55. Методы определения гранулометрического состояния пород

57. Насыпная плотность рыхлых пород. Коэффициент рыхления

Насыпная плотность — это масса единицы объема рыхлой горной породы в ее насыпном состоянии:

Насыпная плотность сухой породы всегда меньше (за редким исключением уплотнения в результате разрушения перво начально рыхлых или высокопористых—р>60%—пород) объемной массы р и может быть рассчитана по формуле

Так как kp зависит от целого ряда ранее перечисленных факторов, насыпная плотность- величина непостоянная даже для породы одного гранулометрического состава.

Насыпная плотность разрыхленных пород для размеров частиц 5 -50 мм находится в пределах 1200—1600 кг/м³

Угол естественного откоса — параметр, присущий только рыхлым породам. Эго угол, образованный свободной поверхностью рыхлой горной массы с горизонтальной плоскостью. — предельное значение угла внутреннего . Если для рыхлой породы построить паспорт прочности — огибающую предельных кругов напряжений Мора, то окажется, что она имеет вид прямой линии (рис. 14.1), исходящей из начала координат (так как для рыхлой породы

При этом угол внутреннего трения равен углу естсствек вого откоса рыхлых массивов, а сцепление С=0.

Угол естественного откоса связан с коэффициентом трения и зависит от шероховатости и формы частиц породы, степени

их увлажнения, гранулометрического состава, а также от плотности кусков породы, слагающих горную массу.

Углы естественного откоса песков составляют 19—37°. Пылеватые увлажненные мелкодисперсные породы (плывуны, болотистый грунт, обводненный лесс) имеют угол естественного откоса, не превышающий 3—5°.

С увеличением влажности горной породы до некоторого предела (для угля, например, до 14 %) угол естественного откоса возрастает (увеличивается сцепление между частицами при незначительном увлажнении), а затем уменьшается. Для разрыхленных пород средний угол естественного откоса в сухом состоянии составляет 32—45°, влажных — 25—10 ,а водоиасыщенных — 10—25°.

Угол увеличивается также с увеличением крупности и угловатости частиц породы. В результате этого даже для одного и того же сыпучего материала может колебаться в широких пределах.

59.Работа разрушения горных пород

Разрушение горных пород —основной процесс горного производства. Разрушение происходит при отделении пород от массива механическими и любыми другими способами — при бурении горных пород, их взрывании, дроблении и измельчении на последующих стадиях переработки.

Разрушаемость пород может быть оценена соответствующей работой разрушения; ее величина обусловлена пределами прочности. упругими и пластическими свойствами горных пород.

Расчет работы разрушения породы можно приблизительно подсчитать по графику напряжение -деформация (см. .рис. 4.3).

Так, при нагрузках на породу, не превышающих предела упругости, количество накопленной в единице объема породы потенциальной энергии е_Е равно площади, ограниченной кривой и осью деформации. При одноосном сжатии

Эти равнения выведены при наличии в породе только нормальных напряжений. Если же имеются касатель- ные напряжения, то в этом случае общее выражение энергии упругодеформнрованного тела будет иметь вид:

.

Однако в данном случае под разрушением понимается простой раскол породы, разделение ее на неопределенное количество частей неопределенного размера. Для расчета работы разрушения в зависимости от степени измельчения порол существуют другие уравнения (си. разд. 16.7).

При разрушении породы в массиве существенно знать строение массива, в частности его слоистость. Работа разрушения породы вдоль слоистости А|| будет всегда меньше таковой поперек слоистости A┴ возможно увеличение работы разрушения A┴ в 1,8—2 раза по сравнению с А|| из-за различия σcж|| и σcж┴

Полная работа разрушения породы Ап состоит из следующих слагаемых — работы А₀. идущей на непосредственное создание разрушающих напряжений, и работы, идущей на не- производительные затраты, связанные с конструктивными особенностями рабочего механизма Ак и особенностями свойств пород Аф:

Независимо от метода разрушения при одной и той же степени дробления пород первое слагаемое А0 в уравнении будет постоянно для конкретной горной породы.

Пластические деформации приводят к дополнительным затратам работы