Klassifisering av bergarter av prof. M

Styrken til en stein er dens motstand mot generell ødeleggelse. Styrkekoeffisient f er en dimensjonsløs størrelse som viser hvor mange ganger en stein er sterkere enn en annen, tatt som standard. For standarden prof. MM. Protodyakonov aksepterte tett tørr leire med en uniaksial trykkfasthet R kompress = 100 kgf/cm 2(de. f stein som har Rcom =100 kg/cm 2 tilsvarer 1). Derfor styrkekoeffisienten f i henhold til Protodyakonov-skalaen M.M. vil være:

f = R komprimere /100,

Hvor R komprimere– midlertidig motstand av prøven av den studerte bergarten mot kompresjon, kg/cm2;

100 – midlertidig motstand av bergarten, tatt som standard, mot kompresjon.

Hvis trykkfastheten til referansebergarten uttrykkes i MPa, vil trykkmotstanden til referansebergarten være lik 10 MPa, og uttrykket for beregning av styrkekoeffisienten på Protodyakonov-skalaen skrives som

f = R komprimere /10.

Under laboratorieforhold bestemmes bergstyrkekoeffisienten av knusemetoden utviklet ved IGD oppkalt etter. Skochinsky. Denne metoden er mer nøyaktig sammenlignet med metoden til Prof. MM. Protodyakonov. Steinknusing utføres i en POG-anordning, som er en metallsylinder 0,7 m lang, som plasseres på en metallkopp. En prøve (50-70 g) av knust stein med en kantstørrelse på 10-15 mm helles i et glass. Totalt fem slike prøver godtas. Hver prøve knuses etter tur ved å slippe en last som veier 2,4 kg fra en høyde på 0,6 m. Antall dråper tas fra 5 til 15 avhengig av bergets forventede styrke.

Alle fem porsjonene av hver porsjon av knust materiale helles på en sikt med 0,5 mm hull, siktes, og det undersiktede produktet helles i en volumetrisk metallkopp. Deretter settes en stang med inndelinger inn i dette glasset, i henhold til avlesningene av hvilken høyden på søylen av knust stein bestemmes h, se

Styrkekoeffisient f beregnet ved hjelp av den empiriske formelen:

f = 20n/t,

Hvorn – antall lastfall per trekk;

Protodyamkonov-skala - skala for bergstyrkekoeffisient.

Utviklet i begynnelsen 20. århundre Det er en av de første raseklassifiseringene. Den er basert på å måle arbeidsintensiteten til ødeleggelsen deres under utvinning.

Styrkekoeffisient f på profskalaen.

Tabell 1. Styrkekoeffisient f på prof.skalaen. Note. Kjennetegn på raser fra kategori VIIa til X er utelatt.

Protodyakonov hadde til hensikt å bruke en slik klassifisering som grunnlag for å vurdere arbeidskraften til en arbeider i gruvedrift av kull og malm, og for rasjonering av arbeidskraft. Han mente at med en hvilken som helst metode for steinødeleggelse og metode for utvinning, er det mulig å evaluere bergarten med den gjennomsnittlige utvinningskoeffisienten. Hvis en av de to bergartene er mer arbeidskrevende å ødelegge, for eksempel ved eksplosjonsenergi, vil bergarten være sterkere under enhver prosess med ødeleggelse, for eksempel av en skurtreskertann, en hakke, et borblad hode under boring osv.

Da han utviklet en slik skala, introduserte han konseptet bergstyrke. I motsetning til det aksepterte konseptet om styrken til et materiale, vurdert av en av typene av dets spenningstilstand, for eksempel midlertidig motstand mot kompresjon, spenning, torsjon, etc., lar styrkeparameteren deg sammenligne bergarter mht. kompleksiteten av ødeleggelse og utvinning. Han mente at ved hjelp av denne parameteren er det mulig å evaluere totaliteten av spenninger av forskjellig natur som virker under ødeleggelsen av en stein, slik tilfellet er for eksempel under ødeleggelse av en eksplosjon.

utviklet en skala for bergstyrkekoeffisient. En av metodene for å bestemme denne koeffisienten var å teste en steinprøve for trykkfasthet i kg/cm2, og verdien av koeffisienten ble bestemt som en hundredel av strekkfastheten.

Denne metoden korrelerer ganske godt med styrkeskalaen som er foreslått for bergarter med ulike styrker i kullformasjonen, bergarter med middels styrke, men er av liten nytte når man skal bestemme styrkekoeffisienten til svært sterke bergarter ved bruk av denne metoden. Styrkeskalaen er begrenset med en faktor på 20, det vil si bergarter med en midlertidig trykkstyrke på 200 kg/cm2, og for dreneringsbasalt for eksempel er denne parameteren 300 kg/cm2. Men i Sovjetunionen ble styrkeskalaen mye brukt for å vurdere kompleksiteten til steinødeleggelse og brukes fortsatt den dag i dag. Det er praktisk for en relativ vurdering av styrken til en stein når den blir ødelagt ved hjelp av.

Metoden for relativ vurdering av stein etter styrke og arbeidsintensitet under dens ødeleggelse, som bemerket av mange, har ulemper, den brukes ikke i utlandet, men de kan ikke klare seg uten den i Sovjetunionen og Russland.

Bergstyrkekoeffisienten i SI-systemet beregnes ved å bruke formelen:

hvor yc er den enaksede trykkstyrken [MPa].

Klassekamerater

I mitt arbeid kommer jeg ofte over gruve- og geologiske prognosepass, der den mest verdifulle informasjonen for meg er egenskapene til bergarter. Noen ser på forstyrrelser, vanntilsig, profil, men for utregningen trenger jeg kraften og trykkstyrken til steinene. Så ideen til denne oppføringen oppsto da jeg i stedet for bergstyrke fikk styrkekoeffisienten i henhold til M.M. Protodyakonov. Her vil jeg fortelle deg hva styrkekoeffisienten er, hvordan den beregnes og hvordan du kan oppnå trykkfastheten til bergarter fra den.

Steinstyrke- egenskaper ved motstanden til bergarter mot utvinning - teknologisk ødeleggelse.

Dette festningsbegrepet ble introdusert av prof. MM. Protodyakonov, som foreslo en styrkekoeffisient for sin kvantitative vurdering f, til en første tilnærming, proporsjonal med den endelige trykkstyrken til bergarten. Han utviklet en skala av bergarter etter styrke, ifølge hvilken alle bergarter er delt inn i 10 kategorier.

I det enkleste tilfellet kan styrken til bergarter beregnes ved å bruke formelen:

$$f=\sigma_(sg) \ ganger 10^(-7)$$

Hvor: σ komprimere- steintrykkstyrke, Pa

Mer presist, sammenhengen mellom σ komprimere Og f i området med store verdier σ komprimere kan uttrykkes med den empiriske formelen:

$$f=0,33 \times 10^(-7) \sigma_(sg) + 0,58 \times 10^(-3) \sqrt( \sigma_(sg))$$

Det finnes andre formler for forholdet mellom styrkekoeffisienten til bergarter og deres styrkeparametere. For eksempel, formelen L.I. Barona:

$$f=\frac(\sigma_(szh))(30) + \sqrt( \frac( \sigma_(szh))(3))$$

Her σ komprimere måles i MPa, noe som er noe mer praktisk, fordi geologer i praksis gir karakteristikk av bergarter der styrken er presentert i disse enhetene.

Formel L.I. Barona er hentet fra en bok fra 1972, σ komprimere det ble uttrykt i kgf/cm2, men med overgangen til SI-systemet anbefales ikke bruk av disse enhetene, så formelen har gjennomgått mindre endringer.

Nå er det på tide å gå tilbake til spørsmålet som denne oppføringen begynte med. Hvordan få trykkfastheten til stein fra styrkekoeffisienten? σ komprimere.

Hvis du trenger å finne ut den omtrentlige strekkstyrken, så er alt enkelt, multipliser f innen 10, får vi σ komprimere i MPa.

Men hvis vi vil bruke empiriske formler f, vanskeligheter kan oppstå her, fordi Det er ikke mulig å bare erstatte verdien av styrkekoeffisienten og få en styrkekarakteristikk fra den.

I arbeidet til A.S. Tanaino presenterer formler for tre intervaller innenfor 1 ≤ f≤ 20 som du kan regne ut fra σ komprimere:

For å være ærlig, gadd jeg ikke bruke disse formlene. Jeg sjekket dem selvfølgelig. Når du erstatter grenseverdier for intervaller f vi får σ komprimere, som avviker med bare 0,4 MPa i intervallene 1 og 2, 2 og 3.

Som et resultat, å finne σ komprimere Jeg brukte MS Excel-funksjonen - Valg av parametere. Fra mitt synspunkt er dette det mest åpenbare og riktige alternativet for å bestemme trykkstyrken til stein gjennom hardhet f.

GOST 21153.1-75

Gruppe A09

STATSSTANDARD FOR USSR UNION

FJELLBERG

Metode for å bestemme styrkekoeffisienten
ifølge Protodyakonov

Steiner. Metode for bestemmelsen
av styrkefaktor ifølge Protodyakonov

Introduksjonsdato 1976-07-01

TREKKET IGJEN ved resolusjon fra State Committee of Standards of the Council of Ministers of the USSR datert 25. september 1975 N 2491

I STEDET GOST 15490-70 angående seksjon. III

Verifisert i 1981. Gyldighetsperiode forlenget til 07.01.1986*

________________
* Gyldighetsperioden ble fjernet ved dekret fra USSR State Standard datert 24. april 1991 N 565 (IUS N 7, 1991). - Databaseprodusentens notat.


REUTISSE november 1981 med endring nr. 1, godkjent i juli 1981 (IUS nr. 9 - 1981)

Denne standarden gjelder for harde bergarter og etablerer en metode for å bestemme deres styrkekoeffisient i henhold til Protodyakonov for å klassifisere bergarter i henhold til denne indikatoren og bruke den i teknisk dokumentasjon ved beregning og utforming av gruvedrift, gruveutstyr, samt under forskningsarbeid.

Essensen av metoden er å bestemme styrkekoeffisienten, som er proporsjonal med forholdet mellom arbeidet som brukes på steinknusing og den nydannede overflaten under knusingen, estimert ved det totale volumet av partikler mindre enn 0,5 mm i størrelse.

1. PRØVETAKING

1. PRØVETAKING

1.1. Prøvetaking - i henhold til GOST 21153.0-75.

2. UTSTYR OG MATERIALER

2.1. For å bestemme styrken til bergarter, bruk:

en innretning for å bestemme styrken til POC (se tegning), bestående av et glass 1, en rørformet slagdriver 2 satt inn i den, inne i hvilken en vekt 3 som veier 2,4 ± 0,01 kg med et håndtak 4 bundet til vekten med en snor er fritt plassert. Den rørformede peledriveren har hull i den øvre delen som pinner 5 settes inn i, noe som begrenser løftingen av vekten. Enhetssettet inkluderer en volummåler bestående av et glass 6 og et stempel 7 med en måleskala med et leseområde fra 0 til 150 mm langs sin lengdeakse;

sikt med netting N 05 i henhold til GOST 6613-73 for sikting av stein etter knusing.

Tegning

3. FORBEREDELSE TIL TESTEN

3.1. Den valgte steinprøven deles med en hammer på et solid underlag for å få stykker som måler 20-40 mm. Fra det knuste materialet tas 20 prøver på 40-60 g hver.

3.2. Antall vektdråper på hver prøve settes når de første fem prøvene knuses.

3.3. Hver prøve knuses separat i et glass med en vekt som faller fra en høyde på 60 cm. Antall dråper av vekten tas avhengig av bergartens forventede styrke, vanligvis fra 5 til 15 dråper for hver prøve.

Merknader:

1. For svært myke bergarter kan antall dråper reduseres til 1, og for svært harde bergarter - økes til 30.

2. Ved knusing må et glass med en rørformet slagdriver settes inn på en stiv, massiv base: armert betong eller asfaltgulv, stålplate (som veier minst 20 kg, ca. 10 cm tykk).


(Endret utgave, endring nr. 1).

3.4. Riktigheten til den valgte testmodusen overvåkes etter sikting av de første fem knuste prøvene på en sil inntil frigjøringen av undersikteproduktet stopper og volumet måles i en volummåler. Når en søyle av finstoff oppnås med en høyde på 20-100 mm på stempelskalaen, lagres antall dråper for hver prøve for de resterende femten prøvene. Med mindre eller større høyde på finstoffsøylen i volummåleren justeres antall dråper henholdsvis oppover eller nedover.

4. UTFØRELSE AV TESTEN

4.1. De resterende femten prøvene knuses i enheten sekvensielt i den etablerte testmodusen: med et konstant antall vektfall og løftehøyden på vekten er 60 cm.

4.2. Etter å ha knust hver femte prøve, siktes de på en sikt, undersiktens produkt av sikten helles i en volummåler, høyden på søylen med finstoff måles med et stempel og registreres.

(Endret utgave, endring nr. 1).

5. BEHANDLING AV RESULTATER

5.1. Bergstyrkekoeffisienten () beregnes ved hjelp av formelen

der 20 er en empirisk numerisk koeffisient som gir generelt aksepterte verdier for styrkekoeffisienten og tar hensyn til arbeidet som er brukt på knusing;

- antall vektreduksjoner ved testing av ett trekk;

- høyde på finfraksjonskolonnen i volummåleren etter testing av fem prøver, mm.

5.2. Det aritmetiske gjennomsnittet av resultatene av fire bestemmelser tas som det endelige testresultatet.

(Endret utgave, endring nr. 1).



Teksten til dokumentet er verifisert i henhold til:
offisiell publikasjon
Fjellsteiner. Metoder for fysiske tester: Lør. GOST. -
M.: Standards Publishing House, 1982

Protodyakonov hadde til hensikt å bruke en slik klassifisering som grunnlag for å vurdere arbeidskraften til en arbeider i gruvedrift av kull og malm, og for rasjonering av arbeidskraft. Han mente at med en hvilken som helst metode for steinødeleggelse og metode for utvinning, er det mulig å evaluere bergarten med den gjennomsnittlige utvinningskoeffisienten. Hvis en av de to bergartene er mer arbeidskrevende å ødelegge, for eksempel ved eksplosjonsenergi, vil bergarten være sterkere under enhver prosess med ødeleggelse, for eksempel av en skurtreskertann, en hakke, et borblad hode under boring osv.

Ved utvikling av en slik skala vil M.M. Protodyakonov introduserte konseptet festning stein. I motsetning til det aksepterte konseptet styrke av et materiale vurdert av en av typene av dets spenningstilstand, for eksempel midlertidig motstand mot kompresjon, spenning, torsjon, etc., lar styrkeparameteren deg sammenligne bergarter med hensyn til kompleksiteten til ødeleggelse og utvinning. Han mente at ved hjelp av denne parameteren er det mulig å evaluere totaliteten av spenninger av forskjellig natur som virker under ødeleggelsen av en stein, som for eksempel under ødeleggelse av en eksplosjon. Protodyakonov utviklet en skala for bergstyrkekoeffisienten. En av metodene for å bestemme denne koeffisienten var å teste en steinprøve for trykkfasthet i kg/cm2, og verdien av koeffisienten ble bestemt som en hundredel av strekkfastheten.

Denne metoden korrelerer ganske godt med styrkeskalaen foreslått av M.M. Protodyakonov for bergarter med forskjellige styrker i kullformasjonen, bergarter med middels styrke, men er av liten nytte når man skal bestemme styrkekoeffisienten til svært sterke bergarter ved bruk av denne metoden. Styrkeskalaen er begrenset med en faktor på 20, dvs. bergarter med en midlertidig trykkstyrke på 2000 kg/cm2, og for dreneringsbasalt, for eksempel, er denne parameteren 3000 kg/cm2. Imidlertid, i Sovjetunionen styrkeskalaen M.M. Protodkonov ble mye brukt for å vurdere kompleksiteten til steinødeleggelse og brukes fortsatt den dag i dag. Det er praktisk for den relative vurderingen av styrken til en bergart under dens ødeleggelse ved hjelp av boring og sprengning. Metoden for relativ vurdering av en bergart etter styrke og arbeidsintensitet under dens ødeleggelse har, som mange har bemerket, ulemper i utlandet, men teknisk litteratur kan ikke klare seg uten Sovjetunionen og Russland. Bergstyrkekoeffisienten i henhold til M.M. Protodyakonov i SI-systemet beregnes med formelen: fcr = 0,01 constr, hvor con er den enaksede trykkstyrken [MPa].

Boring- prosessen med å konstruere en sylindrisk gruveåpning - en brønn, et hull eller en gruvesjakt - ved å ødelegge steiner i overflaten, utføres som regel i jordskorpen, sjeldnere i kunstige materialer (betong, asfalt; , etc.). I noen tilfeller inkluderer boreprosessen å feste veggene til brønner (vanligvis dype) med foringsrør og pumpe sementmørtel inn i det ringformede gapet mellom rørene og veggene til brønnene.

Godt: en mine som arbeider med sirkulært tverrsnitt, boret fra jordoverflaten eller fra en underjordisk arbeider uten menneskelig tilgang til ansiktet i en hvilken som helst vinkel mot horisonten, hvis diameter er mye mindre enn dens dybde. Brønner bores ved hjelp av spesielt boreutstyr. I henhold til deres formål er brønner delt inn i: leting, produksjon, injeksjon, hjelpe, spesial, sprengning, støtte, parametrisk og prospektering. Hull: en kunstig sylindrisk fordypning i et fast medium (bergart) med en diameter på opptil 75 mm og en dybde på opptil 5 m. De lages og brukes til å plassere ladninger under sprengningsoperasjoner, for å installere ankerstøtte, injisere vann eller sement i. den omkringliggende bergmassen mv.

Klassifisering av boremetoder. I henhold til arten av steinødeleggelse er boremetodene som brukes, delt inn i: mekanisk - boreverktøyet påvirker fjellet direkte, ødelegger det, og ikke-mekanisk - ødeleggelse skjer uten direkte kontakt med fjellet fra kilden til støt på den ( termisk, eksplosiv, etc.).

Mekaniske boremetoder er delt inn i rotasjon og slag (samt roterende slag og slag-roterende). Ved rotasjonsboring blir berget ødelagt på grunn av rotasjonen av verktøyet presset til bunnen. Avhengig av styrken til fjellet brukes et skjærende fjellskjærende boreverktøy under rotasjonsboring; diamant boreverktøy; skuddbiter som ødelegger stein ved hjelp av skudd. Slagboringsmetoder er delt inn i: slagboring eller slagboring (boring med roterende hammere, inkludert nedsenkbare bor, slagtau, stang, etc., der rotasjonen av verktøyet utføres i øyeblikket mellom slagene av verktøy i ansiktet); slag-rotasjon (med pneumatiske og hydrauliske hamre nede i hullet, samt boring med roterende hamre med uavhengig rotasjon, etc.), der slag påføres et kontinuerlig roterende verktøy; rotasjonsslag, der det skjærende boreverktøyet er under høyt aksialtrykk i konstant kontakt med fjellet og ødelegger det på grunn av rotasjonsbevegelse langs overflaten og periodisk påførte slag mot det. Destruksjon av bergarter i bunnen av en brønn utføres over hele området (fastbunnsboring) eller langs det ringformede rommet med kjerneuttak (kjerneboring). Fjerning av destruksjonsprodukter kan være periodisk ved hjelp av en bailer og kontinuerlig med skruer, vridde stenger eller ved å tilføre gass, væske eller løsning til ansiktet. Noen ganger er boring delt inn i henhold til type boreverktøy (snegl, stang, diamant, vals, etc.); etter type boremaskin (perforering, pneumatisk perkusjon, turbin, etc.), etter metode for boring av brønner (skrå, klynge, etc.). Boreutstyr består hovedsakelig av boremaskiner (borerigger) og fjellskjærende verktøy. Blant ikke-mekaniske metoder har termisk boring blitt utbredt for boring av sprengningshull i kvartsholdige bergarter, og det arbeides med å innføre sprengningsboring.