Первое высшее техническое учебное заведение России
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра разработки месторождений полезных ископаемых
Реферат
Тема: Крепость горных пород
По дисциплине: Физика горных пород
Автор: студент Колганов И.С.
Проверил профессор Лодус Е.В.
Санкт-Петербург
2021
Оглавление
Введение
1. Теоретические сведения
2. Методика определения
2.1 Отбор проб
2.2 Аппаратура и материалы
2.3 Подготовка к испытанию
2.4 Проведение испытания
2.5 Обработка результатов
Заключение
Заключение
Список используемой литературы
Введение
Горные породы разного возраста, происхождения и петрографического состава в инженерной геологии изучаются прежде всего как объект инженерной деятельности и как геологическая среда для размещения сооружений и ведения горных работ. Исследованию этой среды в инженерной геологии уделяется особенное внимание, в частности, изучению физических свойств слагающих её горных пород.
Результаты этих исследований используются при расчётах глубины заложения фундаментов инженерных сооружений, несущей способности в основаниях сооружений наземных горных предприятий, выборе углов и конструкции откосов, дорожных выемок и котлованов при расчёте объема вскрышных работ, проектировании уступов и бортов карьеров, при расчётах устойчивость подземных сооружений и горных выработок. От физических свойств горных пород зависит возможность развития разнообразных неблагоприятных геологических явлений - горного давления, обвалов, оползней, обводнённости горных выработок, а в целом - условия производства строительных и горных работ.
1. Теоретические сведения
Применительно к горным породам, когда имеют место сложные процессы механического разрушения, чаще используется понятие крепости.
Крепость горных пород - это характеристика сопротивляемости пород их добыванию - технологическому разрушению.
Это понятие крепости введено проф. М.М. Протодьяковым, который для количественной оценки крепости предложил коэффициент крепости (f), в первом приближении пропорциональный пределу прочности породы при сжатии. геология горный порода протодьяконов
По этой классификации, получившей затем широкое практическое применение, все разрабатываемые горные породы подразделяются на 10 категорий от f=0,3 для слабых плывучих пород до f=20 для крепких и вязких базальтов, кварцитов и т.п.
Классификация горных пород по крепости f (шкала проф. М. М. Протодьяконова)
Классификация М.М. Протодьякова основана на сопоставлении сопротивляемости горной породы механическим воздействиям с ее прочностью на одноосное сжатие (д сж).
Величину коэффициента крепости М.М. Протодьяконов определял из соотношения
2. Методика определения
Сущность метода заключается в определении коэффициента крепости, который пропорционален отношению работы, затраченной на дробление горной породы, к вновь образованной при дроблении поверхности, оцениваемой суммарным объемом частиц размером менее 0,5 мм.
2.1 Отбор проб
Отбор проб - по ГОСТ 21153.0-75. Настоящий стандарт распространяется на твердые горные породы и устанавливает метод определения коэффициента их крепости по Протодьяконову для классификации пород и использования его в технической документации при расчетах и проектировании горных работ, горного оборудования, а также при проведении научно-исследовательских работ.
2.2 Аппаратура и материалы
Для определения крепости горных пород применяют: прибор определения крепости ПОК (см. чертеж), состоящий из стакана 1, вставленного в него трубчатого копра 2, внутри которого свободно помещается гиря 3 массой 2,4±0,01 кг с ручкой 4, привязанной к гире шнуром. Трубчатый копер имеет в верхней части отверстия, в которые вставляются штифты 5, ограничивающие подъем гири.
В комплект прибора входит объемомер, состоящий из стакана 6 и плунжера 7 со шкалой измерений с диапазоном показаний от 0 до 150 мм вдоль его продольной оси; сито с сеткой N 05 по ГОСТ 6613-73 для просеивания породы после дробления.
2.3 Подготовка к испытанию
Отобранную пробу горной породы раскалывают молотком на твердом основании до получения кусков размером 20-40 мм. Из измельченного материала пробы отбирают двадцать навесок массой 40-60 г каждая.
Число сбрасывания гири на каждую навеску устанавливают при дроблении первых пяти навесок.
Каждую навеску отдельно дробят в стакане гирей, падающей с высоты 60 см. Число сбрасываний гири принимают в зависимости от ожидаемой крепости породы, обычно от 5 до 15 сбрасываний на каждую навеску.
Примечания: 1. При очень мягких породах число сбрасываний может быть сокращено до 1, а при очень крепких - увеличено до 30.
2. При дроблении стакан с вставленным в него трубчатым копром обязательно устанавливают на жесткое массивное основание: железобетонный или асфальтированный пол, стальную плиту (массой не менее 20 кг, толщиной около 10 см).
Правильность выбранного режима испытания контролируют после просеивания первых пяти раздробленных навесок на сите до прекращения выделения подрешетного продукта и замера его объема в объемомере.
При получении столбика мелочи высотой 20-100 мм по шкале плунжера число сбрасываний на каждую навеску сохраняют для оставшихся пятнадцати навесок.
При меньшей или большей высоте столбика мелочи в объемомере число сбрасываний корректируют соответственно в большую или меньшую сторону.
2.4 Проведение испытания
Оставшиеся пятнадцать навесок дробят в приборе последовательно в установленном режиме испытания: при постоянном числе сбрасываний гири и высоте подъема гири 60 см.
После дробления каждых пяти навесок их просеивают на сите, подрешетный продукт сита ссыпают в объемомер, замеряют плунжером высоту столбика мелочи и записывают ее.
2.5 Обработка результатов
Коэффициент крепости горной породы () вычисляют по формуле
где 20 - эмпирический числовой коэффициент, обеспечивающий получение общепринятых значений коэффициента крепости и учитывающий затраченную на дробление работу;
n - число сбрасываний гири при испытании одной навески;
h - высота столбика мелкой фракции в объемомере после испытания пяти навесок, мм.
За окончательный результат испытания принимают среднее арифметическое результатов четырех определений.
Главными задачами при инженерно-геологических исследованиях являются оценка свойств горных пород, инженерно-геологических условий территорий, месторождений, геологической среды и т.д. и прогноз их изменений под влиянием естественных и искусственных факторов. Одной из важнейших составляющих этих исследований является изучение крепости горных пород.
При условии усвоения этих знаний возможно понимание физических процессов, происходящих в массивах горных пород.
1. Оценка прочности горных пород по минеральному составу; О.Г. Епифанцев, Н.С. Плетенчук; 2007.
2. Породы горные. Методы физических испытаний: Сб. ГОСТов. - М.: Издательство стандартов, 1982.