Исследование деформации горных пород при различных нагрузках. Часть 1

Аннотация. Автором анализируется воздействие различных температурных режимов и скорости нагружения на характер деформации гранита. В ходе выполнения экспериментальной части работы выявляется зависимость от рассматриваемых факторов выхода песка-отсева, принципа разрушения и прочности.
Ключевые слова: температура, скорость нагружения, деформация, песок-отсев, прочность, сжатие, пресс, просеивание, фракции.

В общем случае, горная порода разрушается как квазихрупкое тело, то есть разрушение сопровождается упругой и пластической деформацией. Пластичность – это свойство породы необратимо изменяться от воздействия внешних сил, а упругость горной породы – это способность восстанавливать первоначальную форму/объем после снятия нагрузки. Хрупкость в свою очередь характеризуется как разрушение породы без заметной пластической деформации [1; 186]. Характеристикой упругой деформации служит модуль упругости (модуль Юнга), представляющий собой оценку сопротивления материала растяжению или сжатию. По аналогии пластическую деформацию можно оценить коэффициентом пластичности, показывающим относительный проигрыш в работе разрушения за счет пластических деформаций реальной породы по сравнению с идеально упругой [2; 38-39].

Пластические деформации приводят к образованию мелкой фракции, что нежелательно для горных предприятий по экономическим соображениям. Соответственно, чтобы снизить выход песка-отсева, нужно уменьшить пластические деформации при дроблении.

Цель экспериментальной части работы заключалась в анализе воздействия различных температур и скорости нагружения на характер деформации гранита. Исследования проводились согласно ГОСТ 30629-2011.

Для эксперимента были предварительно отобраны 20 образцов гранита правильной кубической формы, 10 из которых подвергались водонасыщению в течение 48 часов, а затем выдерживались в течение двух недель при температурах -20°C, +60°C соответственно. Другие 10 образцов находились при температуре +20°C.

Сущность метода заключалась в измерении максимального значения разрушающего давления, приложенного к плоским торцам породы. Испытания выполнялись на гидравлическом прессе с каждым образцом до полного разрушения. Параллельно с этим снималась диаграмма скорости нагружения к нагрузке. После разрушения породы, проводилось качественно-количественное изучение продуктов разрушения (просеивание на 5мм сите с последующим измерением подрешётного и надрешётного продукта).

В результате опыта получились следующие данные по 15 образцам, выдержанных 2 недели при температуре +60°C, +20°C, -20°C, которые представлены в таблице 1: Таблица 1

График скорости нагружения к нагрузке на примере образца 13, выдержанного 2 недели при температуре -20°C.

О. А. Зелинский
Продолжение следует