2. Испытания без объемного разрушения образца
Методы с оценкой по характеристикам упругих свойств
Метод Шора
При испытании используют специальный прибор - склероскоп с рабочим органом в виде алмазного наконечника, который сбрасывают с определенной высоты на отшлифованную поверхность испытуемого образца горной породы. Итоговым показателем испытания является соотношение между высотой отскока шарика и высотой его падения. Этот показатель называется коэффициентом отскока шарика или сокращенно коэффициентом отскока. Чем выше твердость и упругие свойства образца, тем больше коэффициент отскока или динамическая твердость горной породы. Достоинствами данного метода являются его простота и доступность. К числу недостатков можно отнести относительность и приближенность получаемых величин.
Ультразвуковой метод
Он основан на том, что сопротивляемость горных пород разрушению динамическими нагрузками может достаточно удовлетворительно характеризоваться так называемой акустической жесткостью, представляющей собой произведения скорости распространения продольных упругих колебаний (волн.) на плотность горных пород. По полученным результатам производятся расчеты упругих показателей горных пород: модуля Пуассона, модуля Юнга, модуля сдвига и модуля всестороннего сжатия.
Методы с оценкой по характеристикам разрушения в приповерхностном слое
Заключаются в определении размеров лунки, получаемой от внедрения конуса установленных размеров, в поверхности испытуемого образца (статистическая твердость горных пород) либо по соотношению энергии удара в момент соударения рабочего органа с образцом на объем образовавшейся лунки. Эти методы пригодны для оценки сопротивляемости пород при бурении. В то же время они непригодны для установления, например, показателя сопротивляемости взрывной отбойке, поскольку в условиях взрывных работ, в отличие от бурения, разрушение в приповерхностном слое (в непосредственной близости от заряда) не играет главной роли.
Очевидно, что необходимо иметь один общий метод испытаний, пригодный для условий всего комплекса буровзрывных работ. Такой метод был разработан группой сотрудников ИГД им. А.А. Скочинского под руководством проф. Л.И. Барона Сущность метода заключается в разрушении единичным ударом падающего груза образца породы произвольной формы.
Эксперимент
Испытания проводятся на вертикальном копре. Вес падающего груза 10 кг, высота подъема груза над образцом 80 см. Копер (рис. 8.1) состоит из стакана 1 с массивным основанием, корпуса в виде трубы 2, ударника с плоской ударяющей поверхностью 3, поднимаемы с помощью троса 5 через шкив.
В металлический стакан 1 помещается испытываемый образец 6.
Подъем ударника 3 до указанной высоты осуществляется вручную с помощью троса до упоров 4.
Рис. 8.1 Схема вертикального копра: 1 – стакан с основанием; 2 – корпус; 3 – ударник с плоской ударной поверхностью; 4 – упор; 5 – трос; 6 – испытуемый образец.
Ударник подвешен на тросе и передвигается в корпусе 3 за счет тягового усилия троса через шкив.
Образцы исследуемых пород имеют неправильную форму Наибольший размер образца может превосходить наименьший не более чем в 2 раза. Средний вес образца 70 г, при этом допускаемые отклонения от среднего лежат в пределах 15%. После удара груза по образцу продукты разрушения подвергаются ситовому анализу. При этом по основному варианту метода испытаний на дробимость используют сито с диаметрами отверстий 7 мм и 0,25 мм. Указанные границы крупности дробленого продукта установлены на основе тщательного и всестороннего анализа по критериям тесноты и формы корреляционной связи между избираемым показателем дробимости и характеристиками соответствующих производственных процессов.