Определение энергетического показателя разрушения породы

Показатель энергоемкости разрушения горной породы (A_V) при вдавливании определяется как отношение полной работы деформирования (А) к объему (V) полученной на поверхности породы лунки разрушения:

A_V = , Дж/см³ (11)

Для определении работы А измеряется площадь фигуры ОАВFL в мм², умножается на масштабы т_F и т_h и делится на 1000, чтобы работа получилась в Нм (Дж), т.е.

 

А = (S_OABFL)× m_F×m_h /1000, Дж, (12)

 

Объем лунки измеряется методом слепка. Для этого используется пластилин, помещенный в чашечку, лопатка с острой прямой кромкой и аналитические весы. Последовательность измерений и вычислений следующая:

1) на аналитических весах взвешиванием определяется масса т₁ чашечки с пластилином и лопаткой, г; 2) лопаткой из чашечки берется пластилин и вмазывается в лунку на горной породе, а затем той же лопаткой срезается его избыток заподлицо с поверхностью породы и вместе с лопаткой возвращается в чашечку;

3) чашечка с лопаткой и остатком пластилина взвешивается и определяется их масса т₂, г;

4) объем лунки вычисляется по формуле V = , (13)

где r– плотность пластилина (r _n = 1,29 г/см³).

 

Определение глубины (лунки) разрушения горной породы

Глубина разрушения (лунки) на поверхности горной породы может быть измерена непосредственно глубиномером или рассчитана по результатам измерений на графике зависимости F от h. В последнем случае необходимо измерить величину l_hл (мм) и вычислить глубину лунки h_{л .} по формуле

 

h _л = l_hл × т_h (14)

 

Определение класса и категории твердости горной породы

Класс горной породы определяется по характеру ее деформирования и разрушения путем сопоставления полученного графика зависимости F от h с типовыми (рисунок 4). Все горные породы по характеру получаемых при испытании графических зависимостей F от h делятся на три класса:

первого класса – хрупкие породы;

второго класса – пластично-хрупкие породы;

третьего класса – высокопластичные породы или класс горных пород, у которых не происходит хрупкое разрушение при вдавливании.

а б в

а – хрупкие (первый класс); б - пластично-хрупкие (второй класс);

в – высокопластичные (третий класс) горные породы

Рисунок 4 - Типовые зависимости F от h для горных пород

Различных классов

В нормативной документации по технологии бурения широко используется оценка твердости пород в категориях. Наиболее просто задача определения твердости Н в категориях решается, если известны твердость или предел текучести по штампу:

 

Н = 12(1 – ехр(-0,00487 ·р_ш ^0,666)), кат.; (15)

 

Н = 12(1 – ехр(-0,0349 ·р₀ ^0,433)), кат. (16)

 

Зависимости (15) и (16) получены при условии, что величина Н, равная 12 кат.,является их горизонтальной асимптотой. Формула (16) используется для расчета твердости в категориях пород 3-го класса.