Міцнісні характеристики гірських порід мають першорядне значення при руйнуванні гірських порід механічним способом. Вони характеризують здатність до опору силовим впливам і в залежності від виду й інтенсивності останніх до зміни розмірів, форми і стану.
- Міцність гірських порід — властивість гірської породи в певних умовах і межах, не руйнуючись, сприймати ті або інші силові впливи (зокрема впливи механічних навантажень, температурних, магнітних, електричних і інших полів, нерівномірне протікання фізико-хімічних процесів у різних частинах гірських порід і ін.).
Показниками, що характеризують міцність гірських порід для різних випадків, є: границі міцності порід на стиснення σст, розтягнення σр, зсув σзс, вигин σвиг, а також текучості σт, повзучості σп та ін. Для більшості порід границя міцності на розтягнення σр не перевищує 20 МПа. Границі міцності порід при зсуві, вигині та інших видах деформацій завжди менші σст і більші σр, але ближчі до останньої. З породотвірних мінералів найбільшу міцність має кварц. У нього σст перевищує 500 МПа, у польових шпатів, піроксенів, авгіту, рогової обманки, олівіну та інших залізисто-магнезійних мінералів σст = 200—500 МПа, у кальциту σст близько 20 МПа. У полікристалічних гірських породах міцність в основному визначається силами взаємного зчеплення безпосередньо дотичних між собою зерен і насамперед залежить від їх міцності, а також будови. Найбільші значення границі міцності при стисненні мають щільні дрібнозернисті кварцити і нефрити (500—600 МПа). Значну міцність (більше 350 МПа) мають щільні дрібнозернисті граніти, трохи меншу — габро, діабази і грубозернисті ґраніти. Міцність вугілля при стисненні змінюється в залежності від ступеня його метаморфізму і зольності від 1 МПа (коксівне вугілля) до 35 МПа (антрацити). Для вугілля показники міцності на стиснення σст, зсув σзс, розтягнення σр знаходяться в такому співвідношенні: σст : σзс : σр = 1: 0,3: 0,1.
- Твердість гірських порід — властивість гірської породи, не руйнуючись, чинити опір при зосередженому контактному силовому впливі. Твердість — характеристика гірських порід, що відображає їх міцність.
У залежності від методу випробування розрізнюють твердість дряпання, втиснення, шліфування. При використанні методу дряпання по поверхні переміщують гострий алмазний наконечник або еталонний мінерал. Міра твердості — величина зусилля, з яким протягається наконечник, ширина і об'єм подряпини. У практиці широко застосовується шкала Мооса — десятибальна шкала твердості мінералів, за якою розрізняють десять ступенів твердості. Відносна твердість мінералів за цією шкалою визначається шляхом дряпання мінералу, який досліджується, гострими краями еталонних мінералів (пасивна твердість) або дряпання еталонних мінералів досліджуваним зразком (активна твердість). Еталонами є: 1 — тальк, 2 — гіпс, 3 — кальцит, 4 — флюорит, 5 — апатит, 6 — ортоклаз, 7 — кварц, 8 — топаз, 9 — корунд, 10 — алмаз. Мінерал з більшою твердістю дряпає мінерал з меншою твердістю, тобто кожний наступний мінерал цього ряду здатний дряпати попередній мінерал, але не дряпає наступного за ним, більш твердого. Якщо, наприклад, гіпс не залишає подряпини на поверхні мінералу, що досліджується, а кальцит залишає, то його твердість вважають рівною 2,5. Шкалу Мооса використовують для швидкої діагностики мінералів. Визначення твердості за шкалою Мооса зручне в польових умовах.
У методах свердлування твердість визначають за показниками взаємодії свердла і породи. Критерії твердості в цьому випадку: об'ємна робота руйнування, величина крутильного моменту і ін. За методом Ф. Пфаффа і Т. А. Джаггара використовують алмазні наконечники, за методом А. М. Янчура і О. М. Кульбачного — різці, армовані твердими сплавами. Поширене також визначення твердості за висотою відскоку бойка з алмазним наконечником, що скидається на поверхню гірської породи з фіксованої висоти (метод А. Ф. Шора). У сучасній практиці широко використовують методи втиснення інденторів у досліджуваний зразок. При цьому твердість визначають методами Ю. Брінелля, С. Роквелла і ін., випробуваними в металознавстві. У гірничій справі застосовується показник твердості, що визначається за методом Л. А. Шрейнера шляхом виколювання (заглибини) лунки в шліфованій поверхні породи під дією навантаження, прикладеного до штампу з плоскою круглою основою. Чисельне значення твердості — відношення максимальної сили, що діє на штамп у момент виколювання лунки, до площі контактної поверхні. Аналогічним шляхом визначають контактну міцність за методом Л. І. Барона і Л. Б. Глатмана. Відмінність полягає в тому, що індентор втискують у природну (необроблену) поверхню породи. Показники твердості використовують при проектуванні засобів механізації гірничих робіт, оптимізації режимів експлуатації породоруйнуючих органів, обґрунтуванні нормативів продуктивності різних конструкцій інструментів і т. д.
- Пластичність гірських порід — властивість гірської породи під дією зовнішніх сил змінювати, не руйнуючись, свою форму і розміри.
Глинисті породи, леси, мергелі, крейда, ґрунти, що залягають на поверхні землі, набувають пластичності за певних умов зволоження, глибинні гірські породи — під дією температури й тиску (пластичність збільшується із зростанням температури і тиску). Пластичність залежить від мінерального складу гірських порід. Наявність жорстких кварцових зерен та польового шпату у породі зменшує її пластичність. Пластичність вугілля залежить від вмісту в ньому вуглецю. При переході від малометаморфізованого вугілля до антрацитів пластичність зменшується в 30 разів. Щодо глинистих порід, то в залежності від ступеня їх зволоженості вони можуть бути крихкими, пластичними і текучими.
- Тривкість гірських порід — загальне умовне поняття, яке символізує сукупність механічних властивостей гірських порід, що виявляється в різних технологічних процесах при видобутку і переробці корисних копалин. Тривкість залежить від твердості, в'язкості, крихкості, пружних властивостей, мінералогічного складу і структури. Тривкість зростає зі збільшенням сил зв'язку між частинками і окремостями гірських порід та вмісту міцних мінералів у породі і знижується, як правило, при зволоженні. За М. М. Протодьяконовим, виділено 10 категорій тривкості . Метод експериментального визначення коефіцієнта тривкості (f), запропонований М. М. Протодьяконовим, оснований на відносній оцінці роботи, затраченої на дроблення гірської породи вантажем масою 2,4 кг, що вільно падає з висоти 0,6 м.
Коефіцієнт тривкості f визначають у залежності від межі міцності на стиск σст:
f = 0,01σст
Показники властивостей гірських порід залежать від їхнього складу і будови. Сили зчеплення між кристалами, цементуючою речовиною і уламками змінюються в широкому діапазоні, що обумовлює великі коливання у механічних властивостях гірських порід. На механічні властивості гірських порід впливають вологість, пористість, шаруватість, крупність мінеральних зерен, поверхневі характеристики тонко дисперсних гірських порід, зокрема ступінь їх гідрофільності та ін.
Див. також
Література
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2007. — Т. 2 : Л — Р. — 670 с. — .
- Смирнов В.О., Білецький В.С. Підготовчі процеси збагачення корисних копалин. [навчальний посібник] – Донецьк: Східний видавничий дім, Донецьке відділення НТШ, 2012. – 286 с.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Micnisni harakteristiki girskih porid mayut pershoryadne znachennya pri rujnuvanni girskih porid mehanichnim sposobom Voni harakterizuyut zdatnist do oporu silovim vplivam i v zalezhnosti vid vidu j intensivnosti ostannih do zmini rozmiriv formi i stanu Micnist girskih porid vlastivist girskoyi porodi v pevnih umovah i mezhah ne rujnuyuchis sprijmati ti abo inshi silovi vplivi zokrema vplivi mehanichnih navantazhen temperaturnih magnitnih elektrichnih i inshih poliv nerivnomirne protikannya fiziko himichnih procesiv u riznih chastinah girskih porid i in Pokaznikami sho harakterizuyut micnist girskih porid dlya riznih vipadkiv ye granici micnosti porid na stisnennya sst roztyagnennya sr zsuv szs vigin svig a takozh tekuchosti st povzuchosti sp ta in Dlya bilshosti porid granicya micnosti na roztyagnennya sr ne perevishuye 20 MPa Granici micnosti porid pri zsuvi vigini ta inshih vidah deformacij zavzhdi menshi sst i bilshi sr ale blizhchi do ostannoyi Z porodotvirnih mineraliv najbilshu micnist maye kvarc U nogo sst perevishuye 500 MPa u polovih shpativ pirokseniv avgitu rogovoyi obmanki olivinu ta inshih zalizisto magnezijnih mineraliv sst 200 500 MPa u kalcitu sst blizko 20 MPa U polikristalichnih girskih porodah micnist v osnovnomu viznachayetsya silami vzayemnogo zcheplennya bezposeredno dotichnih mizh soboyu zeren i nasampered zalezhit vid yih micnosti a takozh budovi Najbilshi znachennya granici micnosti pri stisnenni mayut shilni dribnozernisti kvarciti i nefriti 500 600 MPa Znachnu micnist bilshe 350 MPa mayut shilni dribnozernisti graniti trohi menshu gabro diabazi i grubozernisti graniti Micnist vugillya pri stisnenni zminyuyetsya v zalezhnosti vid stupenya jogo metamorfizmu i zolnosti vid 1 MPa koksivne vugillya do 35 MPa antraciti Dlya vugillya pokazniki micnosti na stisnennya sst zsuv szs roztyagnennya sr znahodyatsya v takomu spivvidnoshenni sst szs sr 1 0 3 0 1 Tverdist girskih porid vlastivist girskoyi porodi ne rujnuyuchis chiniti opir pri zoseredzhenomu kontaktnomu silovomu vplivi Tverdist harakteristika girskih porid sho vidobrazhaye yih micnist U zalezhnosti vid metodu viprobuvannya rozriznyuyut tverdist dryapannya vtisnennya shlifuvannya Pri vikoristanni metodu dryapannya po poverhni peremishuyut gostrij almaznij nakonechnik abo etalonnij mineral Mira tverdosti velichina zusillya z yakim protyagayetsya nakonechnik shirina i ob yem podryapini U praktici shiroko zastosovuyetsya shkala Moosa desyatibalna shkala tverdosti mineraliv za yakoyu rozriznyayut desyat stupeniv tverdosti Vidnosna tverdist mineraliv za ciyeyu shkaloyu viznachayetsya shlyahom dryapannya mineralu yakij doslidzhuyetsya gostrimi krayami etalonnih mineraliv pasivna tverdist abo dryapannya etalonnih mineraliv doslidzhuvanim zrazkom aktivna tverdist Etalonami ye 1 talk 2 gips 3 kalcit 4 flyuorit 5 apatit 6 ortoklaz 7 kvarc 8 topaz 9 korund 10 almaz Mineral z bilshoyu tverdistyu dryapaye mineral z menshoyu tverdistyu tobto kozhnij nastupnij mineral cogo ryadu zdatnij dryapati poperednij mineral ale ne dryapaye nastupnogo za nim bilsh tverdogo Yaksho napriklad gips ne zalishaye podryapini na poverhni mineralu sho doslidzhuyetsya a kalcit zalishaye to jogo tverdist vvazhayut rivnoyu 2 5 Shkalu Moosa vikoristovuyut dlya shvidkoyi diagnostiki mineraliv Viznachennya tverdosti za shkaloyu Moosa zruchne v polovih umovah U metodah sverdluvannya tverdist viznachayut za pokaznikami vzayemodiyi sverdla i porodi Kriteriyi tverdosti v comu vipadku ob yemna robota rujnuvannya velichina krutilnogo momentu i in Za metodom F Pfaffa i T A Dzhaggara vikoristovuyut almazni nakonechniki za metodom A M Yanchura i O M Kulbachnogo rizci armovani tverdimi splavami Poshirene takozh viznachennya tverdosti za visotoyu vidskoku bojka z almaznim nakonechnikom sho skidayetsya na poverhnyu girskoyi porodi z fiksovanoyi visoti metod A F Shora U suchasnij praktici shiroko vikoristovuyut metodi vtisnennya indentoriv u doslidzhuvanij zrazok Pri comu tverdist viznachayut metodami Yu Brinellya S Rokvella i in viprobuvanimi v metaloznavstvi U girnichij spravi zastosovuyetsya pokaznik tverdosti sho viznachayetsya za metodom L A Shrejnera shlyahom vikolyuvannya zaglibini lunki v shlifovanij poverhni porodi pid diyeyu navantazhennya prikladenogo do shtampu z ploskoyu krugloyu osnovoyu Chiselne znachennya tverdosti vidnoshennya maksimalnoyi sili sho diye na shtamp u moment vikolyuvannya lunki do ploshi kontaktnoyi poverhni Analogichnim shlyahom viznachayut kontaktnu micnist za metodom L I Barona i L B Glatmana Vidminnist polyagaye v tomu sho indentor vtiskuyut u prirodnu neobroblenu poverhnyu porodi Pokazniki tverdosti vikoristovuyut pri proektuvanni zasobiv mehanizaciyi girnichih robit optimizaciyi rezhimiv ekspluataciyi porodorujnuyuchih organiv obgruntuvanni normativiv produktivnosti riznih konstrukcij instrumentiv i t d Plastichnist girskih porid vlastivist girskoyi porodi pid diyeyu zovnishnih sil zminyuvati ne rujnuyuchis svoyu formu i rozmiri Glinisti porodi lesi mergeli krejda grunti sho zalyagayut na poverhni zemli nabuvayut plastichnosti za pevnih umov zvolozhennya glibinni girski porodi pid diyeyu temperaturi j tisku plastichnist zbilshuyetsya iz zrostannyam temperaturi i tisku Plastichnist zalezhit vid mineralnogo skladu girskih porid Nayavnist zhorstkih kvarcovih zeren ta polovogo shpatu u porodi zmenshuye yiyi plastichnist Plastichnist vugillya zalezhit vid vmistu v nomu vuglecyu Pri perehodi vid malometamorfizovanogo vugillya do antracitiv plastichnist zmenshuyetsya v 30 raziv Shodo glinistih porid to v zalezhnosti vid stupenya yih zvolozhenosti voni mozhut buti krihkimi plastichnimi i tekuchimi Trivkist girskih porid zagalne umovne ponyattya yake simvolizuye sukupnist mehanichnih vlastivostej girskih porid sho viyavlyayetsya v riznih tehnologichnih procesah pri vidobutku i pererobci korisnih kopalin Trivkist zalezhit vid tverdosti v yazkosti krihkosti pruzhnih vlastivostej mineralogichnogo skladu i strukturi Trivkist zrostaye zi zbilshennyam sil zv yazku mizh chastinkami i okremostyami girskih porid ta vmistu micnih mineraliv u porodi i znizhuyetsya yak pravilo pri zvolozhenni Za M M Protodyakonovim vidileno 10 kategorij trivkosti Metod eksperimentalnogo viznachennya koeficiyenta trivkosti f zaproponovanij M M Protodyakonovim osnovanij na vidnosnij ocinci roboti zatrachenoyi na droblennya girskoyi porodi vantazhem masoyu 2 4 kg sho vilno padaye z visoti 0 6 m Koeficiyent trivkosti f viznachayut u zalezhnosti vid mezhi micnosti na stisk sst f 0 01sst Pokazniki vlastivostej girskih porid zalezhat vid yihnogo skladu i budovi Sili zcheplennya mizh kristalami cementuyuchoyu rechovinoyu i ulamkami zminyuyutsya v shirokomu diapazoni sho obumovlyuye veliki kolivannya u mehanichnih vlastivostyah girskih porid Na mehanichni vlastivosti girskih porid vplivayut vologist poristist sharuvatist krupnist mineralnih zeren poverhnevi harakteristiki tonko dispersnih girskih porid zokrema stupin yih gidrofilnosti ta in Div takozhVlastivosti girskih porid Fiziko tehnichni vlastivosti girskih poridLiteraturaMala girnicha enciklopediya u 3 t za red V S Bileckogo D Donbas 2007 T 2 L R 670 s ISBN 57740 0828 2 Smirnov V O Bileckij V S Pidgotovchi procesi zbagachennya korisnih kopalin navchalnij posibnik Doneck Shidnij vidavnichij dim Donecke viddilennya NTSh 2012 286 s