8. 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. Неразрушаю щие деформации бывают упругие и пластичные. Один вид деформации может переходить в дру­гой при возрастании напряжений или увеличении времени их воздей­ствия [1].

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 А_р при одноосном сжатии выше удельной работы разрушения идеально упругой породы А_у с тем же пределом прочности.

19

Удельную работу разрушения рассчитывают по площади диаграм­мы напряжение - деформация (рис. 4). Коэффициент пластичности определяют по формуле:

Кпд = Ар/Ау = пл. OFCD/пл. ОАВ = 2E/E^ - 1. (8.1)

Дня оценки хрупких свойств пород Л.И. Бароном предложен коэффи­циент хрупкости кхр, представляющий собой отношение работы А^, затра­ченной на деформирование образца горной породы в чисто упругой облас­ти, к полной работе Ар, затраченной на разрушение образца (рис. 4):

кхр = Ачу/Ар = пл. OFG/пл. OFCD < 1. (8.2)

О G В D 6

Рис.4. График деформации горной породы

- ч i ■ -Jf -vf. / ЗН. Г / " '

9. Определение крепости и показателя трудности разрушения горной породы

Крепость горных пород - характеристика сопротивляемости по­род их добыванию, т.е. технологическому разрушению. Это понятие крепости введено профессором М.М. Протодьяконовым (старшим), который для количественной оценки предложил коэффициент крепо­сти /, 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 [5,6].

К первой категории относятся породы, имеющие наивысшую сте­пень крепости (/*=20), к десятой - наиболее слабые плывучие породы {f = 03). 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 объёмомере. Коэффициент крепости, который называют динамическим, вычисляют по формуле:

(9.D

где п -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 [5].

Из существующих методов определения крепости пород / наиболее распространенным является метод испытания образцов пород на вре­менное сопротивление их одноосному сжатию о^ (МПа) с последую­щим вычислением его по известной формуле М.М. Протодьяконова [6]:

⁽⁹²>

Впоследствии формула (9.2) была уточнена Л.И. Бароном и пред­ставлена выражением:

^JB 60 V 12

где оио|- временное сопротивление образцов одноосному сжа­тию, соответственно, правильной и неправильной формы, МПа.

7