Лекции Физика горных пород 2021. Конспект лекций по дисциплине Физика горных пород
 Скачать 0.52 Mb.
|
Лекция № 6Тема : ОБОБЩЁННЫЕ ГОРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПОРОДПлан лекции (с.74-78/1/): Крепость горных пород. Хрупкость и пластичность пород. Твёрдость горных пород. Крепость горных пород. Крепость горных пород – характеристика сопротивляемости пород их добыванию – технологическому разрушению. Для количественной оценки крепости предложен коэффициент крепости f, в первом приближении пропорциональный пределу прочности при сжатии. Разработана шкала горных пород по крепости (Протодьяконов М.М.), в соответствии с которой все горные породы подразделены на 10 категорий. К первой категории относятся породы, имеющие наивысшую степень крепости (f=20), к десятой – наиболее слабые плывучие породы (f=0,3). Пределы изменения коэффициента крепости от 0,3 о 20. Так как f связан с прочностью пород, его можно рассчитать по σсж в простейшем случае по формуле f = σсж·10-7 Существуют и другие формулы взаимосвязи коэффициента крепости пород с их прочностными параметрами. Коэффициент крепости можно определить также экспериментально. Так как коэффициент крепости в наибольшей степени отражает только разрушение породы от сжимающих нагрузок, а в реальных условиях часто используются растягивающие и скалывающие усилия, возникает необходимость введения иных показателей трудности технологического разрушения пород. 2. Хрупкость и пластичность. В качестве технологического показателя пластичности принимают параметр, определяющий во сколько раз удельная работа разрушения образца реальной породы Ар при одноосном сжатии выше удельной работы разрушения идеально упругой породы Ау с тем же пределом прочности при сжатии. Удельную работу разрушения рассчитывают по площади диаграммы напряжение-деформация (рис. 1)  Рис.1 К расчёту коэффициентов пластичности и хрупкости пород (tgα, tgά - соответственно модули Юнга и полной деформации) Коэффициент пластичности определяется по формуле kпл = пл. ОСD/ пл. ОАВ = 2Е/Едеф – 1 Коэффициент хрупкости представляет собой отношение работы Ау, затраченной на деформирование образца в чисто упругой области, к полной работе Ап, затраченной на разрушение образца (см рис. 1) kхр = Ау/Ап = пл.OFG/пл.OCD ≤ 1 С ростом предела прочности при одноосном сжатии коэффициент хрупкости возрастает. 3. Твёрдость горных пород Твёрдость горных пород определяет сопротивляемость пород внедрению в них острого инструмента, т.е. разрушению при точечном (контактном) нагружении. Твёрдость минералов принято оценивать по известной шкале Мооса. Так как породы состоят из многих минералов и их твёрдость является агрегатной, для её определения используют методы, основанные на вдавливании особых штампов в породу. В зависимости от того, вдавливается ли инструмент в породу при постепенно увеличивающейся нагрузке или ударе различают статическую Нст и динамическую Нд твёрдость, причём Нст ≠ Нд. Для большинства горных пород применяется метод определения статической твёрдости рш, основанный на хрупком выколе лунки в шлифованной поверхности породы под действием приложенной к специальному штампу нагрузки. Если во время опыта фиксируется деформация, то попутно может быть определён модуль упругости породы. Метод контактной прочности - производится вдавливание цилиндрического штампа с плоским основанием и диаметром 2-3 мм в нешлифованную поверхность образца. Контактная прочность рк (твёрдость) образца определяется по величине нагрузки в момент хрупкого разрушения (выкола лунки под штампом), отнесённой к площади штампа. рш ≈ (2,5 – 3,0) рк С увеличением пластичности пород твёрдость их уменьшается. Твёрдость пород всегда выше предела прочности при одноосном сжатии, так как она соответствует прочности породы при сложном всестороннем сжатии, причём характер объёмного сжатия в значительной степени зависит от упругих и пластических свойств породы. Динамическая твёрдость может быть определена методом Шора – на поверхность испытуемой породы с определённой высоты сбрасывается боёк со сферическим алмазным наконечником. За показатель твёрдости принимается высота отскока бойка. Твёрдость пород указывает на их сопротивляемость разрушению при воздействии бурового инструмента и поэтому определяет производительность буровых установок. |