л 1 физ гп

Кафедра Определение плотности, объемной массы

НТиТ и пористости горных пород Л.р. № 1

Цель работы: Освоить методы определения плотности, объемной массы, пористости и вида горных пород.

Оборудование: аналитические весы, пикнометр с водой, ступа, сушильный шкаф, электропечь, сосуд с расплавленным парафином образцы породы.

Ход работы:

Определение плотности горных пород

Определение плотности горных пород пикнометрическим методом ГОСТ 6427-52 предусматривает использование пикнометра емкостью 100 см³.

Испытуемую горную породу измельчаем с помощью молотка или металлической ступы в порошок, который просеивается через сито с сеткой № 02. Порошок породы высушивают в сушильном шкафу или муфельной печи при температуре 80-110 °С до постоянного веса, что исключает влияние естественной влажности породы на показатели плотности горных пород.

Постоянство массы определяется периодическим взвешиванием прогреваемого порошка породы на аптечных весах с точностью не превышающей 0,1 г. Первое взвешивание производится через 10-15 минут после начала прогревания порошка, а затем повторяется через 2-3 минуты. Для опыта от 1 высушенной породы берем навеску порошка массой 10 г.

Пикнометр заполняют дистиллированной до метки и взвешивают. После выливают воду из пикнометра (примерно половину) и высыпают в пикнометр навеску порошка породы. После этого взбалтываем или подогревом удаляем из пикнометра пузырьки воздуха, попавшие в воду вместе с порошком.

Пикнометр с водой и породой охлаждают до комнатной температуры, доливают воды до метки и взвешивают. Опыт повторяем несколько раз.

Плотность вычисляют по формулеу = ,

где G - масса навески порошка породы, г; G₁ - масса пикнометра с водой, г; G₂ - масса пикнометра с водой и навеской породы, г; у_ж - плотность жидкости, г/см³.

Если испытуемая порода растворяется в воде, то используется инертная к данному материалу жидкость, например безводный бензин и пр.

Определение плотности водоминометрическим методом. Этот метод используется при определении плотности породы реже пикнометрического. Как и при пикнометрическом способе, породу измельчают до порошка и высушивают до постоянной массы. Затем от породы для одного опыта отвешивают 150-180 г. просеянного через сито с сеткой № 2 порошка. Взвешивание проводится с точностью до 0,1 г. Наливают в колбу дистиллированной воды или иной инертной к испытуемой породе жидкости и определяют ее объем. От навески порошка породы берут примерно половину и небольшими порциями высыпают его в колбу с жидкостью.

Для удаления пузырьков воздуха колбу подогревают или некоторое время выдерживают под вакуумом. После удаления пузырьков воздуха замеряют объем, занимаемый в колбе жидкостью и породой. Вычисляют объем высыпанного порошка породы, который равен разности объемов между двумя замерами до засыпки порошка и после засыпки. Остаток навески породы, взятой для опыта, взвешивают.

Плотность породы вычисляется по формуле: у = ,

где G- масса навески порошка породы взятой для опыта, г; G_ост- масса остатка породы, не высыпанного в мерную комнату, г; V - объем жидкости, вытесненной порошком порода,высыпанным в мерную колбу, см³.

Определение объемной массы горных пород

В отличие от плотности при определении объемной массы необходимо измерить общий объемпороды, включая поры и трещины, либо в условиях естественной влажности, либо абсолютно сухом состоянии.

Массу определяют взвешиванием образца на обычных технических весах с точностью до 0,1 г.

Для определения объема образца породы используют один из следующих методов:

1. Измерение размеров образцов правильной формы с последующим вычислением объема;

2. Гидростатическое взвешивание парафинированных образцов;

Измерение объема образца в мерном сосуде по объему вытесненной жидкости или тонкого кварцевого песка

Определение объема измерением размеров образца проводят тогда, когда имеются образцы породы правильной формы. В этом случае объемная масса измеряется по формуле: у₀ = G/V,где G- масса образца породы, высушенного в печи, г; V - объем образца породы, вычисленной по линейным размерам, см³;

Определение объема гидростатическим взвешиванием парафинированных образцов - наиболее точный и самый распространенный способ определения объемной массы.

От блока или массива породы отбивают образцы с объемом не более 30 см³. Образцы помещают в сушильный шкаф или муфельную печь и высушивают до постоянного веса при температуре 105-110 °С и медленно охлаждают в эксикаторе или вместе с печью. Потом образцы обвязывают тонкой нитью и взвешивают на технических весах с точностью до 0,1 г. Одновременно в специальном сосуде расплавляется парафин. Образцы породы опускают в сосуд с расплавленным парафином 1-2 с. Температура парафина должна быть в пределах 80-90 °С. Толщина слоя парафина должна быть такой, чтобы полностью изолировать породу от контакта с жидкостью. Слой парафина выращивают повторными погружениями образца в расплав. После парафинирования образец взвешивают в воздухе.

Запарафинированный образец с помощью нитки прикрепляют к чашке технических весов. Под эту чашку весов устанавливают сосуд, наполненный дистиллированной водой, и запарафинированный образец опускают в воду; на вторую чашку кладут разновески до установления равновесия коромысла весов, т.е. производят взвешивание в воде. При этом длина должна быть такой, чтобы при равновесии коромысла образец полностью находился в воде, а размеры сосуда должны исключать возможность касания образца его стенок и дна во время взвешивания.

Взвешенный образец обсушивают фильтровальной бумагой или потоком слегка подогретого воздуха от вентилятора и повторно взвешивают в воздухе. Если при этом обнаружится увеличение массы образца более чем на 0,2 г. по сравнению с первоначальной массой запарафинированного образца, то опыт должен быть забракован.

Если же масса существенно не изменится, объемная масса вычисляется по формуле:

y =

где G- масса незапарафинированного образца в воздухе, г; G_г - масса запарафинированного образца в воздухе, г; G₁- масса запарафинированного образца в воде, г; у_п - 0,93 г/см* - плотность парафина.

При измерении объема испытуемых образцов породы в объемомере поступают следующим образом.

В объемометр засыпают тонкозернистый песок и определяют его уровень. Часть песка, примерно половину отсыпают. Затем образец породы с объемом, примерно равным 30 см³ помещают в объемометр. Отсыпанный песок вновь засыпается в объемометр таким образом, чтобы образец породы был полностью закрыт. Определяется уровень песка с образцом породы. Расчетом определяют объем образца. Взвешивание породы производят обычным способом на технических весах.

Объемная масса вычисляется по формуле у₀ — G/V,где G - масса образца породы, г; V- объем образца породы, измеренный в объемометре, см³.

При определении объемной массы породы в условиях естественной влажности порядок выполнения лабораторной работы остается таким же, только исключается операция сушки образца. Образцы породы берутся в условиях естественной влажности.

Определение коэффициента пористости горных пород

Коэффициент пористости легко определяется, если объемная масса и плотность испытуемой породы определены в абсолютно сухом состоянии.

Коэффициент общей пористости П рассчитывают по формуле: П = * 100%,

где у - пористость породы, г/см³; y₀- объемная масса той же породы, г/см³.

По величине общей пористости горные породы подразделяют на породы низкой пористости П = 5%, породы средней пористости П = 5-20%, породы высокой пористости П = 20% и более.

Определение вида испытуемой породы

По результатам лабораторной работы определяют примерно вид испытуемой породы, для чего результаты опытов сравнивают с известными характеристиками пород.

Оформление результатов лабораторной работы

Работу выполнил: Работу принял: Дата:

Малиновский М.А Гринько Д.А.