Вопрос №4 (Влияние внутренних и внешних факторов на контактную прочность горных пород)

Контактную прочность горных пород используют в качестве критерия разрушаемости пород резцовым и шарошечным инструментами. Она влияет на производительность машин и определяет необходимость армирования породоразрушающих инструментов твёрдыми сплавами. Поэтому её необходимо учитывать при проектировании и применении буровых, горнопроходческих и выемочных машин и механизмов.

Контактную прочность горных пород Рк определяют путем статического вдавливания цилиндрического пуансона (штампа) с плоским основанием в необработанную поверхность образца породы. Такой метод определения контактной прочности разработали и исследовали в Институте горного дела им. А. А. Скочинского профессор Л. И. Барон и др.

Показатель контактной прочности Рк, кгс/мм2, представляет собой отношение предельной нагрузки F в момент хрупкого разрушения (образования лунки выкола) породы к площади основания пуансона S, и может быть определён по формуле Рк = F/S ,

где F – предельная нагрузка на породу через пуансон, кгс ;

S – площадь основания пуансона, мм2.

Контактную прочность определяют для всех горных пород, кроме высокопластичных и очень пористых, т. к. они не разрушаются хрупко при внедрении пуансона. Так как контактная прочность горных пород Рк более соответствует прочности пород при всестороннем сжатии, она всегда выше предела их прочности при одноосном сжатии σсж, В общем виде можно написать, что

Рк = К·σсж

где К – коэффициент пропорциональности между контактной прочностью Рк и пределом прочности при одноосном сжатии σсж породы.

Понятие контактной прочности горных пород аналогично понятию их твёрдости Рш и методы их определения сходны. Отличие заключается в том, что при определении показателя контактной прочности породы поверхность образца, в которую вдавливают пуансон, предварительно не обрабатывают, а при определении твёрдости породы – её шлифуют.

Вопрос №5 (Влияние минерального состава и строения пород на их физические свойства)

Если порода сложена из минералов, параметры которых мало различаются, то разное их содержание практически не влияет на изменение ее свойств. Наоборот, если параметры одного из минералов существенно отличаются от параметров прочих минералов, то его содержание в породе будет заметно влиять на свойства породы в целом. Это позволяет сгруппировать минералы по близким параметрам и рассматривать зависимость свойств не от каждого из этих минералов, а от совокупности близких по свойствам минералов. В конечном счете можно привести минеральный состав полиминеральной породы к некоему условному минеральному составу, например, представить практически любую породу как двухкомпонентную. Величина тензорных физико-технических параметров пород однозначно минеральным составом не определяется. В этом случае существенное значение имеют показатели строения пород— размеры, форма, взаимная ориентация минеральных зерен и пор. Зависимость свойств пород от размеров зерен обусловлена тем, что с изменением размеров меняется площадь контактов между зернами на единицу объема породы. В то же время свойства контактов отличаются от свойств внутризеренного вещества. Форма и взаимная ориентация минеральных зерен, как указывалось, приводит к анизотропии горных пород и, следовательно, зависимости свойств пород от направления приложения поля. На тензорные параметры пород наиболее существенное влияние оказывают основной минерал (либо преобладающий количественно, либо слагающий каркас — матрицу 'породы) и минерал, имеющий свойства, резко отличающиеся от основного, и выступающий в качестве включения в матрицу породы. Как и в случае скалярных параметров, матрицей или включением может считаться не один, а группа однотипных минералов. Величина большинства тензорных параметров породы, за исключением гидравлических и г Изучение и аналитическое представление закономерностей изменения физических параметров пород от их состава и строения дают возможность предрассчитать основные свойства различных пород без их экспериментального определения.