Построение паспорта прочности горной породы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1.Общие сведения о горных породах

2. Определение плотностных свойств горной породы

3. Определение предела упругости, пределов прочности породы на сжатие и растяжение

4. Построение паспорта прочности горной породы и определение сцепления и угла внутреннего трения

5. Определение статических упругих свойств горной породы

6. Акустические свойства горной породы

7. Определение динамических упругих свойств горной породы

8. Построение графика деформации породы и определение коэффициента хрупкости и пластичности

9. Определение крепости и показателя трудности разрушения горной породы

10. Определение буримости и взрываемости горной породы

11. Список использованной литературы



1. Общие сведения о горных породах

Горные породы - это природные агрегаты одного или нескольких минералов, образующие самостоятельные геологические тела

По происхождению горные породы делятся на 3 группы:

Магматические породы - образовавшиеся при застывании магмы. Эти породы являются первичными (гранит, сиенит, дунит, габбро, базальт, диорит и др.).

Осадочные породы - породы, возникшие путем отложения (механического, химического или органического) из воды или воздуха продуктов разрушения магматических или метаморфических пород (песчаники, известняки, доломиты, алевролиты, глинистые сланцы).

Метаморфические породы - породы, возникшие в результате преобразования магматических и осадочных пород под воздействием высоких давлений, температур и горячих газо-водяных растворов (кварцит, кристаллические сланцы, гнейсы, мрамор).

В зависимости от характера связей отдельных зерен различают следующие типы пород:

рыхлые породы - механические смеси различных минералов или зерен одного минерала, не связанных между собой (песок, гравий, галечник);

связные - породы с водно-коллоидными связями отдельных частиц между собой (глины, суглинки, ил);

твердые (скальные и полускальные) - породы с жесткой, упругой связью между отдельными частицами.

Большинство горных пород относится к твердым породам (кварциты, граниты, песчаники, базальты и др.).

Свойства горных пород в первую очередь зависят от их минерального состава и строения. Содержание в породе различных минералов, выраженное в процентах, называется ее количественным минеральным составом. Под строением породы понимается их структура и текстура.

Структура - это аморфное или кристаллическое строение, форма, размер минеральных зерен и характер связей между ними (мелкозернистая, крупнозернистая, стекловатая, порфировая, обломочная).

Текстура - взаимное расположение в породе структурно однотипных частиц (массивная, пористая, слоистая).

Пример: Роговики относятся к классу силикаты. Плотные с раковистым изломом мелкозернистые породы серого, темно-зеленого, черного иногда розовато-серого цвета. Состоят в основном из кварца и слюды (биотита), часто присутствуют полевые шпаты, гранат, магнетит, изредка роговая обманка, пироксены и другие минералы. Текстура массивная иногда пятнистая. По характеру новообразованных минералов различают роговики биотитовые, амфиболовые и другие. Образуется при контактовом метаморфизме осадочных (песчано-глинистых) и магматических пород.

2. Определение плотностных свойств горной породы

Плотностные свойства обусловлены действием на породу гравитационного поля сил Земли (силы земного притяжения). К плотностным свойствам относятся: плотность, объемная масса, удельный вес, объемный вес и пористость породы.

Плотность - масса единицы объема твердой фазы породы

где m - масса образца горной породы, кг;

V_т - объем твердой части образца горной породы, м.

Объемная масса - масса единицы объема породы в естественном состоянии



где V - объем образца горной породы в естественном состоянии,

Удельный вес - вес единицы объема твердой части породы

где G - вес образца горной породы, кН

Удельный вес породы и плотность связаны соотношением

Где g - ускорение свободного падения, м/

Объемный вес - вес единицы объема породы в ее естественном состоянии

Под пористостью горной породы понимается суммарный относительный объем содержащихся в ней пустот (пор).

Общая пористость является расчетной характеристикой, величина которой устанавливается исходя из значений плотности породы и объемной массы по формуле:

где П - общая пористость горной породы, выраженная в процентах

Для определения объемной массы чаще всего применяются 2 метода:

1) метод гидростатического взвешивания;

2) определение объемной массы породы на образцах правильной геометрической формы.

3. Метод гидростатического взвешивания

Метод основан на определении объема образца горной породы по весу вытесненной им жидкости. Для проведения опыта из пробы горной породы отбираются 5-6 образцов произвольной формы весом от 20 до 40 г.

Отобранный образец взвешивается (G) и опускается на 1-2 секунды в сосуд с расплавленным парафином. После парафинирования образец взвешивается вторично (G₁). Затем его погружают в сосуд с дистиллированной водой и образец взвешивается в третий раз (G₂).

По результатам опыта объемная масса вычисляется по формуле:

(2.7)

где  - объемная масса, кг/м³;

- плотность парафина, г/м³)

- плотность дистиллированной воды кг/м³.

Определение объемной массы породы на образцах правильной геометрической формы.

Масса образца (m) определяется взвешиванием его на весах, а объем (V) - непосредственным измерением линейных размеров.

Величина объемной массы для образцов цилиндрической формы рассчитывается по формуле:



=1,274*(0,185\(0,05*0,045²))=2333г/м³

где m - масса образца, кг;

h - высота образца, м;

d - диаметр образца, м.

При известной пористости удельный вес породы ?₀ определяется из выражения:

?₀ = 100*с/(100 - П)

?₀ = 100*2333/(100 - 15) = 2744 г/см³

где П - пористость горной породы.

Объемный вес для образцов цилиндрической формы рассчитывается по формуле:

g = 1,274G*hd², г/см³,

где G - вес образца, г;

h - высота образца, см;

d - диаметр образца, см.

g = 1,274*185*(5*4.5²) =2,32г/см³

так как 1 г/ см ~ 10 КН/м , то объемный вес г = 23,2 КН/м³

Плотность породы определяется пикнометрическим методом. Метод основан на изменении веса пикнометра, наполненного жидкостью, при замене части этой жидкости навеской мелкораздробленной породы.

При известной пористости плотность горной породы определяется из выражения:



P₀=100*P*(100-П)кг/м³.

P₀=100*2,32*10³*(100-15) = 2,62*10³кг/м³.

Таблица 1. Плотностные свойства горной породы

№ п.п.	Наименование параметров	Числовые значения	Единицы измерения	Числовые значения	Единицы измерения
1	Объемный вес			23,2	кН/
2	Удельный вес			27,4	кН/
3	Объемная масса		г/	2,33*103	кг/
4	Плотность		г/	2,74*103	кг/

4.Определение предела упругости, пределов прочности породы на сжатие и растяжение

Упругость - способность горных пород полностью восстанавливать свои первоначальные формы и размеры после снятия нагрузки.

Предел упругости _у - напряжение, при котором в горной породе начинается пластическая деформация. Определяется как отношения силы, соответствующей пределу упругости породы при сжатии Р_у, на площадь поперечного сечение образца горной породы S.

_у = Р_у /S, Па = 10^-6 Р/S, МПа =

где Р_у - сила соответствующая пределу упругости при сжатии, Н;

S = 0,785hd²=0,785*0,050*0,045*0,045=0,000079 м²

- площадь поперечного сечения образца цилиндрической формы.

Предел прочности на сжатие _сж - критическое значение одноосного сжимающего напряжения, при котором происходит разрушение породы.

Существует несколько методов определения предела прочности пород на сжатие, такие как: метод определения предела прочности на сжатие на образцах правильной геометрической формы, на образцах полуправильной формы и на образцах неправильной или произвольной формы. Первый из них является наиболее точным.

Рис.1 Определение прочности горных пород при одноосном сжатии:

1 - образец; 2 - каленые прокладки; 3 - центрирующее устройство; 4 - плиты пресса.

Испытания этим методом проводятся на цилиндрических образцах на гидравлическом прессе. Нагрузка равномерно повышается вплоть до разрушения образца с фиксацией максимального ее значения.

Величина предела прочности на сжатие определяется по формуле:

где разрушающая нагрузка при сжатии образца, Н

Предел прочности на растяжение _р - критическое значение одноосного растягивающего напряжения, при котором происходит разрушение породы. Для определения прочности пород на растяжение используется метод прямого (непосредственного) растяжения, а также ряд косвенных методов.

Метод прямого растяжения. Определение ар этим методом производится на образцах правильной геометрической формы на разрывной машине с приложением к образцу растягивающих усилий. Величина предела прочности на растяжение для образцов цилиндрической формы вычисляется по формуле:

Метод диаметрального сжатия заключается в раскалывании цилиндрических образцов сжимающими усилиями, приложенными по диаметрально противоположным образующим.

Испытания проводятся на гидравлическом прессе. Образец горной породы кладется на бок между плитами пресса и к нему прикладывается сжимающее усилие, за счет которого в плоскости диаметрального сечения возникают напряжения растяжения, приводящие к раскалыванию образца. Предел прочности на растяжении определяется по формуле Герца:

где Р - разрушаемое усилие, Н

№	Наименование	Числовые	Единицы
п.п.	параметров	значения	измерения
1	Предел упругости	69,62	МПа
2	Предел прочности на сжатие	101	Мпа
3	Предел прочности	9,4	МПа
	на растяжение



5. Построение паспорта прочности горной породы и определение сцепления и угла внутреннего трения

Паспорт (диаграмма) прочности представляет собой график функциональной зависимости между касательными нормальными напряжениями, при которых происходит разрушение породы.

Построение паспортов прочности может быть осуществлено различными способами. Наиболее простой из них заключается в следующем. В прямоугольной системе координат на горизонтальной оси откладывают от нулевой отметки влево отрезок численно равный значению предела прочности породы на одноосное растяжение _р, а вправо - отрезок равный пределу прочности на сжатие _сж. На этих отрезках, как на диаметрах, строят окружности (так называемые круги напряжений Мора) и проводят общую касательную к ним. Полученная кривая, характеризующая предельное напряженное состояние породы в момент разрушения, называется огибающей предельных кругов напряжений и представляет собой паспорт прочности горной породы.

Отрезок, отсекаемый касательной на оси ординат, характеризует сцепление породы, а угол ее наклона к оси абсцисс называется углом внутреннего трения .



6. Определение статических упругих свойств горной породы

Упругие свойства горных пород характеризуются модулем упругости Е при одноосном напряженном состоянии (модуль Юнга), модулем сдвига модулем объемной упругости K и коэффициентом поперечных деформаций (коэффициент Пуассона).

Статические модули определяются при испытании образцов правильной геометрической формы на гидравлическом прессе.

Модуль упругости Е представляет собой отношение нормального напряжения к соответствующей относительной продольной деформации

Е = / = 597,13/(0,074/40)=32277 кг/см²=322 МПа

где = h/h - относительная продольная деформация

Модуль сдвига G - отношение касательного напряжения к относительному сдвигу :

G =

Относительный сдвиг именуют иногда угловой деформацией. Он характеризует изменение формы деформируемого тела и выражается зависимостью:

где - угол наклона каждого прямоугольного элемента тела после деформирования.

Объемный модуль упругости К или модуль всестороннего сжатия, равен отношению равномерного всестороннего напряжения к относительному упругому изменению объема образца

= = 18550 кг/см²= 185 МПа

- относительное изменение объема

Коэффициент Пуассона - отношение относительной поперечной деформации к относительной продольной

= (0,008/40)/(0,074/40)=1,08

Перечисленные характеристики упругих свойств пород функционально связаны между собой следующими соотношениями:

G = E/2(1 +)=32277/(2*(1+0,21)) =13337 кгс/см²= 133 Мпа\

где E = 32277кгс/см² - модуль Юнга; м - коэффициент Пуассона.

K = E/3(1 - 2)= 32277/(3*(1-(2*0,21)))=18550 кгс/см^2=185 МПа

Таким образом, зная две из этих характеристик, можно расчетным путем определить значения двух других. Обычно экспериментально определяют на образцах пород характеристики E и .

№ п.п.	Наименование параметров	Числовые значения	Единицы измерения
1	Модуль Юнга	322	МПа
2	Коэффициент Пуассона	1,08	-
3	Модуль сдвига	133	МПа
4	Модуль всестороннего сжатия	185	МПа



7. Акустические свойства горной породы

Акустические свойства характеризуют закономерности распространения в породах знакопеременных, упругих деформаций (упругих волн).

По своей природе упругие волны бывают трех видов:

Продольно упругая волна

Поперечная волна

Поверхностная волна

Продольная упругая волна распространяется как в твердой, так и в жидкой и газообразной средах. Поперечная упругая волна распространяется только в твердых телах.

Упругие волны по частоте колебаний подразделяются на:

инфразвуковые - частотой до 20 Гц;

звуковые - частотой от 20 до 20000 Гц;

ультразвуковые - частотой более 20 кГц;

гиперзвуковые - частотой более 1000 МГц

Существуют три метода определения акустических свойств горной породы: метод прямого прозвучивания; эхо-метод; метод продольного профилирования.

Скорость продольной волны определяется по формуле:

где h - высота образца горной породы, м; - время распространения про¬дольной волны в образце горной породы, с.

Скорость поперечной волны определяется по формуле:



=  0,05/26*10^-6=1923 м/с

t2 - время распространения поперечной волны в образце горной породы,

Акустическое сопротивление породы - произведение плотности породы на скорость упругой волны.

Вычисляется по формуле:

Z = V= 2333*3125=7.29*10^-6 кг/

№ п.п.	Наименование параметров	Числовые значения	Единицы измерения
1	Скорость продольной волны	3125	м/с
2	Скорость поперечной волны	1923	м/с
3	Акустическое сопротивление	7,29 * 10-6	кг/м2с

8. Определение динамических упругих свойств горной породы

Динамические характеристики определяются по известным скоростям прохождения упругих волн через образец:

Динамический коэффициент Пуассона

((0,5-(1923²/3125²))/((1-(1923²/3125² ))= 0,19

где Vp - скорость продольной волны; Vs - скорость поперечной волны.

Динамический модуль Юнга

[3125²*2333*(1+0,19)*(1-2*0,19)]/(1-0,19)=20,7*10³ МПа



где - объемная масса породы, кг/м ;

- динамический коэффициент Пуассона

Динамический модуль сдвига

20752,4/((2*(1-2*0.19))=1673 МПа

Динамический модуль всестороннего сжатия

20752,4/((3*(1-2*0,19))=3859 МПа

Динамические упругие свойства горной породы

№ п.п.	Наименование параметров	Числовые значения	Единицы измерения
1	Модуль Юнга	20,7 * 103	МПа
2	Коэффициент Пуассона	0,19	-
3	Модуль сдвига	1673	МПа
4	Модуль всестороннего сжатия	3859	МПа

9. Построение графика деформации породы и определение коэффициентов хрупкости и пластичности

Деформация - изменение линейных размеров, объема или формы, которые испытывает горная порода под воздействием внешних сил. Деформации могут быть: неразрушающими и разрушающими. Разрушающие деформации приводят к разделению породы на отдельные части; неразрушающие - изменяют размеры, форму и объем породы без нарушения ее сплошности. Неразрушающие деформации бывают упругие и пластичные. Один вид деформации может переходить в другой при возрастании напряжений или увеличении времени их воздействия.

В зависимости от соотношения вида деформаций горные породы подразделяются на упругие или хрупкие (пластическая зона практически не наблюдается). Упруго-пластичные (разрушающей деформации предшествует зона пластической деформации) и пластичные (упругая деформация незначительна). Пластичность увеличивает энергоемкость дробления и измельчения горных пород. В качестве технологического показателя пластичности принят параметр, определяющий, во сколько раз удельная работа разрушения реальной породы при одноосном сжатии выше удельной работы разрушения идеально упругой породы с тем же пределом прочности.

Удельную работу разрушения рассчитывают по площади диаграммы напряжение - деформация. Коэффициент пластичности определяют по формуле:

K_пл = А_р/А_у = пл. OFCD/пл. ОАВ = 2Е/Е_деф - 1

Для оценки хрупких свойств пород Л.И. Бароном предложен ко-эффициент хрупкости , представляющий собой отношение работы , затраченной на деформирование образца горной породы в чисто упругой области, к полной работе , затраченной на разрушение образца.

= / = пл. OFG/пл. OFCD 1

График деформации горной породы



10. Определение крепости и показателя трудности разрушения горной породы

Крепость горных пород - характеристика сопротивляемости пород их добыванию - технологическому разрушению. Это понятие крепости введено профессором М.М. Протодьяконовым(старшим), который для количественной оценки предложил коэффициент крепости f, в первом приближении пропорциональный пределу прочности породы при сжатии. Им была разработана шкала классификации горных пород по крепости, в соответствии с которой 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 до 20.

Коэффициент крепости можно определить также, экспериментально, методом толчения, разработанным проф. М.М. Протодьяконовым (младшим).

Сущность метода толчения заключается в следующем. Отбирается 5 образцов породы произвольной формы массой приблизительно по 40-60 г. Каждый образец дробят в стакане трубчатого копра гирей массой 2,4 кг, сбрасываемой с высоты 0.6 м. После 5-15 - кратного сбрасывания гири, полученную мелочь просеивают через сито с отверстиями 0,5 мм. Фракцию размером менее 0,5 мм собирают с пяти образцов и насыпают в стакан объемомера диаметром 23 мм. Определяют высоту столбика пыли (мм) в объемомере. Коэффициент крепости, который называют динамическим, вычисляют по формуле:

где n -число сбрасываний гири при испытании одного образца.

Имеющиеся в настоящее время, методики определения коэффициентов крепости скальных пород достаточно апробированы и находят широкое применение в практике ведения горных работ.

Из существующих методов определения крепости пород f наиболее распространенным является метод испытания образцов пород на временное сопротивление их одноосному сжатию (МПа) с последующим вы-числением его по известной формуле М.М. Протодьяконова

=503,2/100=5,032

Впоследствии формула была уточнена Л.И. Бароном и представлена выражением:

где у и у1 - временное сопротивление образцов одноосному сжатию, соответственно, правильной и неправильной формы, МПа.

Общим недостатком формул (9.2) и (9.3) способов является то, что затруднительно получить достоверные показатели коэффициента крепости многолетнемерзлых крупнообломочных пород (МКП). Так, по результатам наших исследований временное сопротивление на сжатие (МКП), представленных супесчаным суглинком с галькой и щебнем с включениями кварцевых булыжников при температуре -5⁰ равно 6 МПа [7]. Тогда по формуле (9.2)

,

а по формуле (9.3) при у =6 , у₁ =3,7 .

Вместе с тем по шкале буримости горных пород предложенной Министерством Геологии СССР данные породы отнесены к V1-X категории с коэффициентом крепости 4-5 [8]. Результаты определения коэффициентов крепости пород по формулам (9.2) и (9.3) не отражают реальное физико-механическое состояние многолетнемерзлых крупнообломочных пород и дают заниженные данные о прочностных свойствах таких пород. Таким образом, определение коэффициентов крепости f по вышеприведенным формулам может привести к необоснованным техническим решениям по выбору техники и технологии разработки месторождений полезных ископаемых.

Авторами предлагается способ определения коэффициента крепости f осуществлять следующим образом [9]: от массива пород, сложенных многолетнемерзлыми крупнообломочными породами, берутся пробы методом бороздового опробования. Вес одной пробы должен быть не менее 3 кг. Материал собирается на брезент, тщательно перемешивается и затем осуществляется отбор проб на определение гранулометрического состава методом квартования. Породу взвешивают, высушивают и просеивают по фракциям. Твердые включения более 2 мм отделяют от заполнителя, группируют по фракциям, определяют их процентное содержание относительно объема твердых включений в пробе, с учетом которого определяют коэффициенты крепости пород, составляющих образец. Сущность предлагаемого метода заключается в суммировании коэффициентов крепости заполнителя и твердых включений, составляющих образец из выражения:

или , (9.4)

где - коэффициент крепости заполнителя;

- коэффициент крепости пород отдельных составляющих испытываемого образца;

- временное сопротивление на одноосное сжатие соответственно заполнителя, 1-й и n -й фракции крупнообломочных пород составляющих испытываемый образец;

n₁…n_n -содержание 1-й и n -й фракции крупнообломочных пород относительно общего объема.

Рассмотрим пример определения коэффициента крепости (МКП) представленных твердыми включениями (50%) и заполнителем (50%), характерных для россыпных месторождений Якутии. В таблице 6 приведены результаты определения гранулометрического состава пробы, принятые и расчетные значения коэффициента крепости.

Таблица 6

Результаты определения значений крепости пород

Название пород	Температура пород, 0С	Влажность, %	Гранулометрический состав, мм	Предел прочности	Содержпние в долях единицы	Коэф. крепости
						По протодьяконову	По предлагаемой методике
Заполнитель Супесчаный суглинок	-5оС	15	<2	6	0,5	0,6	0,6
Твердые включения Кварцевые булыжники Галька, щебеь песчанистых сланцев	- 5оС - 5оС	- 5	50-100 10-50	200 60	0,1 0,4	20 6	2 2,4



Значение коэффициента крепости кварцевых булыжников равно f =20, но в данном примере с учетом его содержания в долях единицы относительно объема твердых включений составляющего всего 0,1, принимается значение f =2. Таким же образом определяется значение коэффициента крепости для песчанистых сланцев, которое с учетом содержания пород в долях единицы с коэффициентом крепости f =6, (0,4) принято f =2,4. Коэффициент крепости заполнителя (песок, супесь, суглинок) определяется прямым испытанием на сжатие или при наличии данных ранее проведенных исследований используются их значения в зависимости от отрицательной температуры и влажности пород с применением формулы (9.2).

В нашем примере f = 0,6. При этом, значение коэффициента крепости заполнителя определяется без учета его процентного содержания, так как по нашим и по исследованиям В.Н. Тайбашева (ВНИИ-1) для пород, крупнообломочная фракция в которых составляет менее 70% общего веса скелета породы, прочностные и деформационные свойства определяются только составом заполнителя [7,10].

где f_зап - коэффициент крепости заполнителя,

f₁ - коэффициент крепости кварцевых булыжников,

f₂ - коэффициент крепости гальки и щебня песчанистых сланцев,

n₁ -содержание в долях единицы кварцевых булыжников относительно твердых включений,

n₂ -содержание в долях единицы гальки и щебня песчанистых сланцев относительно твердых включений.

Итак, значение коэффициента крепости для МКП, представленных супесчаным суглинком с галькой и щебнем с включениями кварцевых булыжников равно 5.

Предлагаемый способ определения общего коэффициента крепости f позволяет получить достоверное значение крепости для данных пород. Еще одним немаловажным преимуществом такой оценки общего коэффициента крепости fявляется то, что его значение можно определить косвенным путем, зная состав отдельных фракций и их процентное содержание с помощью справочных материалов по прочностным свойствам с соответствующим коэффициентом крепости f, а затем суммируя их получить общий коэффициент крепости для многолетнемерзлых крупнообломочных пород.

Достоверность определения коэффициентов крепости МКП, предлагаемым способом, можно подтвердить на следующем примере. В единых нормах выработки (времени) Министерства геологии СССР на горнопроходческие работы 1969 г. принята единая классификация горных пород с разделением на 20 категорий, в которой многолетнемерзлые крупнообломочные породы отнесены к VI категории с коэффициентом 4-5 [4].

Определение показателя трудности разрушения основывается на том, что в разрушении горной породы в равной степени принимают участие сжимающие, растягивающие и скалывающие усилия [1].

В реальных условиях разрушение пород (бурение, взрывание, дробление) всегда сопровождается их перемещением, на что также затрачивается работа. В связи с этим при оценке трудности разрушения пород в технологических процессах необходим учет их объемного веса. В итоге показатель относительной трудности разрушения пород П_тр может быть выражен следующим образом:

вместо этой формулы использовал эту(в прошлом году так решили лабораторную работу):



П_тр = 0,005ґк_трґ(s_сж + s_р + t_сдв) + 0,5ґg

П_тр = 0,005*0,68*(503,2+50+75)+0,5*2,3=3,28

где к_тр = 1,2ґl_ср + 0,2 - коэффициент трещиноватости горного массива;

к_тр = 1,2*0,4+0,2=0,68

t_сдв = 1,5s_р=1,5*50=75

Все породы по относительной трудности разрушения разделены на пять классов и 25 категорий.

I класс - полускальные, плотные, мягкие, сыпучие (П_тр=1ё5), категории: 1, 2, 3, 4, 5;

II класс - скальные легко разрушаемые (П_тр=5,1ё10), категории: 6, 7, 8, 9, 10;

III класс - скальные средней трудности разрушения, (П_тр=10,1ё15) категории: 11, 12, 13, 14, 15;

IV класс - скальные трудноразрушаемые (П_тр=15,1ё20), категории: 16, 17, 18, 19, 20;

V класс - скальные весьма трудноразрушаемые (П_тр=20,1ё25), категории: 21, 22, 23, 24, 25

Редко встречающиеся породы с П_тр>25 относятся к внекатегорийным.

11. Определение буримости и взрываемости горной породы

Буримость принято оценивать по длине шпура или скважины, пробуренной в исследуемой породе за 1 мин. чистого времени бурения в стандартных условиях, или, наоборот, по количеству чистого времени бурения 1м. шпура или скважины при тех же условиях. Кроме свойств пород буримость зависит также от конструктивных особенностей бурового оборудования и режима его работы. Поэтому при определении буримости требуется строгое соблюдение стандартных условий - применение определенного инструмента, армированного стандартными сплавами; сохранение определенного диаметра шпура и режима работы инструмента.

При оценке пород по трудности бурения учитывается, что в разрушении принимают основное участие сжимающие и скалывающие усилия.

Так как разрушение возможно только при постоянном удалении буровой мелочи из забоя скважины, при оценке буримости учитывают удельный вес породы .

8,372

где коэффициент А =, а В = .

Все горные породы по величине подразделяются на 25 категорий с

выделением пяти классов:

I класс - легкобуримые ( = 15), категории: 1, 2, 3, 4, 5;

II класс - средней трудности бурения ( = 610), категории: 6, 7, 8,

9, 10;

III класс - труднобуримые ( = 1115), категории: 11, 12, 13, 14, 15;

IV класс - весьма труднобуримые ( = 1620), категории: 16, 17, 18,

19, 20;

V класс - исключительно труднобуримые ( = 2125), категории:

21, 22, 23, 24, 25.

Исходя из решеных данных сделан вывод что порода II класса - средней трудности бурения категории 8.

Взрываемость - степень сопротивляемости горной породы разрушению взрывом.

Сопротивление пород действию взрыва принято оценивать удельным расходом взрывчатого вещества q (кг/) - количеством ВВ, необходимым для разрушения 1 породы:



0,1*0,68*(503,2+50+75)+40*2,3=134,71 г/м³

где - коэффициент трещиноватости

- средний линейный размер естественной отдельности в массиве;

- предел прочности на растяжение;

- предел прочности на сжатие.;

- сцепление;

г = объемный вес.

Коэффициент трещиноватости определяется из выражения:

1,2*0.4+0.2=0.68 (10.3)

упругость прочность горный порода

Расчетные величины для большинства взрываемых пород изменя- ются от 40 до 1000 г/м3. Этот показатель служит основой классификации пород по взрываемости, по которой все горные породы разделены на 25 категорий и 5 классов:

I класс - легковзрываемые ( = 40 - 200 г/м3), категории: 1, 2, 3, 4, 5;

II класс - средней трудности взрывания (= 201 - 400 г/м3), категории: 6, 7, 8, 9, 10;

III класс - трудновзрываемые (= 401 - 600 г/м3), категории: 11, 12, 13, 14, 15;

IV класс - весьма трудновзрываемые (= 601 - 800 г/м3), категории: 16, 17, 18, 19, 20;

V класс - исключительно трудновзрываемые (= 801 - 1000 г/м3), категории: 21, 22, 23, 24,



Список использованной литературы

1. Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород. - М.: Недра, 1984. - 359 с.

2. Турчанинов И.А., Медведев Р.В., Панин В.И. Современные методы комплексного определения физических свойств горных пород. - Л.: Недра, 1967. - 200 с.

3. Справочник физических свойств горных пород. Н.В. Мельников и др. - М.: Недра, 1975.

4. Геомеханика / Э.В. Каспарьян, А.А. Козырев, М.А. Иофис и др. -М.: Высшая школа, 2006. - 503 с.

5. Л.И. Барон. Коэффициент крепости горных пород. - М.: Наука, 1972. - 175с.

6. Л.И. Барон. Горно-технологическое породоведение.- М.: Наука, 1977.- 323с.

7. Марков B.C. Исследование физико-механических свойств пород россыпных месторождений Кулара // Ко-лыма. - 1987. № 11. С. 11-13.

8.Справочник горного мастера геологоразведочных партий. - М.: Недра, 1973. - 365 с.

9. Марков В.С., Елшин В.К., Шерстов В.А., Софронов С.Т. Способ определения коэффициента крепости мно-голетнемерзлых крупнообломочных пород. Патент РФ на изобретение № 218944, 2003 г.

10.Тайбашев В.Н. Физико-механические свойства мерзлых крупнообломочных пород / ВНИИ-1 золота и ред. металлов. - Магадан, 1973. - 156 с.

11. Сорокин В.С. Свойства вскрышных пород угольных месторождений Якутии: Учеб. пособие. - Якутск: Из-дательство Якутского госуниверситета, 1995. - 70 с.

Размещено на Allbest.ru