Сопротивление резанию горных пород при их экскавации

Сопротивление резанию - способность горной породы сопротивляться механическому воздействию, вызывающему совокупность напряжений сжатия, растяжения и сдвига, преодоление которых завершается разрушением породы и отделением от массива кусков и слоев. Сопротивление породы резанию обычно характеризуется удельным сопротивлением чистому резанию , МН/м², т.е. усилием, отнесенным к единице площади поперечного сечения вырезаемого пласта породы.

Величина изменяется в широких пределах, т. к. зависит от режима работы, параметров рабочего органа и физико-механических свойств породы (табл. 1.3 книги [2]).

В зависимости от трудности разрушения пород «Едиными нормами и расценками (ЕНиР)», принятыми в 1969 г., установлена классификация горных пород, состоящая из девяти групп, пять из которых разрабатываются без применения буровзрывных работ. Для каждой группы профессорами Н.Г. Домбровским и Ю.И. Беляковым были экспериментально установлены удельные сопротивления копанию , МН/м² основными видами экскаваци-онного оборудования.

mэ , (64)

Для одноковшовых экскаваторов величину удельных усилий при копании в массиве для невскрытых горизонтов Ю.И. Беляков рекомендует определять по зависимости . Так, для аргиллитов, алевролитов, песчаников и утлей для среза толщиной t = 0.25 м и шириной b = 2 м им установлена зависимость вида

где С_м - прочность породы в массиве по сцеплению (табл. 4.1), а более точные значения приведены в табл. 1.3 книги [2];

m_э - коэффициент, учитывающий изменение вместимости ковша (изменяется от 1.1 до 0.7 при вместимостях ковша Е от 2 до 20 м³).

Таблица 4.1

Прочность породы по сцеплению в массиве

Порода	Коэффициент крепости f	Прочность породы, МН/м2
в куске Ск	в массиве См
Мягкая	0.6 и менее	0.03 и менее	0.03 и менее
Плотная	1.6... 1.9	0.07...0.3	0.03...0.15
Полускальная	1.9... 6	0.3... 4	0.15... 0.8
Скальная	Более 6	Более 4	Более 0.8

Удельное сопротивление копанию взорванных пород (f ³ 6) определяют по уравнению

(65)

где k_F - коэффициент разрыхления;

S - глубина снимаемой стружки, м;

D_ср - средний линейный размер куска, м.

Для роторных экскаваторов при выемке плотных и полускальных пород, а также крепких утлей величину k_F следует определять с учетом конкретных структурно-прочностных показателей пород в массиве по выражению

, (65)

 

где s_ск и s_сж - предел прочности породы на скалывание и сжатие, МН/м², соответственно (табл. 1.4 книги [2] или прил. 3);

j ₂ - угол внутреннего трения.

Величину k_F можно также определить как функцию прочности породы в куске С_к (табл. 4.1) и теоретической производительности экскаватора Q_m с учетом максимально допустимого размера куска породы в экскавируемой массе из выражения

(67)

где А, В и D - коэффициенты, значения которых для d_cp £ O.3, 0.3 < d_cp £ 0.5 и 0. 5 < d_cp £ 0.7 м принимаются равными А = 0.5, 0.4 и 0.3; В = 0.15, 0.11 и 0.1; D = 40, 60 и 70 соответственно.