Питання для самоконтролю

1. Що називається вологоємкістю гірської породи?

2. Якими показниками оцінюється вологоємкість гірської породи?

3. Які види вологоємкості вам відомі? Поясніть їх суть і вплив кожного виду на загальну вологоємкість гірської породи.

4. У яких межах і для яких порід властива вологоємкість? Сухі і вологі гірські породи.

5. Вплив вологоємкості на фізико-механічну характеристику гірських порід.

6. Назвіть види насичення порід водою, поясніть їх фізичну суть.

7. Напишіть формулу для визначення вологоємкості породи.

Цикл II. Механічні властивості гірських порід.

Міцність порід залежить від їх пористості, зернистості, тріщинуватості. Наявність розпушеної структури, пористості і тріщинуватості різко знижує опір навіть тих порід, які складені міцними мінералами.

Міцність порід визначається величинами напружень, при яких відбувається їх руйнування. Критичні значення руйнівних напружень залежать не тільки від властивостей твердого тіла, але і від характеру самих напружень. В зв’язку з цим розрізняють межі міцності на: стиснення _ст, розтяг _роз ,на зсув _зс, на вигин _виг.

При дії на тверде тіло одновісних навантажень, відповідні їм межі міцності, повністю характеризують можливість тіла витримувати навантаження. У випадку складнонапруженого стану необхідно виділити додаткові критерії.

Пружні властивості гірських порід характеризуються модулем пружності, модулем зсуву, і коефіцієнтом поперечних деформацій. Модуль пружності (модуль Юнга) для більшості твердих тіл дорівнює . Високе значення модулю пружності мають залізисто-магнезовані та рудні мінерали. Мінеральний склад найбільш впливає на пружні властивості малопористих порід.

На практиці часто використовують ще один пружний показник порід-коефіцієнт поперечних деформацій (коефіцієнт Пуассона). Так, як всі пружні показники зв’язані між собою, для характеристики порід достатньо знати два з них. Частіше використовують модуль Юнга і коефіцієнт Пуассона.

Акустичні властивості гірських порід достатньо повно характеризуються швидкостями розповсюдження пружних хвиль, питомим хвильовим опором та затуханням пружних коливань. Найбільшу практичну цікавість при дослідженні акустичних властивостей гірських порід мають повздовжні, поперечні та поверхні хвилі.

Лабораторна робота №5 ( мгп 1) Визначення коефіцієнта міцності гірських порід

І. Експериментальні способи випробування гірських порід.

1) Прямий метод, безпосереднього випробування гірських порід.

2) Скісний метод, створений на основі кореляційних зв’язків з експериментальними показниками.

ІІ. Не експериментальні методи.

1) Прямі методи, засновані на аналізі показників реальних процесів у гірських породах.

2) Скісні методи засновані на аналізі:

а) матеріалів геолого–петрографічного вивчення порід або родовищ;

б) геофізичних характеристик порід.

Відомі наступні методи визначення коефіцієнта міцності гірських порід.

1. Метод проф. М. М. Протодьяконова: ,

2. Метод МГД ім. А. А. Скочинського: ,

3. Метод проф. Барона: ,

4. Визначення коефіцієнта міцності з допомогою приладу ПОК: ,

де:

- число ударів вантажу по гірський породі;

- висота стовпа подрібненої породи в об’ємометрі, мм;

20 – емпіричний коефіцієнт пропорційності.

5. Метод маятника–сегмента: ,

де - кількість коливань маятника до повного затухання;

29 – емпіричний коефіцієнт.

Найбільш простим і точним є метод маятника-сегмента. Це спосіб визначення коефіцієнта міцності гірських порід, в лабораторних і шахтних умовах, методом затухання коливань маятника.

Рис 5.1. Коливаючий маятник-сегмент: а – маятник в положенні статики; б – початкова постава маятника перед рухом; в – крива затухання коливань маятника

Сутність методу полягає у тому, що на горизонтальну шліфовану поверхню гірської породи встановлюють сталевий сегмент, на боковій поверхні якого нанесені дві риски: одна вертикальна, друга – під кутом до першої.

Вимірювання виконуються в такому порядку:

1. Маятник-сегмент встановлюється на горизонтальну поверхню зразка гірської породи (рис. 5.2.).

Рис. 5.2. Установлення маятника на зразок

2. На край встановленого маятника натискають пальцем або лінійкою до тої міри, коли бокова риска стане перпендикулярно до горизонтальної поверхні зразка. Потім маятник різко відпускають після чого, відбуваються згасання коливань по лінійному закону. Амплітуда коливань зменшується рівномірно, до повної його зупинки. Коливання, які здійснюються маятником, треба чітко рахувати, так як це є важливим показником при визначенні коефіцієнта міцності гірської породи. Чим твердіша гірська порода, тим довше будуть коливання сегмента–маятника. При вібрації або боковому качанні маятника результати такого експерименту виключаються із розрахунків.

Підрахунок кількості коливань маятника на кожному зразку проводять по 6-8 разів, а потім обчислюють середнє арифметичне значення.

Дослідження виконують на п’яти зразках гірської породи.

3. Дані експерименту по кожному зразку заносять до таблиці 5.1.

Таблиця 5.1

Номер зразка	Експериментальні вимірювання	Обчислення
	Кількість коливань маятника до повної зупинки,	Коефіцієнт міцності
1.
2.
3.
4.
5.

4. Обробка експериментальних даних:

а) обчислити сумарну кількість коливань з п’яти дослідів: .

б) обчислити розмах: _max, _min.

в) обчислити середнє значення коефіцієнта міцності: . (5.1.)

г) обчислити середнє квадратичне відхилення: . (5.2.)

д) обчислити коефіцієнт варіації: . (5.3)

е) обчислити похибку середнього арифметичного :. (5.4)

ж) обчислити довірчий інтервал при довірчий вірогідності 0,95 дорівнює .

5. Коефіцієнт міцності :.

6. Побудувати графік залежності кількості коливань маятника від міцності гірської породи .