БТЖ и ФРГП на весну 16 года / ФРГП заочники 2015 год / Лабораторные / Методичка 1

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

УТВЕРЖДАЮ

«___»________2008 г.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ДИНАМИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ, КОЭФФИЦИЕНТА АБРАЗИВНОСТИ И КАТЕГОРИИ ГОРНЫХ ПОРОД ПО БУРИМОСТИ НА ПРИБОРАХ ПОК И П0АП-2М

Методические указание к выполнению лабораторных работ по курсу "Физика горных пород" для студен­тов очного и заочного обучения специальности 0108 - "Технологи- и техника разведки месторож­дений полезных ископаемых" (с элементами научных исследований)

Томск 2008

УДК 550.822.7

Определение коэффициента динамической прочности, коэффициента абразивности и категории горных пород по буримости ПОК и П0АП-2М.

Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу "'Физи­ ка горных пород" для студентов очного и заочного обучения специаль- ности 0108 - "Технология я техника разведки месторождений полезных ископаемых" (с элементами научных исследований). Томск, изд. ТЛИ им. С,М.Кирова, 1987.- 9 с.

Составитель И.А.Нейштетер

Рецензент доцент, к.т.н. В.И.Брылин

Методические указания рассмотрены и рекомендованы методическим се­минаром кафедры техники разведки ИЛИ 15 мая 1386 г.

Зав. кафедрой

С.С.Сулакшин

ВВЕДЕНИЕ

Одним из основных факторов, определяющих производительность тру­да в процессе бурения скважин, является буримость горных пород. Под термином "буримость" принято понимать комплексную характеристику гор­ной породы, заключающуюся в способности породы сопротивляться про­никновению в нее породоразрушающего инструмента в процессе бурения.

Буримость горных пород является функцией многих переменных, зави­сящей от природных, технологических и технических факторов, что в значительной степени затрудняет однозначное ее определение. Сущест­вующие объективные методы определения буримости горных пород, следу­ющие:

1. Метод ЦНИГРИ - определение категорий горных пород по буримос­ти на основе их абразивности и динамической прочности в объединенном выражении.

2. Метод ВИТР - определение категорий горных пород по буримости с помощью прибора ВИТР - ОТ (определитель буримости горных пород).

3. Метод определения фактической буримости горных пород путем опытного бурения при рациональных значениях параметров режима буре­ния и рациональных типах алмазного породоразрушающего инструмента.

Первые два метода являются лабораторными и базируются на установлении некоторых физико-механических свойств горных пород.

Настоящие методические указания, включающие в себя две лаборатор­ные работы составлены с целью детального изучения метода определения категорий горных пород по буримости по методу ЦНИГРИ.

Элементы научных исследований:

• изучение методики определения категорий горных пород по буримости;

• приобретение практических навыков в технике проведения экспери­мента;

• заключение об ожидаемой буримости горной породы и выводы о вы­боре наиболее оптимального породоразрушающего инструмента.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ДИНАМИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ

НА ПРИБОРЕ ПОК

Цель работы:

1. Изучение конструкции и приобретение практических навыков по оп­ределению коэффициента динамической прочности.

2. Изучение методики определения коэффициента динамической прочности горнах пород.

Приборы и материалы:

1. Образец горной породы.

2. Прибор ПОК.

Прибор ПОК, конструкции ЦНИГРИ, состоит из следующих основных узлов:

1. трубного копра;

2. сита;

3. объемомера.

1. Трубный копер служит для размельчения испытуемых горных пород, состоит из стакана, в который закладываются куски испытуемой породы, трубы и гири с крючком, к которому прикрепляется ремень, служащий для подъема и сбрасывания гири;

2. Сито служит для просеивания измельченной породы и имеет сетку № 0,5;

3. Объемомер служит для замера объема просеянной сквозь сито поро­ды; состоит из корпуса и поршня, на котором нанесена шкала от 0 до 150 мм с ценой деления I мм.

Техническая характеристика прибора ПОК

1. Высота сбрасывания гири, мм. 600

2. Вес сбрасываемой гири, кГс 2,4

3. Число сбрасываний гири при обработке одной пробы ... 10

4. Объем отдельной пробы, см³ . . 15-20

5. Габариты трубного копра:

высота, мм ... 750

диаметр, мм 88

вес, кГс 10,07

6. Размеры отверстий сетки сита, мм 0,5

7. Габариты сита:

высота, мм 70

диаметр, мм 150

вес, кГс 0,582

8. Шкала объемомера, мм 0-150

9. Цена одного деления, мм 1

10. Габариты объемомера:

высота, мм 205

диаметр, мм 30

вес, кГс 1,01

ПОРЯДОК РАБОТЫ

Способ определения динамической прочности заключается в следующем:

1) испытуемый образец горной порода разбить на куски 1,5-2,0 см в поперечнике. Для измерения габаритов кусков необходимо пользоваться шаблоном;

2. из кусков набрать 5 проб объемом 15-20 см³ каждая;

3. положить одну пробу в стакан и собрать трубный копер;

4. растолочь пробу десятикратным сбрасыванием гири;

5. все пять проб толченой породы ссыпать в сито и просеять;

6. просеянный материал высыпать в цилиндр объемомера;

7. уплотнить ссыпанный в цилиндр объемомера материал легким по­стукиванием цилиндра о стол;

8. опустить поршень объемомера в цилиндр;

9. сделать отсчет в мм по шкале, находящейся на поршне объемомера. Коэффициент динамической прочности испытуемой породы определяется по следующей формуле

(1)

где Fg - коэффициент динамической прочности;

n - число сбрасываний гири (n=10);

l - высота столбика раздробленной породы (отсчет по объемомеру), мм.

С0ДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Цель работы.

2. Приборы и материалы (краткая характеристика испытуемой породы).

3. Порядок выполнения работы.

4. Результат опыта.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА АБРАЗИВНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД НА УСТАНОВКЕ П0АП-2М

Цель работы:

1. Знакомство с наиболее распространенным способом определения коэффициента абразивности горных пород.

2. Изучение конструкции и приобретение практических навыков экс­периментального определения коэффициента абразивности пород.

3. Изучение методики определения коэффициента абразивности на установке П0АП-2М.

Приборы и материалы

1. Экспериментальная установка П0АП-2М.

2. Образец испытуемой горной породы.

3. Аналитические весы с разновесками.

Экспериментальная установка П0АП-2М

Установка П0АП-2М предназначена для определения коэффициента абразивности горных пород методом истирания свинцовой дроби порошком раздробленной породы.

Установка П0АП-2М настольного типа, имеющая электрический привод, состоит из следующих основных частей: электродвигателя, муфты, рабо­чих органов; узлов коленчатого вала; кожуха; пульта управления.

Муфта служит для передачи вращения от вала электродвигателя валу с шатунами. Состоит из двух полумуфт, резиновой втулки и пальцев. По-лумуфта вала шатунов выполнена в виде маховика.

Рабочие органы являются основными элементами прибора, при помощи которых происходит процесс истирания свинцовой дроби порошком испытуе­мой породы. Они состоят из двух корпусов - правого и левого, одинако­вых по конструкции. В корпусе имеется полость для размещения загру­зочных цилиндров. Корпус закрывается крышкой с резиновой прокладкой.

Узлы коленчатого вала служат для передачи вращения рабочим органам, превращая вращательное движение в возвратно-поступательное.

Кожух служит для ограждения движущихся частей прибора и состоит из коробки и крышки.

Пульт управления служит для включения прибора в работу и автомати­ческого отключения его. В пульт управления входят кнопочная станция KC-2-I2 (ГОСТ 2492-61), реле времени BC-I0-64; U_n =220 В с пределом выдержки времени 1-30 мин. (ГОСТ 11538-65) и магнитный пускатель ЛME-III; U_КСТ=380 В (МРТУ 16529008).

Аппаратура установлена на панели и закрыта кожухом.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

От электродвигателя вращательное движение через муфту передается валу с шатунами, которые сообщают возвратно-поступательное движение рабочим органам.

Возвратно-поступательное движение рабочего органа сообщает испы­туемой породе и свинцовой дроби, находящимся в загрузочных цилиндрах, движение, при котором происходит истирание породой свинцовой дроби. Величина истирания дроби за определенный период времени - 20 минут, для всех без исключения пород характеризует степень относительной абразивности испытуемой породы.

Техническая характеристика

1. Размер частиц испытываемой породы, мм ................... не более 0,5

2. Число загрузочных цилиндров .......................................... 6

3. Объем пробы в одном цилиндре, см ……………………. I

4. Угол наклона рабочих органов, град. ................................ 45

5. Максимальный ход рабочих органов, мм……………….. 16

6. Число двойных ходов рабочих органов, мм

в мин 1400

за цикл испытаний………………………………………. 28000

7. Относительная погрешность, % около 5

8. Привод. , электрический

9. Питание однофазный переменный ток (220 В, 5С Гц)

10. Установочная мощность, кВг. 0,18

11. Размеры, мм

высота 220

ширина 407

длина ... . 480

12. Масса, кг . 26,5

ПОРЯДОК РАБОТЫ

1. Растолочь испытуемую горную породу на ударном копре и просеять полученный материал через сито.

2. Снять крышки и прокладки с корпусов рабочих органов.

3. Извлечь из корпусов рабочих органов загрузочные цилиндры и про­тереть их.

4. Взвесить по 19 шт. дроби №5 для каждого загрузочного цилиндра

на аналитических весах с точностью не менее 10 мгр и результаты записать в табл.1 с указанием номера загрузочных цилиндров, в которое помещается проба.

5. Засыпать в каждый загрузочный цилиндр по I см ³ раздробленной и просеянной породы.

6. Поместить загрузочные цилиндры в рабочие органы прибора, надеть крышки с прокладками и закрепить их.

7. Закрыть кожух.

8. Включить прибор в работу.

9. Через 20 мин. работы прибор автоматически выключится.

10. Извлечь из корпуса загрузочные цилиндры в порядке записи.

11. Извлечь из цилиндров дробь и в другом комплекте пробирок про­мыть водой, встряхивая на приборе в течение 3 мин., просушить ее при комнатной температуре.

12. Определить потерю веса с последующим определением коэффициента абразивности по следующей формуле

(2)

где К_абр - коэффициент абразивности горной порода; ∆Q - потеря веса дроби, мгр.

13. В процессе опыта не должно быть высыпания порошка из загрузоч­ных цилиндров. Поэтому необходимо добиться плотного перекрытия загру­зочных цилиндров резиновой прокладкой и крышкой рабочего органа. Высо­кая сходимость результатов определения коэффициента абразивности по­зволяет одновременно обрабатывать до трех проб.

14. Повторное использование дроби запрещается.

При смене комплекта загрузочных цилиндров необходимо провести ка­либровку прибора. Калибровка проводится по вышеизложенной методике, только вместо порошка раздробленной породы нужно засыпать по I см³ по­рошка электрокорунда №12. Потеря веса в каждом загрузочном цилиндре должна быть в пределах 190÷210 мгр. Если разница показаний будет боль­ше или меньше 190÷210 мгр, то в этом случае производится уменьшение или увеличение количества дробинок в загрузочном цилиндре.

Результаты определений динамической прочности и абразивности гор­ных пород по методу ЦНИГРИ рекомендуется использовать для контрольного определения категорий по буримости при вращательном бурении по ОСТ 41-89-74. Категории горных пород по буримости определяются через объ­единенный расчетный показатель ρ_М

(3)

в соответствии с вычисленным объединенным коэффициентом по табл.1.

Таблица 1. Шкала определения категорий горных пород по объединенному расчетному показателю

Категория пород Показатель Категория пород Показатель

III 2,0-3,0 VIII 15,2-22,7

IV 3,1-4,5 IX 22,8-34,1

V 4,6-6,7 X 34,2-51,2

VI 6,8-10,1 XI 51,3-76,8

VII 10,2-15,1 ХII 76,9-115,2

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Цель работы.

2. Приборы и материалы (краткая характеристика испытуемой породы).

3. Порядок выполнения работы.

4. Сводная таблица с результатами опыта и вычисленным средним зна­чением К_абр (табл.2).

5. Заключение о степени абразивности горной породы и ее категории по буримости.

Таблица 2. Сводная таблица результатов наблюдений

№ цилинд-ров	Вес дроби до опыта, QI , мгр	Вес дроби после опыта, Q2 , мгр	Разность ∆Q=Q1-Q2	Коэффициент абразивности,	Примеча-ния
I II III IV V VI

определение коэффициента динамической прочности, коэффициента абразивности и категории горных пород по буримости на приборах пок и поап-2м

Методические указания

Составитель Иван Артурович Нейштетер

Технический редактор Н.А.Вихорь

Подписано к печати 07.01.87.

Формат 60х80/16. Бумага № 2.

Плоская печать. Усл.печ.л. 0,52 . Уч.-изд.л. 0,47.

Тираж 250 экз. Заказ № 179. Бесплатно.

Ротапринт ТПИ. 634004, Томск, пр. Ленина, 30.