книги / Физико-механические свойства горных пород

'с.кГ/смг

То'60

Рлс. 1. Паспорта прочности 'бурых углей уступа 2

кГ/см?

Рис. 2. Паспорта прочности бурых углей экспериментального участка

8 Зак. 3184

ноосного сжатия и растяжения), одинаково и примерно равно то«60 кГ/см2, а угол внутреннего трения в первом случае меньше, чем во втором.

На рис. 3 приведена зависимость между временным сопротив­ лением углей разрыву ор кГ/см и площадью разрыва образца F см2, из которой видно, что с увеличением площади разрыва бо­ лее чем в 13 раз временное сопротивление разрыву заметно умень­ шается. Это дает основание полагать, что временное сопротивле­ ние угля разрыву в забое будет ниже среднеарифметического его значения, полученного при разрыве отдельных сравнительно не­ больших образцов.

dp,кГ/см 2

тивления разрыву сгр кГ/см2 бурых углей

от площади разрыва образца F см2

Результаты проведенных исследований по породе сведены в табл. 2, из которой видно, что для песчаника средняя величина вре­ менного сопротивления сжатию равна 1050 кГ/см2 (при колеба­ ниях от 630 до 1360 кГ/см2), а для алевролитового сланца дсж=^ «870 кГ/см2 (с колебаниями от 560 до 1350 кГ1см2).

Величина временного сопротивления разрыву для этих же по­ род соответственно составляет сг« 125 и 88 кГ/см2.

Паспортное сопротивление срезу (рис. 4) для песчаника и алев­ ролитового сланца соответственно составляет То^ЗОО и 280 кГ/см2, а для песчаника с прослойками алевролита То~330 кГ/см2.

Коэффициент крепости /, определенный методом толчения, для песчаников изменялся от 6,8 до 7,8, а для алевролитового сланца /«5,2.

Угол внутреннего трения для пород изменялся от 33 до 34°. Объемный вес пород колебался от 2,6 до 3 г/см3.

102

Из приведенных цифр видно, что испытанные породы можно от­ нести к категории крепких пород. Весь комплекс исследований, проведенный на углях, показывает, что все они мало отличаются друг от друга как по своим прочностным характеристикам [приве­ денным в табл. 1 и в построенных паспортах прочности (см. рис. 1 и 2)], так и по петрографической характеристике, указывающей на весьма незначительные отличительные особенности в строении раз­ личных проб угля. Поэтому все испытанные угли можно отнести

*С,кГ/смг

Рис. 4. Паспорта прочности:

/ —песчаника; 2—алевролитового сланца; 3—песчаника с прослой­ ками алевролита

к категории слабых и хрупких, для которых—221 колеблется в пре-

°р

делах от 14,3 до 17,2.

ЛИТЕРАТУРА

1. П р о т о д ь я к о н о в М. М. Обобщенное уравнение огибающих к пре­ дельным кругам напряжений Мора. В сб.: «Исследование физико-механических свойств горных пород применительно к задачам управления горным давлением». Изд-во АН СССР, 1962.

2. И л ь н и ц к а я Е. И. Определение сопротивления углей сдвигу и разрыву.

Всб.: «Труды Института горного дела», т. I. Изд-во АН СССР, 1954.

3.К о й ф м а н М. И. Скоростной комплексный метод определения механиче­ ских свойств горных пород. В сб.: «Механические свойства горных пород». Издво АН СССР, 1963.

4. П р от о д ь я к о н о в М. М. Определение крепости углей на шахтах. «Уголь», 1950, № 9.

104

Г. С. СЕНАТСКАЯ, О. И. КВАШНИНА

НОВЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ХРУПКО-ПЛАСТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И МИНЕРАЛОГО-ПЕТРОГРАФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД

Хрупко-пластические свойства являются важными физико-ме­ ханическими характеристиками горных пород.

Для исследования хрупко-пластических свойств горных пород были отобраны изверженные породы гранитного и габбрового со­ става. Чтобы проследить влияние структуры горных пород на их хрупкость и пластичность были выбраны разновидности от грубо­ зернистого пегматита из Забайкалья, корнинского и Новоданилов­ ского гранитов (с Украины) до кварцевого порфира и липарита.

Было исследовано также вулканическое стекло кислого соста­ ва—обсидиан (из Армении). Для группы габбро были выбраны разновидности от грубозернистого лабрадорита и крупнозернисто­ го габбро Головинского месторождения до мелкозернистого диа­ база Мончегорского месторождения.

Была испытана также средняя эффузивная порода—андезит. Для всех этих пород были определены: прочность на одноосное сжатие и на разрыв (по принципу раскалывания), коэффициент крепости методом толчения, динамическая прочность методом дробления шарами в стальных цилиндрах, динамическая твердость по Шору, пористость и показатели хрупко-пластических свойств. Все эти данные сведены в табл. 1.

В зависимости от условий деформирования и разрушения хруп­ ко-пластические свойства пород могут характеризоваться различ­ ными показателями. В качестве характеристики, количественно оценивающей хрупко-пластические свойства пород в условиях объемного разрушения, М. И. Койфманом была предложена вели­

чина Дд|Ш, т. е. отношение удельной работы при динамическом

5 СЖ

разрушении (методом толчения и др.) ад11„ к прочности при стати­ ческом сжатии осж. По аналогии с этой величиной нами определя­

лись величины ——и ———,где /—коэффициент крепости, определен-

асж асж

ный методом толчения [1], a D—показатель динамической проч­ ности, определенный методом дробления шарами в стальных ци­ линдрах. Последний разработан М. И. Койфманом и О. И. Кваш­ ниной и является простым и удобным. Мерой динамической проч­ ности по методу дробления служит обратная величина процентно­ го выхода фракции меньше 0,5 мм.

График, построенный по данным ситового рассева продуктов дробления горных пород шарами, характеризует дробимость, а также и хрупкость пород: чем больше выход мелкой фракции, тем хрупкость породы выше (рис. 1).

105

107

* Показатели твердости, полученные путем вычисления.

108

Результаты изучения хрупко-пластических свойств некоторых горных пород приведены в табл. 2.

Изученные горные породы по их хрупко-пластическим свойст­ вам можно подразделить на три группы: умеренно хрупкие поро­ ды; хрупкие породы и весьма хрупкие породы.

В условиях местного разрушения при динамическом вдавлива­ нии применялся метод повторных ударов в одну точку посредст­ вом склероскопа Шора [2]. При единичных ударах высота отскока бойка после соударения с горизонтальной плоскостью породы

Рис. 1. Суммарные кривые распределения продук­ тов дробления шарами в стальных цилиндрах:

/ —обсидиан; 2—пегматит; 3—Новоданиловский гранит; 4—коршшский гранит; 5—лабрадорит; кварцевый пор­ фир; 7—тешеннт; 3—андезит; 9—липарит; /3—диабаз

служит мерой динамической твердости. При повторных же ударах в одну точку происходит местное контактное уплотнение породы. Для хрупких пород величина контактного уплотнения незначитель­ на, для пластичных она заметно увеличивается.

По данным опытов построены графики, иллюстрирующие пове­ дение различных горных пород при динамическом вдавливании в зависимости от их хрупкости и пластичности (рис. 2). Как и при объемном разрушении здесь можно выделить умеренно хрупкие, хрупкие породы и весьма хрупкую породу—обсидиан. Таким об­ разом, показатели хрупкости, определенные различными метода­ ми, вполне удовлетворительно коррелируют между собой.

Анализ хрупко-пластических свойств исследованных горных пород позволяет установить следующее.

ЛЮ