Краткая теория

Определение абразивной способности горных пород методом Л.И. Барона и А.В. Кузнецова

Контрольные вопросы

1. Пресс. Работа на прессе.

2. Упругость. Зона упругих деформаций. Закон Гука. Предел упругости.

3. Пластичность. Зона пластических деформаций. Прочность. Общие деформации. Предел пластичности и предел прочности.

4. Твёрдость. Её отличие от прочности.

5. Приведённые упругие деформации, их отличие от упругих деформаций.

6. Измерение массы. Измерение объёма. Плотность.

7. Работа на совершение приведённых упругих деформаций. Работа на совершение общих деформаций. Коэффициент пластичности.

8. Удельная работа на разрушение единицы объёма горной породы.

В процессе бурения скважин горная порода разрушается бурильным инструментом. При этом происходит и встречный процесс – разрушение инструмента породой, так называемый износ. А для оценки интенсивности этого процесса принят соответствующий параметр – абразивность горной породы. Это есть способность горной породы изнашивать трущиеся об неё предметы и, в частности, породоразрушающий инструмент.

Абразивность проявляется за счёт истирания, в том числе, за счёт микрорезания зёрнами породы разной формы, величины и твёрдости. На абразивность большое влияние оказывают как свойства самих зёрен, так и свойства природных цементов, которыми скреплены эти зёрна.

Оценка абразивности производится различными способами, среди которых существует и данный. В нём имеется наибольшее подражание внешним признакам бурения скважин (сверление), что позволяет ощутить действительность истирания металла в бурильном процессе разрушения горных пород и исключить малейшее в этом сомнение. Поэтому данный метод используется как демонстрационная лабораторная работа для студентов, не имевших до этого зрительно-чувственного представления о контактном взаимодействии металла и горной породы.

Сущность метода испытания породы заключается в следующем: эталонный стержень с заданными свойствами, формой и размерами сверлится об испытываемую горную породу заданное время, под воздействием заданной осевой нагрузки с заданной скоростью. При этом происходит износ стержня, то есть уменьшение его массы, которое фиксируется с помощью весов. Это уменьшение массы принимается за величину абразивности.

В качестве материала для эталонного стержня используется мягкая сталь- серебрянка. Преимуществами стали-серебрянки (ГОСТ 2588-44), как эталонного материала для определения абразивности пород, является:

1)Сравнительная однородность, состава и постоянство механических свойств.

2)Невысокая твёрдость (10 кгс/мм² по Бринеллю), что обеспечило широкий диапазон среднего весового износа эталонного стержня от а = 0,36мг для известняка до а = 103 мг для корунда, т.е. крайние опытные значения абразивности относятся между собой как 1:286.

3)По сравнению с латунным стержнем в методе Шеферда эталонный стержень из стали-серебрянки имеет большую твёрдость и меньшую вязкость, что снижает «засаливание» породы на поверхности трения изношенными частицами металла.