Ю.А. Прядко, Е.Ф. Губанов. Сибирская государственная горно-металлургическая академия. № 93040942/03; Заявл.12.08.93, Опубл. 10.08.96. Бюл. № 22.Стр.192.

36. А.с. 2105123 Россия, МКИ Е21В10/36. Буровая коронка / Л.Т. Дворников, Е.Ф. Губанов. Сибирская государственная горнометаллургическая академия. № 96103246/03; Заявл.01.02.96; Опубл.20.02.98. Бюл. № 5.Стр.414.

37. А.с. 2167993 Россия, МКИ Е21В10/56.Твердосплавная вставка для буровых коронок / JI.T. Дворников, Е.Ф. Губанов. Сибирский государственный индустриальный университет. № 99123820/03; Заявл.10.11.99; Опубл. 10.11.99. Бюл. № 15.Стр.402.

38. Дворников Л.Т. Новый вид бурового инструмента для бесповоротного бурения: Материалы VI Научн.-практ. конф. по проблемам машиностроения металлургических и горных машин /Л.Т Дворников, Е.Ф. Губанов. Новокузнецк,1997.с.68-73.

39. Дворников Л.Т. О новом направлении в создании безлезвийного бурового инструмента/Л.Т. Дворников, Е.Ф. Губанов// Инструмент Сибири. -2000,-№ 1.

40. А.с. 2005174 Россия, МКИ Е21С5/02.Бурильная машина / Л.Т. Дворников, Е.Ф. Гудимов С.Н., Прядко Ю.А. Сибирская металлургический институт. №2005174; Бюл. № 47-48.

41. А.с. 2090753 Россия, МКИ Е21С5/02. Ударная бурильная машина / Л.Т. Дворников, Е.Ф. Губанов. Сибирская металлургический институт. № 93030308/03; 3аявл.08.06.93; Опубл.20.09.97. Бюл. № 26.Стр.433.

42. Ас. 2083840 Россия, МКИ Е21С47/10. Способ отделения строительного камня от массива / Л.Т. Дворников, Е.Ф. Губанов. Сибирская государственная горно-металлургическая академия. № 93058034/03; 3аявл.30.12.93; Опубл.10.07.97. Бюл. № 19.Стр.365.

43. А.с. 2130545 Россия, МКИ Е21С11/02. Буровой агрегат для строчного бурения шпуров / Л.Т. Дворников, Е.Ф. Губанов. Сибирская государственная горно-металлургическая академия. № 97109700/03; Заявл. 10.06.97; 0публ.20.05.99. Бюл. № 14.Стр.544.

44. Дворников Л.Т. Принцип и реализация бурения шпуров без поворота инструмента: Материалы III Международной научно-практическойконференции "Перспективы развития горнодобывающей промышленности "/Л.Т. Дворников, Е.Ф. Губанов. Новокузнецк, 1996 .

45. Дворников Л.Т. Новый способ отделения строительного камня от массива: Материалы V научно-практической конференции по секции машиностроения и горных машин/ Л.Т. Дворников, Е.Ф. Губанов. -Новокузнецк, 1996 .с. 171-177

46. Дворников Л.Т., Губанов Е.Ф. О бурении шпуров без вращения бурового инструмента /Л.Т. Дворников, Е.Ф. Губанов // Изв. вузов. Горный журнал. 1997. - № 1-2.

47. Дворников Л.Т. Эмпирические связи, описывающие процессы шпурового бурения.Материалы шестой научно-практическй конференции по проблемам машиностроения, металлургических и горных машин. Новокузнецк, 1997 г.с.90-95.

48. Зоммерфельд А. Механика деформируемых сред, пер. с нем.Издательство иностранной литературы, 1954 г.с.-300.

49. Иванов К.И. и др. Техника бурения при разработке месторождений полезных ископаемых. М., «Недра», 1974г., 408с.

50. Изв. вузов. Горный журнал. 1996. - № 6. с. 2-50.

51. Каталог. Буровой инструмент машин ударного действия.-М.: ЦНИИ цвет.мет.Экономика и информация. 1983.60 с.

52. Кожешник Я. Динамика машин. Перевод с чешского. Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, Москва, 1961 г.с.200.

53. Конструкционные материалы: Справочник/ Б.Н.Арзамасов, В.А.Брострем, Н.А.Буше и др. Под общей редакцией Б.Н.Арзамасова-М.Машиностроение, 1990.-688 с.

54. Куклин С.А. Обоснование рациональных форм твердосплавных вставок (инденторов) для бурения шпуров машинами ударного действия . Канд. диссерт. Новокузнецк, 1998г.

55. Лурье А.И. Пространственные задачи теории упругости.-М. Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1955.с. 200.

56. Мавлютов М.Р. и др. Исследование процесса разрушения горных пород при одновременном динамическом вдавливании нескольких штампов/ Мавлютов М.Р., Сакаев P.M., Уразаев Р.Ш. и др. В кн.: Разрушение горных пород при бурении скважин, Уфа, 1973. с.202-205.

57. Мавлютов М.Р.Разрушение горных пород при бурении скважин. -М.: Недра, 1978.С.215.

58. Медведев И.Ф., Тюрин В.И. Результаты испытания новой конструкции бескерновой цилиндрической коронки. Бюлл. НТИ ВИМС, 1954, №6. с. 63-66

59. Медведев И.Ф., Пуляев А.И. Вращательно-ударное бурение шпуров и скважин в редких породах. // Горный журнал. 1959, № 9, С. 36-41.

60. Медведев И.Ф., Апексенко В.Г., Ситников И.Е. Эффективность применения шпуров уменьшенного диаметра и ВВ высокие мощности при проведении выработок. //Горный журнал, 1959, № 10, С. 52-55

61. Медведев И.Ф., Пуляев А.И. Результаты экспериментального исследования вращательно-ударного бурения скважин малого диаметра в крепких породах. В сб.: «Новое оборудование для бурения шпуров и скважин». М., Углетехиздат, 1961, с. 35-45.

62. Медведев И.Ф., Пуляев А.И. Вращательно-ударное бурение шпуров и скважин. М., Госгортехиздат, 1962, 208 с.

63. Медведев И.Ф. Исследование стойкости коронки и потребляемой мощности при вращательно-ударном бурении шпуров. В кн.: «Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых», № 6, М., «Недра», 1967, с. 75-80.

64. Медведев И.Ф. Пути повышения производительности бурения взрывных скважин для отбойки крепких руд в подземных условиях. -«Горный журнал», 1967, № 7, с. 48-51.

65. Медведев И.Ф. Определение стоимости бурения взрывных скважин при очистной добычи руды подземным способом. «Горный журнал», 1971, № 11. с. 13-15.

66. Медведев И.Ф., Пуляев А.И., Бужин А.Г. Опыт бурения взрывных скважин малого диаметра машинами вращательно-ударного действия. В сб.: «Новая техника», 58/15. М., «Недра», 1966.

67. Медведко А.И. О механизме разрушения горных пород при бурении Горный журнал, 1947, N12. с.21-26.

68. Миндели Э.О., Кусов Н.Ф., Шамансуров И. Ритмы ударно-поворотного бурения. М., 1968.

69. Миндели Э.О., Родионов Н.С. Исследование трудоемкости обуривания забоя горной выработки коронками различного диаметра при работе БУ-1. В кн.: «Взрывное дело», № 56/13. М., «Недра», 1965.

70. Миндели Э.О. Буровзрывные работы при проведении горных выработок. М., Госгортехиздат, 1960.

71. Миндели Э.О. Анализ буровзрывных работ при проходке вертикальных стволов. М., Углетехиздат, 1954.

72. Миндели Э.О. Буровзрывные работы при подземной добычи полезных ископаемых. М., «Недра», 1966.

73. Мясников А. А. Обоснование рациональной конструкции механического генератора волн продольных колебаний машин ударного действия для разрушения горных пород. Автореферат канд.дисс.Алма-Ата, 1983 г.

74. Остроушко И.А. Разрушение горных пород при бурении. М., Госгеолиздат, 1952г.,с. 254с.

75. Остроушко И.А. Забойные процессы и инструменты при бурении горных пород.-М.:Госгортехиздат, 1962 . с. 272 с.

76. Павлова Н.Н., Шрейнер Л.А. Разрушение горных пород при динамическом нагружении. -М.: Недра, 1964,- 160 с.

77. Папкович П.Ф. Теория упругости.-М.:Гостехиздат, 1939. с. 230.

78. Покровский И.С. Теория ударного бурения. «Горный журнал», 1949г., №12, с.17-26.

79. Политехнический словарь. /под ред.А.Ю.Ишлинского, Издательство "Советская энциклопедия", Москва -1980. с.-670.

80. Протодьяконов М.М. Материалы для урочного положения горных работ. Горные работы, ч.Г М., Изд-во ЦК горнорабочих СССР, 1926г.

81. Прядко Ю.А. Разработка методики проектирования коронок с цилиндросферическими твердосплавными вставками для штангового бурения. Канд. диссерт. Новосибирск, 1988г.

82. Распределение и корреляция показателей физических свойств горных пород. Справочное пособие/ М.М.Протодьяконов, Р.И.Тедер и др.М.Недра, 1981. с. 192 с.

83. Рекач В.Г. Руководство к решению задач по теории упругости. Учеб.пособие для вузов. Изд.2-е, испр. И доп. М.,"Высш.школа", 1977.с. 120.

84. Рузинов Л.Д. Проектирование механизмов точными методами. Л.'."Машиностроение", 1972г. 192 с.

85. Седов Л И. Механика сплошной среды. М., 1970 г.с.340.

86. Суханов А.О. Буримость и взрываемость горных пород. М., Гостоптехиздат, 1940г., с. 178с.

87. Тагаев Б.Т. Поиск путей увеличения эффективности ударного разрушения горных пород при бурении. Канд. диссерт.Фрунзе, 1988г.

88. Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости: Пер. с англ./ Под ред. Г.С.Шапиро.-2-е изд. М.: Наука.Главная редакция физико-математической литературы, 1979,с. 560 с.

89. Успенский Н.С. К вопросу о сопротивлении горных пород при ударном бурении. Зап. Петербург. Горного института, 1909г. с.90.

90. Успенский Н.С. Курс глубокого бурения ударным способом. П. Изд. Совета нефтяной промышленности, 1924г., 319с.145

91. Федоров Н.А. К теории бурения шпуров. Изв.АН Каз. ССР, 1954, N 133.

92. Федотов Г.В. Повышение эффективности ударных воздействий за счет изменения конфигурации ударяющих тел. Канд. диссерт. Фрунзе, 1989г.

93. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых (петрофизика). Справочник геофизика/Под ред.Н.Б.Дортман,-2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1984, с. 455 .

94. Царицын В.В. Бурение горных пород. Киев. Гос.издат.технич. литературы УССР, 1959г., с. 342.

95. Шапошников И.Д. Исследование волновых ударных импульсов с целью повышения эффективности работы вращательно-ударных механизмов бурильных машин. Автореферат канд.дисс. Фрунзе, 1969 г.

96. Шрейнер JI.A. Твердость хрупких те л.-Из д. АН СССР, 1949.-144 с.

97. Шрейнер JI.A. Физические основы механики горных пород. М.-П. Гостоптехиздат, 1950г., с. 212.

98. Шрейнер JI.A, Байдюк Б.В., Павлова Н.Н. Деформационные свойства горных пород при высоких давлениях и температурах. М.:Недра, 1968.С-390.

99. Шрейнер Л.А, Байдюк Б.В., Павлова Н.Н. Методическое пособие по использованию результатов испытаний механических свойств горных пород вдавливанием штампа. М.:Недра, 1967.с. 180.

100. Шрейнер Л.А, Павлова Н.Н. Разрушение горных пород при динамическом нагружении. М.:Недра, 1964.с 343.

101. Шрейнер Л.А, Павлова Н.Н. Влияние скорости нагружения на пластичность мрамора при вдавливании. Докл.АН СССР, 1961,т. 137, N 137, с 34-39.

102. Шрейнер Л.А, Павлова Н.Н., Портнова А.Т. Экспериментальные исследования механических свойств горных пород при динамическом вдавливании,- В кн.:Вопросы деформации и разрушения горных пород при бурении. М.:ГОСИНТИ,1961.

103. Штаерман И.Я. Контактная задача теории упругости. Государственное издательство технико-теоретической литературы, Москва. 1949г.с. 270

104. Эйгелес P.M. Разрушение горных пород при бурении М.: Недра, 1971.-с. 163 .

105. Эйгелес P.M. Исследование процесса разрушения горных пород при бурении. Автореф.докт.дис. М., 1967.

106. Эйгелес P.M., Стрекалова Р.В. Расчет и оптимизация процессов бурения скважин. -М.: Недра, 1977.с.200.

107. Эйгелес P.M., Стрекалова Р.В., Мустафина Н.Н. Оптимизация процесса разрушения забоя породоразрушающими инструментами.-Нефт.хоз-во,1972, N9, с. 11-14.

108. Эйгелес P.M. О влиянии гидростатического давления на эффиктивность разрушения горных пород. Тр.ВНИИБТ, 1959, вып. 11,с.3-6.

109. Эйгелес P.M., Гришин А С. Влияние глубины скважины на напряженное состояние породы в призабойной зоне.- Тр.ВНИИБТ, 1964, вып.13, с.15-23.

110. Эйгелес P.M., Константинов Л.П., Фалькон Л.Н. и др. Вопросы разрушения хрупких тел- Науч.тр.Всесоюз.ин-та буровой техники, 1958, вып.1, с.3-5.

111. Эделыитейн Е.И., Эйгелес P.M. О разрушении горных пород давлением,- В кн.: Исследование упругости и пластичности. Л.: Изд-во ЛГУ, 1963, С.42-56. Эйгелес P.M., Стрекалова Р.В.

112. Leonid T.Dvornikov, Eugeny F.Gubanov. Technique and technology of non-round holes boring. Fourth International Symposium on Mine Mechanisation and Automation. Brisbane, Queensland.6-9 July,1997.