Способ определения склонности горных пород к динамическому разрушению Советский патент 1992 года по МПК G01N3/00 

Изобретение относится к области механических испытаний горных пород, в частности к способам определения удароопасности при разрушении.

Известны способы оценки склонности горных пород к хрупкому разрушению:

По коэффициенту опасности

к 5 Рк 10

1мэп j 1 гт 1р

где Рк - контактная прочность.приведенная к масштабу горного давления;

РГП - контактная прочность ненапряженной породы;

10 - общая деформация породы до разрушения;

1р - глубина разрушения породы под пуансоном (глубина лунки выкола).

Если более половины определений дают Коп 1, то породу относят к удароопас- ной. Этот способ рекомендуется для месторождений, породы которых достаточно однородны.

По коэффициенту хрупкости

хз

Кхр

РкОо-Нр)

VP

«Z

где Рр - давление под пуансоном после разрушения.

Породу относят к уцароопасной, если более половины определений дают значения КХр 5. Этот способ рекомендуется для породе неоднородной прочностью.

Недостатком этих способов является приближенная оценка склонности горных пород к динамическому разрушению из-за

несоответствия условий испытаний реальным условиям динамического разрушения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения склонности горных пород к динамическому разрушению по величине начальной скорости отлетевшей части породы (боковой керн малого диаметра) при однотипном условии разрушения образцов горных пород, обеспечиваемое путем передачи одноосносжимающей нагрузки к образцу с пробуренными боковыми кернами малого диаметра через прокладки из материала образца.

Недостатками этого способа являются низкая достоверность применения лабораторной характеристики динамического разрушения горных пород (начальной скорости отлета части породы) для оценки характеристик разрушения участка массива горных пород вследствие того, что не учитывается влияние масштабного фактора и трудоемкость подготовки испытуемых элементов (образца и прокладок, изготовляемых из горных пород) из-за необходимости изготовления прокладок, отвечающих высоким требованиям параллельности рабочих поверхностей.

Целью изобретения является повышение достоверности определения потенциальной удароопасности горных пород.

Указанная цель достигается определением потенциальной удароопасности горных пород по величине удельной (объемной) кинетической энергии отлетевшего бокового керна при одноосном сжатии образца с высотой не менее двух раз превышающей его диаметр (поперечный размер).что необходимо и достаточно для сведения к минимуму влияние высокомодульных стальных плит пресса на напряженное состояние а средней части образца.

Способ осуществляется следующим образом.

На боковой поверхности цилиндрического или призматического образца 1 высотой, не менее двух раз превышающей его диаметр или поперечный размер, тонкостенной коронкой пробуривают 3 или 4 боковых шпура, обеспечивая образование боковых кернов 2 так, чтобы расстояние между ними было равным. Затем на торцы образца с пробуренными боковыми кернами прилагается одноосно-сжимающая нагрузка через нагружающие плиты пресса 3. При определенном напряженном состоянии образца горной породы 1 происходит отрыв и отлет бокового керна 2. По величине удельной(обьемной) кинетической энергии

отлетевшего бокового керна (Ev) определяют потенциальную удароопасность горных пород

Ек -тт- или EV

m L/g

™ЬЈ- л

4 h V

где V - объем отлетевшей части породы (бокового керна);

ЕкmV2

-к-2 та бокового керна;

- кинетическая энергия отлеm - масса отлетевшего бокового керна;

15

начальная скорость отлета бокового керна;

L- расстояние от боковой поверхности образца 1 до точки падения бокового керна; g -ускорение свободного падения, м/с; h - высота падения бокового керна. Начальную скорость определяют по длине отлета и высоте падения бокового керна с помощью консоли 4 и нанесенного на консоль слоя 5 вязкого материала (пластилин, солидол),

При Ev 0 (Ек О, VH 0) породу относят к потенциально неудароопасной. Класси- фикацию горных пород по удароопасности производят исходя из величины удельной (объемной) кинетической энергии отлета части породы (бокового керна малого диаметра, пробуренного в средней части об- разца).

Применение предлагаемого способа обеспечит достоверное определение потенциальной удароопасности горных пород по удельной (объемной) кинетической энергии отлета части породы, позволит снизить трудоемкость подготовки испытуемых элементов (образца и прокладок из горных пород) и проведение испытаний.

Экономический эффект от использова- ния и обретения заключается в повышении безопасности ведения горных работ, снижение потери полезных ископаемых за счет

применения надежных и достоверных данных о потенциальной удароопасности горных пород.

Формула изобретения Способ определения склонности горных пород к динамическому разрушению, по которому на боковой поверхности цилиндрического или призматического образца горной породы коронкой пробуривают равномерно боковые шпуры для образования в образце боковых кернов, нагружают образец по торцам до отрыва и отлета бокового керна и по параметрам его отлета судят о

склонности горной породы к динамическому разрушению, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности определения потенциальной удароопасности горной породы путем учета масштабного фактора, используют образцы, высота которых не менее чем вдвое превышает его поперечный размер, дополнительно измеряют массу отлетевшего бокового керна, определяют его удельную кинетическую энергию и с ее учетом определяют потенциальную уда- роопасность.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения склонности горных пород к динамическому разрушению. Цель изобрете2 ния - повышение достоверности определения потенциальной удароопасности горных пород путем учета масштабного фактора. Используют цилиндрические или призматические образцы горной породы, высота которых не менее чем вдвое превышает его поперечный размер. На боковой поверхности образца пробуривают боковые шпуры, обеспечивая образование равномерно расположенных боковых кернов. Снимают образец до откалывания кернов. При отлете кернов измеряют скорость отлета затем определяют массу отлетевшего керна, кинетическую энергию и с ее учетом определяют потенциальную удароопасность разрушения горной породы 1 ил.