Федеральное агентство по образованию Тверской государственный технический университет

__________________________________________________________________

Кафедра технологии и комплексной механизации разработки торфяных месторождений технология и комплексная механизация открытых горных работ

Методические указания к лабораторным работам для студентов направления 130400 Горное дело

и специальности 130403 Открытые горные работы

Тверь 2010

УДК

В методических указаниях дано описание лабораторных работ по курсу «Технология и комплексная механизация открытых горных работ» для студентов, обучающихся по направлению 130400 Горное дело и специальности 130403 Открытые горные работы. Приведено теоретическое обоснование работ, правила техники безопасности при их выполнении.

Обсуждено и рекомендовано к печати на заседании кафедры технологии и комплексной механизации разработки торфяных месторождений (протокол № 4 от 26 января 2010 г.).

Технология и комплексная механизация открытых горных работ

Методические указания к лабораторным работам для студентов направления 130400 Горное дело

и специальности 130403 Открытые горные работы

Составители: О.С. Мисников, О.В. Пухова

Редактор

Технический редактор

________________________________________________________________

Подписано в печать

Формат 60х84 1/16

Физ. печ. л.	Усл. печ. л.	Уч.-изд. л.
Тираж	Заказ №	Цена

________________________________________________________________

Тверь. Типография ТГТУ

 Тверской государственный технический университет, 2010

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

«Физико-технические показатели качества песка»

ПЕСКИ (a. sands; н. Sand; ф. sables; и. arenas) — мелкообломочные рых­лые осадочные горные породы. Состоят из окатанных и угловатых зёрен (песчинок) различных минералов и обломков горных пород.

Песок – продукт, полученный в результате естественного разрушения горных пород или путем дробления и измельчения пород на специальном оборудовании до крупности менее 5 мм.

Песок для строительных работ подразделяется на следующие виды:

природный (песок, образовавшийся в результате естественного разрушения скальных горных пород и добываемый при разработке песчаных и песчано-гравийных месторождений), обогащенный (песок с улучшенным зерновым составом, получаемый с применением специального обогатительного оборудования и поставляемый без разделения на фракции) и фракционированный (песок, разделенный с применением специального обогатительного оборудования и поставляемый потребителю раздельно в установленных стандартом соотношениях);

дробленый (песок, производимый из скальных горных пород и гравия с использованием специального дробильно-размольного оборудования), дробленый обогащенный и дробленый фракционированный;

дробленый из отсевов (песок, получаемый из отсевов продуктов дробления горных пород при производстве щебня) и дробленый обогащенный из отсевов.

Требования к пескам для строительных работ установлены в технических условиях, изложенных в государственных стандартах.

Пески характеризуются следующими показателями: зерновым составом и модулем крупности; содержанием пылевидных, глинистых и илистых частиц, в т. ч. глины в комках; содержанием органических примесей; минералого-петрографическим составом; песок из отсевов дробления оценивается также пределом прочности горной породы при сжатии в насыщенном водой состоянии.

Пески природный и обогащенный, из отсевов дробления и обогащенный из отсевов дробления в зависимости от зернового состава подразделяют на группы: повышенной крупности, крупные, средние, мелкие и очень мелкие (табл. 1).

Модуль крупности песка – определяется расчетом по данным рассева песка как сумма полных остатков (в процентах по массе) на ситах 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,16 мм, деленная на 100.

По условиям образования пески могут быть:

речными, озёрными, морскими, флювиогляциальными, элювиальными, делювиальными, пролювиальными и эоловыми.

По преобладающему размеру зёрен пески разделяются:

• на тонкозернистые (0,05—0,1 мм),

• мелкозернистые (0,1—0,25 мм),

• среднезернистые (0,25—0,5 мм),

• крупнозернистые (0,5—1,00 мм),

• грубозернистые (1—2 мм).

В песках почти всегда имеется примесь пылеватых (алевритовых), глинистых и органических частиц.

По вещественному составу различают пески:

• мономинеральные, состоящие из зёрен преим. одного минерала,

• олигомиктовые, сложенные зёрнами 2–3 минералов с преобладанием одного,

• полимиктовые, состоящие из зёрен минералов и горные породы различного состава.

Таблица 1. Классификация песков

Группа песка	Вид песка	Модуль крупности,	Область применения
Повышенной крупности	Природный, из отсевов дробления, обогащенный	Свыше 3 до 3,5	Заполнители для бетонов, материалы для устройства дорожной одежды и производства декоративных плит
Крупный	Природный, обогащенный из отсевов дробления	Свыше 2,5 до 3	Заполнители для бетонов и строительных растворов, материалы для устройства дорожной одежды и производства декоративных плит
Средний	Природный, обогащенный из отсевов дробления	Свыше 2 до 2,5	Заполнители для бетонов и строительных растворов, материалы для устройства дорожной одежды и производства декоративных плит
Мелкий	Природный, обогащенный, из отсевов дробления	Свыше 1,5 до 2	Заполнители для бетонов и строительных растворов, материалы для устройства дорожной одежды
Очень мелкий	Природный, из отсевов дробления	Свыше 1 до 1,5	Заполнители для строительных растворов

Чаще всего встречаются пески кварцевые, аркозовые (кварц-полевошпатовые), глауконит-кварцевые, слюдистые и др. В качестве примесей обычны слюда, карбонаты, гипс, магнетит, ильменит, циркон и др.

Зёрна песков делят:

по форме

• на округлые,

• округло-угловатые

• угловатые;

по степени окатанности на

• окатанные,

• полуокатанные

• остроугольные;

по характеру поверхности на зёрна с

• ровной,

• неровной

• шероховатой поверхностями.

Песок в зависимости от значений нормируемых показателей качества (зернового состава, содержания пылевидных и глинистых частиц) подразделяют на два класса.

В зависимости от зернового состава песок подразделяют на группы по крупности:

I класс – очень крупный (песок из отсевов дробления), повышенной крупности, крупный, средний и мелкий;

II класс – очень крупный (песок из отсевов дробления), повышенной крупности, крупный, средний, мелкий, очень мелкий, тонкий и очень тонкий. Каждую группу песка характеризуют значением модуля крупности, указанным в табл. 2.

Таблица 2. Значения модуля крупности

Группа песка	Модуль крупности Мк
Очень крупный	Св. 3,5
Повышенной крупности	>>  3,0 до 3,5
Крупный	>>  2,5 >> 3,0
Средний	>>  2,0 >> 2,5
Мелкий	>>  1,5 >> 2,0
Очень мелкий	>>  1,0 >> 1,5
Тонкий	>>  0,7 >> 1,0
Очень тонкий	До 0,7

Полный остаток песка на сите с сеткой № 063 должен соответствовать значениям, указанным в табл. 3.

Таблица 3. Значения полного остатка песка на сите с сеткой № 063

Группа песка	Полный остаток на сите № 063, в процентах по массе
Очень крупный	Св. 75
Повышенной крупности	>> 65 до 75
Крупный	>>  45  >> 65
Средний	>>  30  >> 45
Мелкий	>>  10  >> 30
Очень мелкий	До 10
Тонкий	Не нормируется
Очень тонкий	Не нормируется

Примечание – по согласованию предприятия-изготовителя с потребителем в песке класса II допускается отклонение полного остатка на сите № 063 от вышеуказанных, но не более чем на +/– 5 %.

Содержание зерен крупностью св. 10, 5 и менее 0,16 мм не должно превышать значений, указанных в табл. 4.

Таблица 4. Содержание зерен крупностью св. 10, 5 и менее 0,16 мм

Класс и группа песка	Содержание зерен крупностью, в процентах по массе, не более
	Св. 10 мм	Св. 5 мм	Менее 0,16 мм
I класс
Повышенной крупности, крупный и средний	0,5	5	0
Мелкий	0,5	5
II класс
Очень крупный и повышенной крупности	5	0	0
Крупный и средний	5	5	5
Мелкий и очень мелкий	0,5	0	0
Тонкий и очень тонкий	Не допускается	Не нормируется

Содержание в песке пылевидных и глинистых частиц, а также глины в комках не должно превышать значений, указанных в табл. 5.

Таблица 5. Содержание в песке пылевидных и глинистых частиц и глины в комках

Класс и группа песка	Содержание пылевидных и глинистых частиц, в процентах по массе, не более		Содержание глины в комках, в процентах по массе, не более
	в песке природном	в песке из отсевов дробления	в песке природном	в песке из отсевов дробления
I класс
Очень крупный
Повышенной крупности, крупный и средний
Мелкий
II класс
Очень крупный
Повышенной крупности, крупный и средний
Мелкий и очень мелкий
Тонкий и очень тонкий

* Для песков, получаемых при обогащении руд черных и цветных металлов и неметаллических ископаемых других отраслей промышленности.

Примечание – в очень мелком природном песке класса II по согласованию с потребителем допускается содержание пылевидных и глинистых частиц до 7 % по массе.

Пески из отсевов дробления в зависимости от прочности горной породы и гравия разделяют на марки. Изверженные и метаморфические горные породы должны иметь предел прочности при сжатии не менее 60 МПа, осадочные породы – не менее 40 МПа. Марка песка из отсевов дробления по прочности должна соответствовать указанной в табл. 6.

Таблица 6. Марка песка из отсевов дробления по прочности

Марка по прочности песка из отсевов дробления	Предел прочности при сжатии горной породы в насыщенном водой состоянии, МПа, не менее	Марка гравия по дробимости в цилиндре
1400	140	–
1200	120	–
1000	100	Др8
800	80	Др12
600	60	Др16
400	40	Др24

Примечание - Допускается, по согласованию изготовителя с потребителем, поставка песка класса II из осадочных горных пород с пределом прочности на сжатие менее 40 МПа, но не менее 20 МПа.

Песок, предназначенный для применения в качестве заполнителя для бетонов, должен обладать стойкостью к химическому воздействию щелочей цемента.

Стойкость песка определяют по минералого-петрографическому составу и содержанию вредных компонентов и примесей. Перечень пород и минералов, относимых к вредным компонентам и примесям, и их предельно допустимое содержание приведены в приложении А.

Песок из отсевов дробления горных пород, имеющий истинную плотность зерен более 2,8 г/см³ или содержащий зерна пород и минералов, относимых к вредным компонентам, в количестве, превышающем допустимое их содержание, или содержащий несколько различных вредных компонентов, выпускают для конкретных видов строительных работ по техническим документам, разработанным в установленном порядке и согласованным со специализированными в области коррозии лабораториями.

Допускается поставка смеси природного песка и песка из отсевов дробления при содержании последнего не менее 20 % по массе, при этом качество смеси должно удовлетворять требованиям настоящего стандарта к качеству песков из отсевов дробления.

Предприятие-изготовитель должно сообщать потребителю следующие характеристики, установленные геологической разведкой:

- минералого-петрографический состав с указанием пород и минералов, относимых к вредным компонентам и примесям;

- пустотность;

- содержание органических примесей;

- истинную плотность зерен песка.

Природный песок при обработке раствором гидроксида натрия (колориметрическая проба на органические примеси по ГОСТ 8735) не должен придавать раствору окраску, соответствующую или темнее цвета эталона.

Песку должна быть дана радиационно-гигиеническая оценка, по результатам которой устанавливают область его применения. Песок в зависимости от значений удельной эффективной активности естественных радионуклидов А_эфф применяют:

• при А_эфф до 370 Бк/кг – во вновь строящихся жилых и общественных зданиях;

• при А_эфф св. 370 до 740 Бк/кг – для дорожного строительства в пределах территории населенных пунктов и зон перспективной застройки, а также при возведении производственных зданий и сооружений;

• при А_эфф св. 740 до 1500 Бк/кг – в дорожном строительстве вне населенных пунктов.

При необходимости в национальных нормах, действующих на территории государства, величина удельной эффективной активности естественных радионуклидов может быть изменена в пределах норм, указанных выше.