Кафедра технологии, механизации и организации открытых горных работ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования Национальный исследовательский технологический университет МИСиС

Кафедра технологии, механизации и организации открытых горных работ

Отчёт

По работе № 2

На тему: Определение свойств горных пород и оценка сопротивляемости

горных пород разрушению

                                                                        Выполнил: студент гр. ТО-1-11

                                          Стрельцов Ф.Я.

                                                                                                    Проверил: Проф. Левченко Я.В.                                                            

Москва 2014

Работа №2

 

Определение свойств горных пород и оценка сопротивляемости

горных пород разрушению

 

А. Общие положения

 

Определяющее влияние на сопротивляемость горных пород разрушению, а, следовательно, и на эффективность технологических процессов (бурение, взрывание, выемочно-погрузочные работы, транспортирование и др.), оказывают прочностные свойства пород, их плотность, трещиноватость пород в массиве и др.

Прочностные свойства, плотность и другие свойства горных пород в куске устанавливаются методами лабораторных испытаний [4], а свойства массива и другие технологические характеристики пород (трещиноватость массива, буримость, взрываемость пород и др.) устанавливаются либо также на основе результатов лабораторных испытаний, либо определяются путем проведения исследований в натурных условиях (непосредственно на карьерах).

Задачей данной работы является изучение методов определения некоторых базовых свойств горных пород на образцах и в массиве.

 

Б. Определение свойств пород в куске (на образцах)

 

1.       Предел прочности при одноосном сжатии (σ_сж)

а) При испытаниях с использованием образцов правильной формы (рис.1) размеры образца прини-маются равными a×b×h = 41×41×41мм. Величина σ_сж определяется как

σ_сж = , МПа (кг/см²),

где     Р_разр – величина разрушающей нагрузки;

F – площадь поперечного сечения образца, см².

б) При использовании плоских образцов применяется метод соосных пуансонов (рис.2). Образец – пластина из горной породы толщиной 10-12 мм, округлой формы с параллельными плоскостями и необработан-ными краями; поперечный размер пластины (диаметр) 30÷60 мм. Диаметр пуансона состав-ляет 11,27 мм.

σ_сж = , МПа (кг/см²),

где F_у – условная площадь поперечного сечения образца, см² (при D_обр= 40 мм – F_у = 1,79 см², при D_обр= 60мм – F_у = 2,26см²).

2.       Предел прочности на растяжение (σ_раст)

а) прямой метод – растяжение специально подготовленного по форме образца до разрыва

σ_раст = , МПа (кг/см²)

Метод характеризуется сложностью подготовки образцов.

б) косвенный метод – разрушение (по образующей) цилиндрических образцов сосредоточенными сжимающими нагрузками (рис.3).

σ_раст = , МПа (кг/см²),

где     Р_разр – величина разрушающей нагрузки;

l и d_обр – длина и диаметр образца, см;

k – коэффициент, величина которого для горных пород составляет 0,64.

3.       Предел прочности на сдвиг (σ_сдв)

Разрушение (срез) образца правильной формы производится в матрицах (рис.4).

σ_сдв = , МПа (кг/см²)

где     θ – угол среза образца, град;

F – площадь сечения образца, см².

Значения угла θ могут быть равны 25^°; 35^°; 45^°.

4.       Плотность горных пород или их объемная масса (γ)

а) прямое взвешивание образцов правильной формы

γ = m / V,          г/см³ (т/м³),

где     m – масса образца, г;

V – объем образца, см³.

б) гидростатическое взвешивание образцов неправильной формы (взвешивание в воде)

γ = ,              г/см³ (т/м³),

где     m₁ и m₂ – соответственно, масса образца в воздухе и в воде, г.

5.       Коэффициент крепости пород по М.М. Протодьяконову ( f )

f  =           или    f = =120/10=12

σ_сж – в первом случае в кг/см², во втором в – МПа.

Более точно величинуf можно определить по выражению

f =  

Школа крепости горных пород по проф. д.т.н. М.М. Протодьяконову