Способ испытания горных пород на прочность (его варианты) Советский патент 1984 года по МПК E21C39/00 G01N3/42 

2. Способ испытания горных пород на прочность, включающий приложение фиксированной нагрузки нормально к поверхности образца породы со свободными боковыми сторонами путем одновременного вдавливания не менее двух инденторов с шагом их установки t до момента отделения от образца части породы, отличающийся тем, что, с целью повыи ения точности определения прочности породы при сдвиге, расстояние от плоскости образца до плоскости инденторов выбирают 0,5 с - сЛ при шаге инденторов -fe (3 - 5)61 , где ci - максимальный поперечный размер инденторов.

1. Способ испытания горных пород на прочность, включающий приложение фиксированной нагрузки нормально к поверхности образца породы со свободными боковыми сторонами путем одновременного вдавливания не менее двух инденторов с шагом их установки t до момента отделения от образца части породы, отличающийс я тем, что, с целью повьшения точности определения прочности породы при отколе, вдавливание инденторов производят в плоскости, параллельной одной из боковых сторон образца, при этом расстояние от плос(/) кости образца до плоскости инденторов выбирают 1,5 в - 7d при шаге инденторов t

i

. Изобретение относится к горной промьшшенности, а именно к определению свойств горных пород как сред, разрушаемых исполнительными органами добычных и проходческих комбайнов.

Известен способ испытания горных пород на прочность, заключающийся в оценке сопротивляемости пород статическому откалыванию путем вдавливания одиночного инструмента в виде индентора в торцовую поверхность образца породы прямоугольного сечения со свободными его боковыми сторонами до момента отделения от него части породы, при зтом индентор устанавливают на расстоянии oi от торца поверхности, превышающем максимальный поперечньй размер индентора не менее, чем в 1,5 раза tl 1.

Недостатком такого способа является низкай точность определения прочности пород при применении одиночного инструмента для разрушения горных пород статическим откалывание

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ испытания горных пород на прочность, включающий приложение фиксированной нагрузки нормально к испытуемой по- верхности образца породы со свободными боковыми сторонами путем одновременного вдавливания не менее двух инденторов, расположенных с шагом их установки t до момента отделения от образца части породы С2 1.

Недостатком известного способа является то, что он не позволяет оценить возможную эффективность применения групповых инструментов в процессе разрушения пород при сдвиге и отрыве (статическом откалывании).

Цель изобретения - повышение точности определения прочности горных пород при отколе и сдвиге.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу испытания горных пород на прочность, включающему приложение фиксированной нагрузки нормально к испытуемой поверхносtM образца породы со свободными боковыми сторонами путем одновременного вдавливания не менее двух инденторов с шагом их установки i до момента отделения от образца части породьГ, вдавливание инденторов производят в плоскости, параллельной одной из боковых сторон образца, при этом расстояние от плоскости образца до плоскости инденторов выбирают 1,5о| - Id при шаге инденторов t (7 - 8)df, где с| - максимальный поперечный размер инденторов.

Кроме того, расстояние от плоскости образца до плоскости инденторов выбирают 0,5 с - с1 при шаге инденторов t (3 - S)cJI , где d - максимальный поперечный размер инденторов.

На фиг, 1 и 2 показана схема реализации способа испытания горных поДрод на прочность с двумя циклами ис-i. I пытаний.

Способ осуществляется следующим образом.

В первом цикле испытаний (фиг. 1) нормально к испытуемой поверхности 1 образца горной породы 2 прикладывают нагрузку Р путем одновременного вдавливания двух инденторов 3, которые зафиксированы в патроне 4, позволяющем изменять шаг инденторов. Вдавливание инденторов производят в плоскости 5, проходящей через продольные их оси и расположенной парал1 лельно одной из боковых сторон 6 об разца на расстоянии с от этой же боковой стороны. Вдавливание производят до момента отделения от образца шсти породы 7 с фиксацией при этом fiarpy3K i Р„ Во втором цикле испытаний (фиг.2) вначале производят первичное вдавливание одиночного индентора с теми же геометрическими параметрами и на таком же расстоянии сЗ от упругой противоположной боковой стороны этого же образца до момента отделения части породы 8 с фиксацией нагрузки Р , затем на таких же, как и в первом цикле расстоянии а и шаге t (отуЦентра откола, полученного в результате первичного вдавливания), производят вторичное вдавливание этого же индентора до момента отдел ния части породы 9 с фиксацией разрушающей нагрузки PJ. Величина показателя эффективност применения групповых инструментов оценивается по формуле п где Э - показатель эффективности пр менения групповых инструмен тов, %i П - число опытов на одном образ це горной породы. Необходимое число опытов ti устанавливают по величине характерного для данного типа пород коэффициента вариации, воспользовавшись обычной формулой математической статистики k ,2 ао.р ,Ь Т2 АОП коэффициент вариации, % Kgap допустимая ошибка, %; нормированное отклонени принимаемое в зависимос ти от задаваемой надежности Н результатов исп таний (табл. 1) Дпя относительно однородных поро целесообразно принимать значения Н 0,9 - 0,95, для неоднородных 0, и даже 0,75. Обычный диапазон для значения Кд 10-15%. В табл. 2 приведены результаты испытаний горных пород на прочность для оценки эффективности применения 1 14 групповых (спаренных) инструментов в процессе разрушения пород отрывом (оптическим откалыванием). Диаметр инденторов о составляет 3 мм, т.е. такой, которьпЧ обычно применяется в практике для испытания пород на контактную прочность. Расстояние q принимается равным 5 dl , 15 мм, т.е. такое, которое обьгчно применяется в практике для оценки сопротивляемости пород статическомуоткалыванию. Анализ данных показывает, что эффективность одновременного вдавливания двух инденторов по сравнению с одиночным вдавливанием инденторов с точки зрения снижения усилий наблюдается при шаге установки спаренных инденторов i 73. Снижение усилий при одновременном вдавливании инденторов обусловлено сложением полей напряжений от каждого индентора обусловлено сложением полей напряжений от каткдого индентора при определенных значениях соотношения -t и cJ В табл. 3 приведены аналогичные данные, полученные при значениях сх , равных 2сЗ, 3d, 4di, бсЯ и 761. В табл. 4 и 5 приведены результаты испытаний пород на прочность для оценки эффективности применения групповых инструментов при разрушении их сдвигом. , В данных опытах диаметр цилиндрических инденторов составляет 3,0 мм, а расстояние а равняется 0, или 1,5 мм, т.е. такое, которое обычно применяется в практике для оценки сопротивляемости пород разрушению сдвигом. Анализ данных 8 табл. 4 показывает, что эффективность одновременного вдавливания групповых (спаренных) инденторов по сравнению с вдавливанием одиночными инденторами с точки зрения снижения усилий наблюдается при i 5d. Аналогичные данные получены для расстояния л/ /,т.е. 3мм (табл.5). Применение предложенного способа испытаний горных пород на прочность позволяет количественно оценить эф фeктивнocть применения групповых инструментов при разрушении пород сдвигом и отрывом и повысить определения прочности пород при сдвиге на 25-30%.

18

. 18

}1звестняк

30

Мрамор

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

16

17

15

17

29

30

30

31 Наименование Эффективность инденторов Э породы

Известняк Мрамор

Т а б.л и ц а 4

Т а б.л и ц а 5

1 20

20 22 одновременного вдавливания двух %, при следующих значениях а , мм