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Ingenieur-Archiv

, Volume 48, Issue 5, pp 347–361 | Cite as

Mechanik des Bohrens in vorgespanntem spröden oder granularen Material, speziell in Kohleflözen

  • H. Lippmann
Article

Übersicht

Es wird die ebene rotationssymmetrische elastisch-plastische Verformung um ein Bohrloch untersucht und hierzu die Coulomb-Mohrsche Fließbedingung nebst assoziierter Fließregel zugrunde gelegt. Das Material befinde sich modellmäßig in einem starren Außenrohr, an dessen Innenwand Haftreibung herrscht, und stehe zum Anfangszeitpunktt = 0 unter der Druckvorspannungp. Infolge der Bohrerdrehung breitet sich eine „plastische” (gebrochene, innerer Reibung unterworfene) Zone um das Bohrloch aus, die zum Stehen kommt, wenn ihr Radius das Außenrohr erreicht (Hohlraumbildung) oder wenn der Innendruck am Bohrer auf 0 absinkt. Bei konstanten Materialparametern lassen sich geschlossene Ergebnisse für die Bohrmehlmenge sowie für den Restdruck am Außenrohr herleiten. Sie finden Anwendung bei der Vorhersage bzw. der Verhinderung von Gebirgsschlägen im Bergbau.

Summary

The plane-strain rotationally symmetric elastic-plastic deformation around a borehole is examined using the Coulomb-Mohr yield condition and its associated flow rule. As a model the material is incased in, and sticks to the inside wall of a rigid tube; at the initial instantt = 0 it is preloaded by the wall pressurep. As a consequence of the drill rotating at the center, a plastic zone consisting of broken material which undergoes internal friction propagates outward. It stops either after having reached the rigid tube so that a cavity opens up, or after the pressure acting on the drill disappears. For constant material parameters, closed form solutions can be derived with respect to the quantity of fines of drilling, and to the residual pressure on the rigid tube. These results may be applied in order to predict or to prevent rock bursts (bumps) in coal mines.

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Copyright information

© Springer-Verlag 1979

Authors and Affiliations

  • H. Lippmann
    • 1
  1. 1.Lehrstuhl A für MechanikTechnische Universität MünchenMünchen 2Bundesrepublik Deutschland

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