Напряженное состояние горных пород

Способы разрушения горных пород

Процессы разрушения горных пород

Резание – непрерывный процесс отделения и снятия тонкого слоя горной породы с забоя. Разрушению резанием поддаются слабосвязанные пластичные ГП с низкой контактной прочностью.

Раздавливание – процесс разрушения ГП под воздействием контактного давления породоразрушающего инструмента, перемещающегося в постоянном контакте с забоем.

Дробление – дискретный процесс разрушения ГП под воздействием контактного давления, появившегося в момент соприкосновения рабочего органа с забоем (ударная нагрузка).

Скалывание – периодический процесс отделения частиц ГП от забоя под воздействием усилия сдвига со стороны внедрившегося в забой инструмента. Скалыванию предшествует раздавливание или дробление ГП под рабочим органом инструмента.

Истирание (микроскалывание) – процесс разрушения ГП, когда в результате применения рабочих органов очень малых размеров (мелкие алмазные зерна) удается создать чрезвычайно высокое контактное давление и вызвать пластическое деформирование ГП под индентором с одновременным микроскалыванием в прилегающей зоне.

Горная порода разрушается долотом в основном посредством резания, скалывания или дробления.

При резании осевая нагрузка действует непрерывно и ее можно считать статической. В процессе скалывания и дробления приложенное усилие действует на забой прерывно, что вызывает дополнительные динамические нагрузки на забой (удары).

Резание может осуществляться лопастными долотами и долотами с алмазно-твердосплавными пластинами PDC. Скалывание происходит при использовании лопастных или шарошечных долот. Дробление может осуществляться только шарошечными долотами. Алмазные долота разрушают породу путем истирания и резания.

Горные породыв условиях естественного залегания находятся в сложном напряженном состоянии. На них давит вес вышележащих пород и пластовое давление насыщающих их флюидов.

Давление в проницаемых породах – коллекторах, называется пластовым, а в непроницаемых породах – поровым.

Пластовое давление с глубиной возрастает. В нормальных условиях оно равно гидростатическому давлению столба воды от рассматриваемой точки до поверхности моря.

Коэффициент аномальности пластового давления

Kа = Pпл / ρв g zпл

Pпл - пластовое давление;

ρв - плотность воды (1000 кг/м³);

g - ускорение свободного падения;

Zпл - глубина пласта.

При 1,0 < Kа < 1,1 пластовое давление нормальное.

При Kа > 1,1 пластовое давление аномально высокое.

При Kа < 1,0 пластовое давление аномально низкое.