مطالعه آزمایشگاهی عملکرد تیغه اسکنه‌ای در برش سنگ‌های ضعیف تا متوسط

چکیده

به‌منظور تعیین قابلیت برش (Cuttability) سنگ، آگاهی از مقدار نیروهای واردشده به لبه تیغه در محل تماس آن با سنگ و حجم خرده‌های حاصل از حفاری اهمیت دارد. تخمین این نیروها با روش‌های تحلیلی و آزمون‌های آزمایشگاهی برش سنگ امکان‌پذیر است. در این مقاله، با انجام آزمون‌های برش خطی روی چهار نمونه سنگ با مقاومت ضعیف تا متوسط به‌وسیله یک تیغه اسکنه‌ای (chisel)، نیروهای برشی حداکثر و میانگین وارد بر تیغه در حین برش سنگ اندازه‌گیری و با مقادیر محاسبه‌شده از روش نظری ایوانس (Evans) مقایسه شد. نتایج نشان داد که با افزایش عمق برش، هر سه نیروی برشی حداکثر، میانگین و نیروی برشی ایوانس به‌طور خطی افزایش می‌یابد و در یک عمق برش مشخص، معمولاً مقدار نیروی برشی ایوانس کمتر از مقدار نیروی برشی حداکثر و بیشتر از نیروی برشی میانگین به‌دست‌آمده از آزمون برش خطی است. همچنین مقدار نسبت نیروی برشی حداکثر به نیروی برشی میانگین ارتباط مستقیمی با افزایش عمق برش دارد و در طراحی ماشین حفاری باید موردتوجه قرار گیرد، به‌طوری‌که مقدار آن بین 16/1 تا 49/1 برای عمق برش ۱ میلی‌مترو نزدیک 7/1 برای عمق برش 4 میلی‌متربه دست آمد. همچنین نتایج نشان داد که این نسبت با افزایش درجه شکنندگی سنگ افزایش می‌یابد و کم‌ترین مقدار این نسبت مربوط به نمک با شکنندگی 82/4 و بیشترین مقدار آن مربوط به زغال‌سنگ‌ با شکنندگی 86/11 است.