Процесс взаимодействия алмазов и породы
При передаче на алмазную коронку нормальной осевой нагрузки и крутящего момента, вследствие волнистости и шероховатости каждого из элементов пары, соприкосновение их происходит на отдельных «пятнах», сосредоточенных на вершинах выступов. При этом более жесткие выступы (алмазы) внедряются в горную породу, образуя пятна реального контакта. При вращении коронки они разрушаются и образуются вновь. Глубина внедрения отдельных алмазов зависит от разновысотного их расположения на торце матрицы, свойств горной породы, параметров режима бурения, конструкции алмазной коронки.
В общем случае можно представить следующую картину взаимодействия алмазов с породой. Часть из них работает в режиме внешнего трения, т. е. деформирует горную породу упруго, без хрупкого разрушения; часть алмазов деформирует породу с хрупким разрушением, при этом сначала образуется растягивающая трещина, затем ядро уплотнения, после этого трещина скола и скол породы; часть алмазов скользит по разрушенному предыдущим алмазом слою породы; часть алмазов скалывает ослабленную в результате растягивающих напряжений горную породу.
Износ алмазной коронки
Алмазная коронка, испытывающая сопротивление своему перемещению по породе, также подвергается износу, интенсивность которого связана с характером деформирования горной породы и имеет либо усталостный, либо абразивный или эрозионный износ.
Образующиеся продукты износа (шлам) горной породы в виде частиц различной формы (от лепестков до микрообломков породы) частично выносятся через промывочные каналы очистным агентом, частично увлекаются выступающими алмазами в направлении вращения коронки, образуя каналы шлакоудаления в теле матрицы.
Зависимость процесса бурения от взаимодействия коронки с породой
Исходя из представленного выше характера взаимодействия коронки с породой, можно сделать следующие выводы: нормальный процесс бурения ограничен с одной стороны величинами углубок, определяющими начало процесса микрорезания (порог заполирования); с другой - величинами углубок, обеспечивающими нормируемый износ алмазов (порог повышенного износа).
Таким образом, процесс бурения характеризуется углубкой за оборот коронки; этот показатель является критерием, отражающим ход процесса, а также комплексным показателем, связанным со свойствами горных пород, конструкцией коронки и параметрами режима бурения:
δ = 16,67 Vмех / n, мм/об,
где Vмех - механическая скорость, м/ч; n - частота вращения, мин-1.
