Способ испытания горных пород на прочность (его варианты)

СОЮЗ СОВЕТСНИХСО 14 ИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН НИЕ ИЗОБРЕТЕН У АВТОРСК кЪ злов нормальды со путем менее танов- образца етельство 42, 1975 1 х пород п зрушение ами. М., 42 (прото оходагреНау-.тип),.1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Ордена Октябрьи ордена Трудовогоинститут горного дкого(56) 1. Авторское свидФ 715967, кл, 6 01 М 32. Разрушение горнческими комбайнами. Ргированными инструменка", 1977,6, с. 4 1 ской Революции Красного знамениела им. А.А.Скочинс(54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОДНА ПРОЧНОСТЬ (ЕГО ВАРИАНТЫ).(5) 1. Способ испытания горных пород на прочность, включающий приложение фиксированной нагрузкино к поверхности образца поросвободными боковыми сторонамиодновременного вдавливания недвух инденторов с шагомих уски Ф до момента отделения отчасти породы, о т л и ч а ю щ и й -с я тем, что, с целью повышенияточности 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 1,5 Ы - 73 при шагеинденторов +(7 - 8)0, где ивмаксимальный поперечный размер индеторов12Способ 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 час 104271ти породы, о т л и ч а ю щ н й с я тем, что, с целью повышения точности определения прочности породы при сдвиге, расстояние от плоскости образца до плоскости инденторов выбирают 9,5 с в о 1 при шаге инденторов1Изобретение относится к горной промышленности, а именно к определению свойств горных пород как сред, разрушаемых исполнительными органами добычных и проходческих ком 5 байнов. 20 Известен способ испытания горныхпород на прочность, заключающийся воценке сопротивляемости пород статическому откалыванию путем вдавлива- Ония одиночного инструмента в видеиндентора в торцовую поверхность образца породы прямоугольного сечениясо свободными его боковыми сторонамидо момента отделения от него части 15породы, при этом индентор устанавливают на расстоянии ь от торца поверхности, превышающем максимальный поперечный размер индентора не менее,чем в 1,5 раза 1 3.Недостатком такого способа является низкая точность определенияпрочности пород при применении одиночного инструмента для разрушениягорных пород статическим откалыванием 35Наиболее близким техническим решением к изобретению является способиспытания горных пород на прочность,включающий приложение фиксированнойнагрузки нормально к испытуемой поверхности образца породы со свободными боковыми сторонами путем одновременного вдавливания не менее двухинденторов, расположенных с шагом ихустановки т до момента отделенияот образца части породы 2 ,Недостатком известного .способаявляется то, что он не позволяет оценить возможную эффективность применения групповых инструментов в процессе разрушения пород при сдвиге иотрыве (статическом откалывании),2Цель 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 - 73 при шаге инденторов 1 = (7 - 8)д, где 3 - максимальный поперечный размер инденторов.Кроме того, расстояние от плоскости образца до плоскости инденторов выбирают 0,5 Ы - д при шаге инденторов 1 =(3 - 5)д , где д - максимальный поперечный размер инденторов.На фиг. 1 и 2 показана схема реализации способа испытания горных пород на прочность с двумя циклами испытаний.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, кото- рые зафиксированы в патроне 4, позволяющем изменять шаг инденторов. Вдавливание инденторов производят в плоскости 5, проходящей через продольные их оси и расположенной парал 11104271 4 100 " Ь2 где Э - показатель эффективности применения групповых инструментов, %,и - число опытов на одном образце горной породы.Необходимое число опытов л устанавливают по величине характерногодля данного типа пород коэффициентавариации, воспользовавшись обычнойформулой математической статистикиК,1 варОпгде К,Р - коэффициент вариации, %;К в - допустимая ошибка, %нормированное отклонение,принимаемое в зависимости от задаваемой надежности Н результатов испытаний (табл. 1)Для относительно однородных породцелесообразно принимать значенияН = 0,9 - 0,95, для неоднородных 0,8и даже 0,75. Обычный диапазон длязначения К Оп = 10-15%.В табл. 2 приведены результатыиспытаний горных пород на прочностьдля оценки эффективности применения 3 лельно одной из боковых сторон 6 образца на расстоянии с 1 от этой же бо" ковой стороны. Вдавливание производят до момента отделения от образца асти породы 7 с фиксацией при этом ,1 агрузкМ Р.Во втором цикле испытаний (фиг.2) вначале Производят первичное вдавливание одиночного индентора с теми же геометрическими параметрами и на таком же расстоянии д 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 (отцентра откола, полученного в результате первичного вдавливания), производят вторичное вдавливание этого же индентора до момента отделе ния части породы 9 с фиксацией разрушающей нагрузки Р .Величина показателя эффективности применения групповых инструментов оценивается по формулев 15 20 25 0 35 40 45 50 55 групповых (спаренных) инструментов в процессе разрушения пород отрывом (оптическим откалыванием).Диаметр инденторов с 1 составляет 3 мм, т.е. такой, который обычно применяется в практике для испытания пород на контактную прочность. Расстояние д принимается равным 5 с 3 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 содиночным вдавливанием инденторов сточки зрения снижения усилий наблюдается при шаге установки спаренныхинденторов 1 = Я . Снижение усилийпри одновременном вдавливании инденторов обусловлено сложением полейнапряжений от каждого индентора обусловлено сложением полей напряженийот каждого индентора при определенных значениях соотношенияи 3В табл, 3 приведены аналогичные данные, полученные при значенияхравных 2 с 1, 33, 4 о 1, бс и 7 д,В табл, 4 и 5 приведены результатыиспытаний пород на прочность дляоценки эффективности применения групповых инструментов при разрушенииих сдвигом,В данных опытах диаметр цилиндрических инденторов составляет 3,0 мм,а расстояние а равняется 0,53 или1,5 мм, т,е. такое, которое обычноприменяется в практике для оценкисопротивляемости пород разрушениюсдвигом.Анализ данных 8 табл. 4 показывает, что эффективность одновременноговдавливания групповых (спаренных)инденторов по сравнению с вдавливанием одиночными инденторами с точкизрения снижения усилий наблюдаетсяприе 5 с.Аналогичные данные получены длярасстояния а =Ф,т.е. 3 мм (табл.5).Применение предложенного способа.испытаний горных пород на прочностьпозволяет количественно оценить эффективность применения групповых инструментов прй разрушении пород сдвигом и отрывом и повысить определения прочности пород при сдвиге на25-30%.-"т 27 5 1210 990 бли нного вдавливания двух инденторовначениях а , мм ктиность одновр при следующих аименованиеороды известия 17 Мра Оэ 68 Оф 70 Оэ 75 Оэ 80 Оэ 85 Ов 90 Ов 85 Оь 955 0990110427 1 Таблица 4 Среднее усилие .сдвига, кг ДиаметринНаименованиепороды Р +Р Р 3 2 дентора д,мм 242 177 419 252 247 499 245 230 475 35 24 59 36 40 76 40 30 70 30 1,5 Известняк 394 6 465 : 19 428 10 3,0 1,5 14 3,0 15 21 1,5 3,0 Мрамор 61 3,0 14 20 1,5 3,0 21 Т а б,л и ц а 5 Эффективность одновременного вдавливания двухинденторов Э, Х, при следующих значениях а, мм Наименованиепороды 3,0 1,5 19 Известняк 20 20 Мрамор 22.г тавитель Н.Якимовичред М,Кузьма Корректор О,актор А. Крзориз Т Заказ 5176/ Подписи Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектна Тираж 565 ВНИИПИ Государстве по делам йзобрет 113035, Москва, Ж, ого комитета СССРий и открытийаушская наб., д.