Визначення об’ємної ваги (об’ємної маси) гірських порід
Визначення об'ємної ваги (об'ємної маси) гірських порід
Теоретична частина
Об'ємною вагою називають відношення ваги гірської породи до його природному обсягом, включаючи обсяг пір і тріщин:
де G - вага гірської маси, г або т;
V - природний обсяг, см 3.
Залежно від об'ємного ваги гірських порід вибирається технологія розробки корисних копалин, спосіб транспортування.
При підрахунку запасів корисних копалин необхідно також знати об'ємний вагу. Розрізняють руди важкі - об'ємна вага більше 3,5 т / м 3. середні - об'ємна вага 2,5 - 3,5 т / м 3 і легкі - об'ємна вага менше 2,5 т / м 3.
Питома вага гірських порід може бути визначений наступними методами:
1. за лінійними розмірами розраховують обсяг зразків правильної геометричної форми і зважують їх;
2. обсяг зразків неправильної форми знаходять за допомогою об'емометра, потім зважують;
3. геофізичний метод (по ослабленню гамма-променів).
устаткування
Об'емометр, зразок гірської породи, тонка дріт, посудину або мірний циліндр.
Хід роботи
Об'емометр наповнюється водою до тих пір, поки надлишок води потече з трубки. Коли рівень води в циліндрі зрівняється з рівнем зливного отвору і падіння крапель з труби припиниться, під неї ставлять попередньо зважений посудину або мірний циліндр.
Зразок, укріплений на тонкій дроті, занурюють в об'емометр, а вода, витіснена зразком, стікає по трубці в посудину. Коли рівень води знову зрівняється з рівнем зливного отвору і краплі перестануть падати, посудину знову зважують, визначають вагу води, витіснений зразком.
Обробка отриманих даних
Обсяг зразка, см 3. чисельної дорівнює вазі витісненої води в грамах або обсягу води, витісненої в мірний циліндр.
Питома вага обчислюється за формулою:
,
де G1 - вага порожньої посудини, г;
G2 - вага судини з водою, м
Результати дослідження записують в журнал лабораторних робіт.
Результати дослідження
Визначення об'ємної ваги
Визначення межі міцності гірських порід на одновісний
Теоретична частина
Показник опору порід одноосьовому стиску є найбільш поширеною оцінкою механічних властивостей гірських порід і визначається як частка від ділення максимальної руйнує сили Рмах. отриманої при одноосьовому роздавлюванні на пресі зразка гірської породи правильної геометричної форми, на початкову площа поперечного перерізу S зразка:
Визначення опору порід одноосьовому стиску проводиться для того, щоб було можна передбачити їх поведінку при підземних роботах.
Зразки можуть бути виготовлені з отриманих при бурінні кернів діаметром 42 мм і відношенням висоти до діаметра.
Для додання зразкам циліндричної форми керни розрізають на частини так, щоб торцеві поверхні були строго паралельні один одному і перпендикулярні до створюючих циліндра.
Торцеві поверхні повинні бути відшліфовані так, щоб відхилення від паралельності було не більше 0,05 мм. Якщо зразок має відхилення висоти до діаметру, відмінне від 1, необхідно провести перерахунок за формулою:
,
де - міцність на стиск, певна на зразку з іншим співвідношенням h / d.
устаткування
Гідравлічний прес, зразки для випробування.
Хід роботи
Випробування проводиться на гідравлічному пресі. Зразки при випробуванні доводять до руйнування за одне навантаження. Результати випробування на одновісний заносять в лабораторний журнал
Обробка отриманих даних
За класифікацією гірських порід (М.М. Протодьяконов) визначаємо коефіцієнт міцності зразків:
- ангідрид має коефіцієнт міцності 3.
Обчислюємо межа міцності на стиск за формулою:
Міцність на стиск не перераховуємо, тому що зразок не має відхилення висоти від діаметра і дотримується умова - (розмір зразка сланців 40 х 40 см, розмір ангідриту 50 х 50 см).
Результати дослідження записують в журнал лабораторних робіт.
Результати дослідження
Результати вимірювання і розрахунків
за визначенням міцності гірських порід на стиск
Визначення межі міцності гірських порід при розтягуванні методом розколювання пластин.
Теоретична частина
Міцність при розтягуванні є одним з найважливіших показників оцінки властивостей гірських порід.
Визначення міцності гірських порід на розтягуванні за допомогою розколювання засноване на рішенні пружною завдання про навантаженні нескінченно довгого циліндра рівномірно розподіленим навантаженням, що діє по котра утворює циліндра.
Величину напруг, що розтягують знаходять за наступним виразом:
де Р - сила, рівномірно розподілена по котра утворює циліндра;
d - діаметр циліндра, см;
h - висота циліндра;
При розколюванні пластин клинами замість діаметра циліндра записується товщина пластин d. а висота циліндра замінюється величиною, рівною довжині площині розколювання l:
устаткування
Прес, зразки для випробування, масштабна лінійка.
Хід роботи
На одній з поверхонь пластини товщиною 10 - 30 мм за допомогою масштабної лінійки наносять сітку квадратів, сторони яких дорівнюють товщині пластини.
При нанесенні сітки, через яку буде проводиться розколювання, необхідно враховувати орієнтування площин пластини по відношенню до нашарування і шаруватості, до напрямку кліважа і інших тріщин. Це дозволить визначити опір породи розтягування при різному напрямку напруг, що розтягують по відношенню до шаруватості, Кліважу і т.д.
Розколювання пластини виробляють на пресі по лініях сітки, використовуючи спеціальне клинове пристосування. Клини мають кут при вершині 45 0 і радіус заокруглення вістря близько 2 - 5 мм.
Під час випробувань необхідно стежити, щоб при установці пластини між клинами її площині були точно перпендикулярні напрямку розколює сили. Для запобігання довільного нахилу пластину при розколюванні необхідно підтримати рукою, не забуваючи про запобіжні заходи.
Зазвичай розколювання пластини відбувається миттєво після досягнення максимального навантаження Рмах. прийнятої в якості розрахункової напруги, від якого сталося руйнування.
Обробка отриманих даних
Обчислюємо межа міцності на розтяг за формулою:
де Р - сила, рівномірно розподілена по котра утворює циліндра;
d - товщина пластин, см;
l - довжина площині розколювання;
Значення розколюють зусиль Рмах і розміри площині розколювання l. записують в лабораторний журнал.
Результати дослідження
Результати вимірювання і розрахунків по визначенню
міцності гірських порід на розтяг
Визначення майданчика зсуву, кута внутрішнього тертя
Теоретична частина
У гірничій справі найбільш поширеною теорією міцності порід є гіпотеза Мора. За цією гіпотезою руйнування гірських порід відбувається під дією дотичних напружень, які є функцією нормальних напружень, що діють на майданчику ковзання.
Кут внутрішнього тертя j. або коефіцієнт внутрішнього тертя tgj. характеризує інтенсивність росту зрізують напруг і зі зростанням нормальних напружень, тобто є коефіцієнт пропорційності між приростом дотичних і нормальних напружень при зрізку.
Кут внутрішнього тертя змінюється від 10 - 15 0 для глин і 35 - 40 0 для міцних масивно-кристалічних і метаморфічних порід (граніти, сиеніти, кварцити і ін.).
Майданчик зсуву - в цій області руйнування не відбувається.
Аналітична величина коефіцієнта внутрішнього тертя і граничного опору зсуву розраховують за формулами:
Хід роботи
За отриманими даними граничної міцності на стиск і розтяг будуємо паспорт міцності гірської породи і визначаємо кут внутрішнього тертя і майданчик зсуву. Певні величини заносимо в таблицю.
