Курсовая теория на тему Разупрочнение горных пород (Курсовая +презентация)

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ. 3

ГЛАВА 1.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АСПЕКТ ИЗУЧЕНИЯ РАЗУПРОЧНЕНИЯ.. 5

1.1.   Разупрочнение: понятие, назначение. 5

1.2.   Физическая и технологическая сущность
разупрочнения. 7

Вывод по
главе 1. 12

ГЛАВА 2.
РАЗУПРОЧНЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД.. 13

2.1.
Разрушение горных пород: виды, трудности. 13

2.2.
Технологические параметры горных пород. 21

Вывод по
главе 2. 26

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 27

СПИСОК
СИПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.. 29

Введение:

В последние годы активно ведутся научные
исследования в области разупрочнения горных пород. Высокая прочность и абразивность
породных прослойков и различного вида включений в угольных пластах оказывают
негативные влияния на экономические показатели горных работ, приводит к росту
динамических нагрузок на исполнительные органы горных машин, снижая их
надежность и гарантированную долговечность. Кроме того, многократно увеличивается
расход режущего инструмента.

Одним из наиболее перспективных способов
разупрочнения горных пород, с точки зрения безопасности, производительности и
экологичности, является метод направленного гидроразрыва (НГР). Однако, данная
технология не позволяет значительно снизить прочность породных прослойков, с
точки зрения их физико-механических свойств. Кроме того, существующие
конструкции герметизирующих устройств не предназначены для проведения поинтервальных
гидроразрывов в массиве с различными прочностными характеристиками. На практике
основными способами разупрочнения в настоящее время являются буровзрывное
рыхление с использованием скважинных зарядов и механическое, с использованием
мощных бульдозерно-рыхлительных агрегатов. При этом могут применяться и другие
способы разупрочнения.

Направленное изменение свойств пород в
сторону уменьшения их прочности целесообразно во всех процессах горного
производства, связанных с разрушением разрабатываемого массива. Достичь
разупрочнения горных пород можно путем воздействия на массив различными
физическими полями. Однако такое воздействие связано с предварительной
обработкой массива и, следовательно, с прерыванием технологического процесса.
Кроме того, разупрочнение больших объемов горных пород приводит к потере
устойчивости массива и дополнительным затратам на поддержание выработанного
пространства. В этой связи более предпочтительным является локальное
разупрочнение пород, например, непосредственно под породоразрушающим
инструментом. Эффективным инструментом такого воздействия могут служить
поверхностно-активные вещества (ПАВ). Это и обуславливает актуальность данной работы.

Заключение:

Горная порода — это поли- или
мономинеральный агрегат, состоящий из зерен-монокристаллов, спаянных между
собой межзерновым цементом. Под действием теплоты в горных породах в
зависимости от их пористости, влажности, структуры, текстуры, минерального и
химического состава проявляются различные эффекты, способствующие возникновению
и развитию деформаций, релаксации напряжений, фазовым изменениям, изменению
химического состава.

Эффективным инструментом такого
воздействия могут служить поверхностно-активные вещества (ПАВ). Поверхностно-активными
называют вещества, адсорбирующиеся на границе раздела фаз, т.е. на поверхности
трещин, пор и поверхности минеральных частиц, составляющих горную породу. К ним
можно отнести органические вещества (мыла, спирты, жирные кислоты) и неорганические
(соли, растворы электролитов). В соответствии с эффектом П.А. Ребиндера
поверхность трещин и пор в горной породе адсорбирует из внешней среды молекулы
жидкости, связывая их с помощью дипольного (физическая адсорбция) или обменного
(хемосорбция) взаимодействия. Поверхностно-активные вещества даже в очень малых
количествах способны резко увеличить способность горной породы концентрировать
на своей поверхности молекулы раствора. Можно выделить следующие механизмы
действия ПАВ на горные породы.

Любой технологический процесс горного
производства, в котором участвует горная порода, в той или иной степени зависит
от комплекса физических свойств породы. Физико-технические параметры,
описывающие объемный, накопительный процесс, являются скалярными и не зависят
от направления действия внешнего поля (например, плотность, теплоемкость).
Параметры, которые зависят от направления поля действия и степени ориентации
минеральных частиц в общем виде описываются векторами и тензорами. Они
называются тензорными.

Фрагмент текста работы:

ГЛАВА 2.
РАЗУПРОЧНЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД 2.1. Разрушение горных пород: виды, трудности В горном деле в качестве объекта
техногенного воздействия рассматриваются массивы горных пород и собственно
горные породы.

По аналогии с геологическими терминами под
массивом горных пород понимается вся их совокупность в границах месторождения
или его части. В такой постановке любой массив состоит из участков, сложенных
конкретными горными породами. О типах горных пород по их генезису мы уже
говорили ранее.

По строению горные породы подразделяют на
связные, сыпучие и плывучие.

В связных породах минеральные частицы
соединены между собой силами внутреннего сцепления. Сыпучие породы состоят из
отдельных зерен, не имеющих между собой связи. Некоторые сыпучие породы при
насыщении их водой приобретают свойства текучести, образуя плывуны.

Сила сцепления между частицами породы
определяет устойчивость горных пород, имеющую большое значение при ведении
горных работ, особенно подземным способом. Под устойчивостью понимают
способность горных пород не обрушаться после обнажения их на той или иной
площади. Устойчивость пород снижается при образовании в них трещин в результате
высокого давления горных пород или при взрывных работах.

Во всех случаях разрушение начинается с
процесса на микроскопическом уровне, при определённых условиях приобретающего
макроскопические масштабы [20].

Естественное разрушение происходит в
результате гравитационных (оползни, оседания грунтов, обвалы, осыпи),
вулканических, глубинных тектонических процессов, выветривания, других
природных процессов и явлений. На горных объектах естественное разрушение
сопровождается обрушением подземных горных выработок, бортов карьеров и т.п. и
представляет собой негативный фактор, влияние которого снижают выбором
специальных технологических схем ведения работ, креплением выработок,
закреплением грунтов и т.д. С другой стороны, нарушение сплошности полезных
толщ (например, под действием горного давления) упрощает процессы выемки, а
разрушение породных толщ интенсифицирует дегазацию горных пород (рис. 4).