Kőzetek hasításának fizikai folyamatairól

Absztrakt

Napjainkban az energiahatékonyság fontos kérdéssé vált. Nem mondhatunk le a kőzetek jövesztéséről, a bányászatról, tovább kell keresni az energiafogyasztás minimalizálásának lehetőségeit. Elő kell segíteni az alkalmazott kőzetbontó szerszámok optimális kialakítását az energiaköltségek, valamint a fellépő kopás költségeinek optimalizálásával [3]. A jelen munkában kívánom leírni egy egyszerű esetben, a kőzethasításkor lejátszódó fizikai folyamatot egy kvázistatikus fizikai modell segítségével. A jelenség dinamikus leírása [1] most nem célunk, így nem célunk továbbá a vágóerő sztochasztikus tulajdonságának leírása [2] sem.
A vágóerő meghatározása és az energetikai jellemzők ismerete központi jelentőséggel bír, erre támaszkodva lehetséges a kőzetek vágásakor használt eszközök tökéletesítése [3]. Továbbra is, mint az ezt megelőző írásomban [4], az Evans által tárgyalt hasítási feladat [5] teljes fizikai leírását tűztem ki célul: a szerszám behatolásától kezdve, a törés bekövetkezésén keresztül, a kőforgács lehasadásáig.
Egy ilyen leírást olvashatunk kúp formájú szerszámokra [6], ahol a vágóerőre egy elméleti modellt dolgoztak ki a szerzők, valamint regresszióanalízissel hasonlították össze a kísérleti adatokat és az elmélet adta számítások eredményeit. Az erő–behatolás függvény alakját meghatározták [7] a törés bekövetkeztéig, ami sok tekintetben elméleti egyezést mutat a kísérleti eredményekkel [8]. Az erő–behatolás T(p) függvény meghatározása az alapját képezi minden további elemzésnek.
A modell egy egyszerű b szélességű, síklapokkal határolt, θ félvágószögű vágóél, amely nem ideálisan „éles”, azaz tompaságát Q ≠ 0 lekerekítéssel vesszük figyelembe. Az elrendezést az 1a,b. ábrán mutatjuk be. A ∞ negyedtér rögzített.