Горное дело_002


Чтобы посмотреть презентацию с картинками, оформлением и слайдами, скачайте ее файл и откройте в PowerPoint на своем компьютере.
Текстовое содержимое слайдов презентации:

ФГБОУ ВПО ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТКафедра поисков и разведки месторождений полезных ископаемых Основы горного дела Основы разрушения горных породЧасть I. Формулы г.Пермь, 2014 г. 2. ОСНОВЫ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД 2.1. Способы и приемы разрушения горных пород Способы разрушения горной породы:1.     Ручной2.     Механический3.     Взрывной4.     Специальный (гидравлический, термический, морозный, электрофизический и пр.)5.     Комбинированный Приемы разрушения горных пород.Отбойка – отделение куска горной породы от массива.Разделение негабаритов – разделение кусков имеющих неудобный размер для транспортировки.Дробление – уменьшение размеров кусков горной массы раскалыванием или раздавливанием.Измельчение – уменьшение размеров кусков горной массы раскалыванием, раздавливанием и истиранием на более мелкие кусочки, чем при дроблении.Разборка – раскоп, разработка и выемка горной породы из массива. 2.2. Основные свойства горных пород Плотность (ρ) - физическая величина, определяемая для однородного вещества его массой в единице объёма:ρ = m/V,где m – масса, V – объем.Единицей плотности в СИ является кг/м3, в СГС системе единиц г/см3 ; для горных пород – кг/м3. Наиболее часто встречаемая плотность 1200-4700 кг/м3. Более высокие значения (до 5000 кг/м3) характерны для магматических пород Объемная масса (ρ0) (объемный вес) — это масса единицы объема высушенного камня с порами в природном состоянии. Выражается объемная масса в граммах на кубический сантиметр (г/см3) или в тоннах на кубометр (т/м3) и вычисляется до формуле:ρ 0 = m / V.Объемная масса горных пород изменяется от 1,3 до 4,5 т/м3.Объемная масса гранита примерно равна 2,6 г/см3, а плотность его 2,7 г/см3; объемная масса туфа 0,75—1,4 г/см3, а его плотность — 2,7—2,8 т/см3. Удельный вес горной породы () — вес единицы объема твердых частиц (минерального скелета) или - отношение веса тела к занимаемому им объему:  = P/V,где Р – вес. Удельный вес горных пород равен отношению массы твердой фазы к ее объему. Удельный вес минералов — отношение их веса к объему. Единица измерения в СГС — дин/см3, в СИ — Н/м3. Удельный вес горной породы зависит от удельного веса породообразующих, акцессорных и рудных минералов и их процентного содержания. Он изменяется от 2,0 до 3,4; при обогащении пород рудными минералами достигает 5. Удельный вес отдельных минералов изменяется от 0,9 до 23; главных породообразующих — от 2 до 3,4. Для многих минералов наблюдаются колебания в пределах 5% (реже 10% ), что связано с непостоянством их химических составов. Удельный вес горной породы () может быть рассчитан по иной формуле:  = g ρ , где g – ускорение свободного падения, м/с2. Объемный вес горной породы (0) – вес единицы объема породы в естественном состоянии (Н/м3): 0 = g ρ0где ρ0 – объемная масса или объемный вес. Насыпная объемная масса горных пород (ρн) — это масса разрыхленного материала в единице объема вместе с пустотами. Выражается насыпная масса в килограммах на кубический метр  (кг/м3)  или в тоннах на кубический метр (т/м3) и вычисляется по формулеρн = m/V. Массу m определяют взвешиванием, объем V определяют в сосуде (ящике), свободно заполненном сыпучим материалом. Насыпная масса — величина непостоянная, изменяющаяся от многих факторов (степени уплотнения, влажности, формы зерен и др.). Свободно высыпанный щебень имеет меньшую насыпную массу, чем уплотненный. Песок сухой и слегка увлажненный имеют разные насыпные массы. В данных случаях на насыпную массу оказывает влияние пустотность сыпучего материала. Чем выше пустотность, тем меньше насыпная масса. Насыпная объемная масса связана с плотностью через коэффициент разрыхления: ρн = ρ / Кр , где Кр – коэффициент разрыхления. Коэффициент разрыхления некоторых пород: песок 1,05-1,2, уголь бурый 1,02-1,4, скальные породы 1,4-2,5.ρн - насыпная объемная массаρ – плотность. Пористость горной породы (%) – отношение объема пустот в породе к ее полному объему. Различают пористость общую (или абсолютную, физическую, полную) — совокупность всех пор, заключённых в горных породах; открытую (насыщения) — объём связанных (сообщающихся) между собой пор; закрытую — совокупность замкнутых, взаимно не сообщающихся пор. В нефтяной геологии выделяют также эффективную пористость, т. е. совокупность пор, занятых нефтью, газом, и динамическую пористость — объём пор, через которые при определённых давлении и температуре происходит движение насыщающих жидкостей или газов; она всегда меньше общей пористости. Влажность горной породы (%) – количество воды, содержащееся в порах, трещинах и других пустотах пород в естественных условиях. Определяется разностью веса образца влажной породы и веса того же образца мосле высушивания при 105-110°. Различают весовую влажность — процентное отношение веса воды к весу образца породы после его высушивания, объемную влажность — отношение объема воды к объему породы, приведенную влажность — процентное отношение объема воды, заключенной в породе, к объему всей породы и другие формы выражения влажности. Водопоглащение – способность горной породы поглощать воду или способность впитывать воду при погружении в нее в обычных условиях, т. е. при давлении в 1 атм. и t 20°С, выражают в долях единицы или в процентах от веса абсолютно сухой породы.Водопоглощение скальных горных пород – 0,3-6%, рыхлых, слабосцементированных – 10-25%. Размокаемость – способность породы при поглощении воды терять связность и превращается в рыхлую массу. Большинство скальных пород не размокают. Хорошо размокают слабосцементированные рыхлые породы – глина, аргиллиты. Размягчаемость – снижение прочности породы под влиянием воды.Коэффициент размягчаемости (Крзм.) – отношение предела прочности породы при сжатии после насыщения ее водой и до насыщения. Набухание – способность увеличение объема породы при поглощении воды. Оно в основном проявляется у глинистых рыхлых пород.Количественно набухание определяется показателями объемного или линейного набухания:  Un = (VН – V0) / V0, где V0 – объем образца породы в сухом состоянии, см3; VH – объем образца породы после набухания, см3;  = (h/ - h) / h ,где h – начальная высота грунта природной влажности; h/ – высота образца после его набухания. Если  (дельта) < 0,04, то грунт набухающий.При набухании глин развивается давление 3-5 кг/см2 (так здания на грунт передают давление только 2-3 кг/см2). За счет набухания может происходить обрушение стенок горных выработок.Набухание свойственно для глинистых пород. Прочность горных пород – свойство горной породы воспринимать внешние воздействия не разрушаясь. Критериями прочности являются сопротивление образца горной породы одноосному сжатию, сдвигу и растяжению (сж. , сд., р). В основе теории прочности лежат эмпирические формулы Гриффитса, которые подтвердились на практике.По ГОСТ 21153.3-85. Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном растяжении определены методы и формулы определения прочности. Предел прочности при одноосном растяжении в МПа для образца вычисляют по формуле где Р - разрушающая сила, кН; S - площадь поперечного сечения образца, см2. Предел прочности при одноосном растяжении в заданном относительно строения породы направлении в МПа для каждого образца выборки вычисляют по формуле: Наибольшая прочностью у пород наблюдается на сжатие, наименьшая – на растяжение (наиболее опасная деформация). Прочность на сдвиг занимает промежуточное значение. Предел прочности на сжатие в 5-30 раз больше предела прочности на растяжение.Наиболее прочны скальные магматические породы – базальты, наименее глины и аргиллиты. Крепость горных пород – способность горных пород выдерживать разрушение. Количество крепости оценивается коэффициентом крепости (f), предложенным горным инженером, проф. Михаилом Михайловичем Пртодьяконовым (теория давления горных пород).Коэффициент крепости пород по М. М. Протодьяконову в системе СИ рассчитывается по формуле: f = 0,1 сж. , где сж. — предел прочности на одноосное сжатие [МПа]. Шкала Протодьяконова – классификация горных пород по крепости  Категория породы Степень крепости  Породы  Коэффициент крепости, f в высшей степени крепкие породы Наиболее крепкие, плотные и вязкие кварциты и базальты. Исключительные по крепости другие породы II очень крепкие породы Очень крепкие гранитные породы. Кварцевый порфир, очень крепкий гранит, кремнистый сланец. Менее крепкие, нежели указанные выше кварциты. Самые крепкие песчаники и известняки 15 III крепкие породы Гранит (плотный) и гранитные породы. Очень крепкие песчаники и известняки. Кварцевые рудные жилы. Крепкий конгломерат. Очень крепкие железные руды 10 IIIa крепкие породы Известняки (крепкие). Некрепкий гранит. Крепкие песчаники. Крепкий мрамор. Доломит. Колчеданы 8 IV довольно крепкие породы Обыкновенный песчаник. Железные руды 6 IVa довольно крепкие породы Песчанистые сланцы. Сланцеватые песчаники 5 V довольно крепкие породы Крепкий глинистый сланец. Некрепкий песчаник и известняк, мягкий конгломерат 4 средние породы Разнообразные сланцы (некрепкие). Плотный мергель довольно мягкие породы Мягкий сланец, очень мягкий известняк, мел, каменная соль, гипс. Мерзлый грунт, антрацит. Обыкновенный мергель. Разрушенный песчаник, сцементированная галька, каменистый грунт  довольно мягкие породы Щебенистый грунт. Разрушенный сланец, слежавшаяся галька и щебень. Крепкий каменный уголь. Отвердевшая глина  мягкие породы  Глина (плотная). Мягкий каменный уголь. Крепкий нанос, глинистый грунт  мягкие породы Легкая песчанистая глина, лесс, гравий  землистые породы  Растительная земля. Торф. Легкий суглинок, сырой песок  сыпучие породы Песок, осыпи, мелкий гравий, насыпная земля, добытый уголь  плывучие породы  Плывуны, болотистый грунт, разжиженный лесс и другие разжиженные грунты  н е м е р з л ы е м е р з л ы е Наименование К а т е г о р и и п о р о д п р и и х р а з р а б о т к е и характеристика экскаваторами Буровыми Одноковшовыми пород Одно­ковшо­выми Многоковшо­выми цепными и роторными Буль­дозе­рами шурфопроход­ческими установками Вруч­ную экскаваторами, бульдозерами и скреперами Вруч­ную 1 2 3 4 5 6 7 8 Алевролиты слабые IY - III III - - - Глина мягкая без примесей II II II II II IIIм IIIм Глина мягкая с примесью щебня, гравия и гальки до 10 % II II III II II IIIм IIIм Глина мягкая с примесью щебня, гравия и гальки более 10 % III II III III III IIIм IY м Глина сухая, рыхлая в отвалах I I II II I II м II м Глина тяжелая жирная IY - III IY IY IIIм IY м Гравийно- галечные отложения, сцементированные мелкозернистым песком и супесью IY - IY III IY Iм - Гравийно - галечные грунты не сцементированные с размером частиц до 80 мм I II II II II Iм IIм То же, с размером частиц более 80 мм II II III III III Iм IIIм Дресва II II III III III - - Лед - - - - IIIм - - Лесс мягкий без примесей I II I II I IIм Iм То же с примесью щебня, гравия и гальки I II I II II IIм IIм Распределение типичных представителей пород по категориямв зависимости от способа их разработки по единим нормам времени (ЕНВ), принятыми для Сборников сметных норм (ССН-4,1992-2000)для ГРР Абразивность горных пород – способность пород к изнашиванию контактирующей поверхности с абразивным материалом. Измеряется, как потери массы в миллиграммах за единицу времени истирания. Горные породы по абразивности разделены на 8 классов. Твердость горных пород – сопротивление породы в проникновение в нее горного инструмента.Упругость – свойство породы возвращаться в исходное состояние, форме и размерам после снятия нагрузки.Пластичность – свойство изменять свою форму при сохранении объема.Хрупкость – способность разрушаться при незначительной деформации. Разрыхляемость – увеличение объема породы при выемке ее из массива, оценивается коэффициентом разрыхления: Кр = Vр/Vт. , где Vр объем породы в рыхлой массе, вынутой из массива, Vт. – объем породы в твердом теле или в массиве (в целике). Взрываемость горных пород – сопротивляемость пород к разрушению под действием взрыва заряда взрывчатого вещества (ВВ). Взрываемость оценивается удельным расходом ВВ на 1 м3 горной породы. Легковзрываемые породы: суглинок, глина, уголь, гипс, мергель, мягкий известняк; средневзрываемые: песчаник, сланец, мрамор, доломит; трудновзрываемые: гранит, базальт, диорит; весьма трудновзрываемые: роговик, андезит, габбро, дунит. Буримость горных пород – сопротивляемость пород буровому разрушающему инструменту. Угол естественного откоса - угол наклона образующей конуса или угол наклона, образуемый поверхностью сыпучего (рыхлого) сухого грунта (например, песка), свободно насыпанного на горизонтальную плоскость, с этой последней. Между углом естественного откоса грунта и коэффициентом сыпучести грунта существует зависимость: чем больше коэффициент сыпучести, тем меньше угол естественного откоса. Величина угла естественного откоса зависит от формы и крупности частиц грунта, а также от влажности и определяется как в воздухе, так и под водой. 

Приложенные файлы

  • ppt 14397237
    Размер файла: 1 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий