2. Определение плотностных свойств горной породы.

Плотностные свойства обусловлены действием на породу гравитационного поля сил Земли (силы земного притяжения). К плотностным свойствам относятся: плотность, объемная масса, удельный вес, объемный вес и пористость породы [1].

Плотность – масса единицы объема твердой фазы породы

, (2.1)

где m – масса образца горной породы, кг;

V_т – объем твердой части образца горной породы, м³.

Объемная масса – масса единицы объема породы в естественном состоянии

, (2.2)

где V – объем образца горной породы в естественном состоянии, м³.

Удельный вес – вес единицы объема твердой части породы

, (2.3)

где G – вес образца горной породы, кН.

Удельный вес породы и ее плотность связаны соотношением

(2.4)

где g – ускорение силы тяжести.

Объемный вес - вес единицы объема породы в ее естественном состоянии

(2.5)

Под пористостью горной породы понимается суммарный относительный объем содержащихся в ней пустот (пор).

Общая пористость является расчетной характеристикой, величина которой устанавливается исходя из значений плотности породы и объемной массы по формуле:

(2.6)

где П – общая пористость горной породы, выраженная в процентах.

Определение плотностных свойств, следует начинать с определения объемной массы горной породы.

Для определения объемной массы чаще всего применяются 2 метода:

1) метод гидростатического взвешивания;

2) определение объемной массы породы на образцах правильной геометрической формы.

Метод гидростатического взвешивания. Метод основан на определении объема образца горной породы по весу вытесненной им жидкости. Для проведения опыта из пробы горной породы отбираются 5-6 образцов произвольной формы весом от 20 до 40 г [2].

Отобранный образец взвешивается (G) и опускается на 1-2 секунды в сосуд с расплавленным парафином. После парафинирования образец взвешивается вторично (G₁). Затем его погружают в сосуд с дистиллированной водой и образец взвешивается в третий раз (G₂).

По результатам опыта объемная масса вычисляется по формуле:

(2.7)

где - объемная масса, кг/м³;

- плотность парафина, г/м³)

- плотность дистиллированной воды кг/м³.

Определение объемной массы породы на образцах правильной геометрической формы. Масса образца (m) определяется взвешиванием его на весах, а объем (V) – непосредственным измерением линейных размеров [2].

Величина объемной массы для образцов цилиндрической формы рассчитывается по формуле:

(2.8)

где m – масса образца, кг;

h – высота образца, м;

d – диаметр образца, м.

Плотность породы определяется пикнометрическим методом. Метод основан на изменении веса пикнометра, наполненного жидкостью, при замене части этой жидкости навеской мелко-раздробленной породы.

Определение плотности породы производится в следующей последовательности:

- взвешивается пустой (G) и заполненный до метки дистиллированной водой пикнометр (G₁);

- отбираются и тонко измельчаются до 0,5 мм 5-6 образцов горной породы массой от 20 до 40 г;

- в сухой пикнометр помещается измельченный образец и снова взвешивается (G₂);

- пикнометр с породой заполняется до метки водой и вновь взвешивается (G₃).

Плотность породы вычисляется по формуле:

(2.9)

где - плотность воды, кг/м³.

Результаты вычислений заносятся в таблицу 1.

Таблица 1

Плотностные свойства горной породы

№ п/п	Показатели	Единицы из ыыыи
№ п.п.	Наименование параметров	Числовые значения	Единицы измерения	Числовые значения	Единицы измерения
1	Объемный вес		г/см3		кН/м3
2	Удельный вес		г/см3		кН/м3
3	Объемная масса	—	—		кг/м3
4	Плотность	—	—		кг/м3