Концепция квазихрупкого разрушения горных пород применительно к процессам их добычи и переработки

摘要

Целью работы является обоснование методики расчета величины удельной поверхностной энергии как необратимо затраченной работы на образование поверхностей разрыва при разрушении горных пород в технологических процессах горного производства. Методология. За основу для аналитических расчетов была принята схема равномерно растянутой тонкой хрупкой пластины с внутренней трещиной,ориентированной перпендикулярно нагрузке (пластина Гриффитса). Постановка данной задачи базировалась на составлении энергетического баланса необратимо затраченной работы для образования поверхности разрыва путем зарождения и развития трещины. В результате анапиза полученного в общем виде решения показано,что общеизвестная формула Гриффитса относится к частному случаю разрыва идеальногоупруго-хрупкого материала,когда образец в виде пластины имеет конкретные размеры по отношению к длине внутренней трещины. Поэтому теория Гриффитса,постулирующая наличие в разрушаемом теле внутренних структурных трещин и не объясняющая механизм зарождения и развития до критической величины техногенных трещин,до сих пор не нашла практического применения в аналитических расчетах горного производства. Результат. С целью расширения применения полученной в работе расчетной зависимости удельной поверхностной энергии и для вязкого разрушения горных пород предложен модифицированный критерий Ирвина,определяющий условие локального разрушения трещиноподобных дефектов структуры материала,что позволило путем введения новой константы в виде комплексной структурно-текстурной постоянной материала породы получить окончательный ответ на вопрос,чему равна величина удельных энергозатрат в технологических процессах разрушения горных пород путем развития трещин нормального разрыва. Теоретическая новизна полученной закономерности наряду с ее ясным,понятным физическим значением проявляется через учет необратимо затраченной удельной энергии на образование сквозных трещин нормального разрыва горной породы путем обоснованного введения энергетического КПД в процессе разрушения,что на порядок увеличивает величину расчетного энергопотребления.