Способ испытания горных пород на прочность (его варианты)

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,.

1 !

М

H ABTOPCMO5AV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3513224/22-03 (22) 23.11.82 (46) 23.07.84. Бюл. Р 27 (72) Л.Б. Глатман, 10.Н.Козлов и Л.С.Яшина (71) Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного знамени институт горного дела им. А.А.Скочинс. кого (53) 620. 178(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 715967, кл. G 01 М 3/42, 1975.

2. Разрушение горных пород проходческими комбайнами. Разрушение агрегированными инструментами. N. "Нау-. ка", 1977, 1 6, с. 41-42 (прототип).

„SU„, 1104271 A () Е 21 С 39/00, С 01 N 3/47 (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД

НА ПРОЧНОСТЬ (ЕГО ВАРИАНТЫ). (5?) 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 1 до момента отделения от образца части породы, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности определения прочности породы при отколе, вдавливание инденторов производят в плоскости, параллельной одной из боковых сторон образца, при зтом расстояние от плоскости образца до плоскости инденторов выбирают 1,5o1 — 7 1 при шаге инденторов + (7 — 8)0, где максимальный поперечный размер инден- Я

° ю торов.

2 ° Способ испытания горных пород на прочность, включающий приложение фиксированной нагрузки нормально к поверхности образца породы со свободными боковыми сторонами путем одно- временного вдавливания не менее двух инденторов с шагом их установки до момента отделения от образца час104271 ти породы, о т л и ч а ю щ н и с я тем, что, с целью повышения точности определения прочности породы при сдвиге, расстояние от плоскости образца до плоскости инденторов выбирают 9,5 с1 — Ы при шаге инденторов (3 - 5)d где cl — максимальный поперечный размер инденторов.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к определению свойств горных пород как сред, разрушаемых исполнительными органами добычных и проходческих ком5 байнов.

Известен способ испытания горных пород на прочность, заключающийся в оценке сопротивляемости пород статическому откалыванию путем вдавлива- 10 ния одиночного инструмента в виде индентора в торцовую поверхность образца породы прямоугольного сечения со свободными его боковыми сторонами до момента отделения от него части 15 породы, при этом индентор устанавливают на расстоянии ь от торца поверхности, превышающем максимальный поперечный размер индентора не менее, чем в 1,5 раза 51 ).

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

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ испытания горных пород на прочность, включающий приложение фиксированной нагрузки нормально к испытуемой по-" ЗО верхности образца породы со свободными боковыми сторонами путем одновременного вдавливания не менее двух инденторов, расположенных с шагом их установки т,, до момента отделения от образца части породы (2 ), Недостатком известного способа является то, что он не позволяет оценить возможную эффективность применения групповых инструментов в про- 40 цессе 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 поверхности образца породы со свободными боковыми сторонами путем одновременного вдавливания не менее двух инденторов с шагом их установки 1 до момента отделения от образца части породы, вдавливание инденторов производят в плоскости, параллельной одной из боковых сторон образца, при этом рас° стояние от плоскости образца до плоскости инденторов выбирают 1,5 д — 7с при шаге инденторов = (7 — 8)d, где d — максимальный поперечный размер инденторов.

Кроме того, расстояние от плоскости образца до плоскости инденторов выбирают 0,5 Ы вЂ” д при шаге индентоРов 1 =(3 - 5)d, где d — максимальный поперечный размер инденторов.

На фиг. i и 2 показана схема реализации способа испытания горных по„ род на прочность с двумя циклами ис-1.

1 пытаний.

Способ осуществляется следующим образом.

В первом цикле испытаний (фиг. 1) нормально к испытуемой поверхности 1 образца горной породы 2 прикладывают нагрузку P 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

1104271 4

400 4, 3 лелька одной из боковых сторон 6 образца на расстоянии d от этой же бо. ковой стороны. Вдавливание производят до момента отделения от образца асти породы 7 с фиксацией при этом ,1агрузкМ P.

Во втором цикле испытаний (фиг.2) вначале Производят первичное вдавливание одиночного индентора с теми же геометрическими параметрами и на таком же расстоянии 3 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 (от центра откола, полученного в результате первичного вдавливания), производят вторичное вдавливание этого же индентора да момента отделе ния части парады 9 с фиксацией разрушающей нагрузки Р .

Величина показателя эффективности применения групповых инструментов оценивается по формуле и где Э вЂ” показатель эффективности применения групповых инструментов, Ж, число опытов на одном образце горной породы.

Необходимое число опытов и устанавливают по величине характерного для данного типа пород коэффициента вариации, воспользовавшись обычной формулой математической статистики 2

„,1 вар

*00 где К р — коэффициент вариации, 7;

К> и — допустимая ошибка, % нормированное отклонение, принимаемое в зависимости от задаваемой надежности Н результатов испытаний (табл. 1)

Для относительно однородных пород целесообразна принимать значения

Н = 0,9 — 0,95, для неоднородных 0,8 и даже 0,75. Обычный диапазон для значения К „, = 10-15Х.

В табл. 2 приведены результаты испытаний горных пород на прочность для оценки эффективности применения

25 0

55 групповых (спаренных) инструментов в процессе разрушения пород отрывом (оптическим откалыванием) .

Диаметр инденторов d составляет

3 мм, т.е. такой, который обычно применяется в практике для испытания пород на контактную прочность. Расстояние с принимается равным 5 ol

15 мм, т.е. такое, которое обычно применяется в практике для оценки сопротивляемости пород статическому откалыванию.

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 4 = 73 . Снижение усилий при одновременном вдавливании инденторов обусловлено сложением полей напряжений от каждого индентора обусловлено сложением полей напряжений от каждого индентора при определенных значениях соотношения и d

В табл. 3 приведены аналогичные данные, полученные при значениях равных 2d, 3d, 4d, бс и 7d, 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 5с3 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 5с).

Аналогичные данные получены для расстояния а Ф,т.е. 3мм (табл.5).

ПРименение предложенного способа .испытаний горных пород на прочность позволяет количественно оценить эф1фективность применения групповых инструментов при разрушении пород сдвигом и отрывом и повысить определения прочности пород при сдвиге на

25-30Х.

1104271

Таблица 1

Оэ68 0э70 Оэ75 Оэ80 Оэ85 0 ° 90 Оэ85 Оь955 0,990 д,1

1,04 1,15 1,28 1,44 1,65 1,96 2,0

2,58

Таблица 2

Наименование породы

Э, 7.

3,0

278 100 378

15,0 7

350

284 165 449

413

Известняк

411

35

528

510

3,0

150 7

Мрамор

21

35

1210 990 2200 2300 4

Таблица 3

Наименование породы ф@ектиность одновременного вдавливания двух инденторов

%, при следующих значениях a, мм

18

17

18,Известняк

30

32

30

Мрамор

287 193 480

278 262 540

31.5 240 555

1220 460 1680

1200 760 1960

1320 920 2240

1230 855 2085

1500 10

1800 9

1550 31

1950 7

1104271

Т а б.л и ц а 4

Среднее усилие .сдвига, кг

Диаметр инНаименование породы

Р1 2 1 2

P дентора д,MM

242 177 419

252 247 499

245 230 475

35 24 59

36 40 76

40 30 70

3 ° 0 1,5

Известняк

394 6

465 : 19

428 10

320

1,5

3,0

1,5

3,0

Мрамор

61

3,0

I 5

125

3,0

65

Т а б,л и ц а 5

Эффективность одновременного вдавливания двух инденторов Э, Ж, при следующих значениях а, мм

Наименование породы

3,0

1 5

Известняк

20

Мрамор

1104271

Фиг.

Тираж 565 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам йзобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5176/23

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Н.Якимович

Редактор А. Козориз Техред М,Кузьма Корректор р.Тигор