Примерная тематика лабораторных работ.

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Им. С. Орджоникидзе

Физика горных пород

 

 

Составители: доцент В.В. Чубаров, доцент А.П. Карпиков

 

Программа, методические указания, контрольные задания для студентов заочного обучения специальности 130203 «Технология и техника разведки месторождений полезных ископаемых».

Рабочая учебная программа курса «Физика горных пород» составлена на 72 учебных часа, из которых 53 часа отводится на самостоятельную работу. Поэтому в методических указаниях даются объяснения наиболее трудных для усвоения разделов, а также составлены контрольные вопросы и контрольные задания.

Может быть использована также студентами специальности «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых»

 

Москва 2012г.

 

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ. ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ.

1.1. Целью преподавания данной дисциплины является освоение студентами комплекса знаний о горно-технологических свойствах горных пород, влиянии их на технологию разведки и разработки месторождений и овладение методами определения важнейших характеристик.

1.2. Задачами изучения дисциплины являются:

- исследование комплекса основных свойств характерных типов пород;

- изучение влияния различных физических полей, а также минерального состава и строения пород на их характеристики;

- формирование у студентов навыков решения горно-технологических задач на основе изучения и всестороннего учета этих характеристик.

1.3. Перечень дисциплин, усвоение которых необходимо для изучения данной дисциплины: высшая математика, физика, сопротивление материалов, цикл геологических наук.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА.

2.1. Введение. Понятие о горных породах, о горных выработках, о горных работах. Общие сведения о свойствах пород, горно-технологические свойства. Группы характеристик: физико-технические, деформационные, прочностные, горно­технические, теплофизические, электромагнитные, радиоактивные.

2.2. Методика проведения экспериментов. Понятие о свойствах массива и образцов, изменчивость свойств горных пород в различных точках. Необходимость проведения серии экспериментов. Требования к отбору проб, изготовление образцов, понятие об образцах правильной и неправильной формы. Методика обработки результатов экспериментов: среднее арифметическое значение, среднее квадратичное отклонение, коэффициент вариации.

2.3. Физико-технические свойства пород. Объемная плотность и плотность минерального скелета пород. Учет этих характеристик при различных операциях в горном деле. Методы определения плотности, применяемое оборудование.

Характеристика разрыхленных и рыхлых пород: насыпная плотность, коэффициент разрыхления, угол естественного откоса, гранулометрический состав. Методы определения.

Пористость и трещиноватость пород. Влияние этих характеристик на прочностные и другие свойства. Классификация пород по трещиноватости. Виды пористости. Методы определения пористости и трещиноватости.

Влажность, льдистость, проницаемость пород.

2.4. Деформационные свойства. Понятие о деформациях, виды деформаций. Упругие и неупругие деформации, закон Гука. Характеристики упругих свойств: модуль упругости, модуль сдвига, модуль объемного сжатия, коэффициент Пуассона. Определение статического модуля упругости и коэффициента Пуассона с использованием ультразвуковой аппаратуры.

Пластические свойства пород. Коэффициент пластичности, методы его

определения.

Реологические характеристики пород: ползучесть, релаксация напряжений, длительная прочность.

2.5. Прочностные свойства. Понятие о прочности. Прочностные характеристики: пределы прочности при сжатии, растяжении, изгибе, сдвиге. Методы определения прочностных характеристик. Масштабный эффект, влияние других факторов на прочностные показатели.

Прочность пород при объемном нагружении, теории прочности, теория прочности Мора, паспорт прочности и методика его построения.

Прочность пород при динамическом нагружении, энергоемкость разрушения.

2.6. Горно-технические характеристики. Понятие о горно-технических характеристиках. Крепость горных пород, коэффициент крепости проф. М.М. Протодьяконова, классификация пород по крепости. Методы определения коэффициента крепости: по величине предела прочности на одноосное сжатие и методом толчения.

Абразивность горных пород, виды абразивного износа. Влияние различных факторов на абразивность. Методы определения абразивности в лабораторных и производственных условиях. Классификация пород по абразивности.

Буримость пород, методы определения, стандартные условия проведения экспериментов, классификация пород по буримости.

Взрываемость, дробимость, твердость, вязкость горных пород.

2.7. Тепловые свойства. Понятие о тепловых свойствах, их характеристики: теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность, тепловое расширение, превращение минералов, плавкость, теплостойкость, морозостойкость.

2.8. Электромагнитные свойства. Поляризуемость горных пород. Электропроводность; проводники, полупроводники, диэлектрики. Намагниченность пород; диа-, пара-, ферромагнетики. Использование электромагнитных свойств пород при поисках и разведке.

2.9. Радиоактивные свойства. Естественная радиоактивность. Радиоактивные элементы и изотопы. Виды излучений, их характеристики. Влияние излучений на организм человека, защита от излучений. Использование радиоактивности при поисках и разведке.

ПРИМЕРНАЯ ТЕМАТИКА ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ.

1. Определение объемной плотности, плотности минерального скелета и пористости.

2. Определение статического модуля упругости и коэффициента Пуассона.

3. Определение скорости продольных волн и динамического модуля упругости.

4. Определение пределов прочности на сжатие, растяжение, построение паспорта прочности пород.

5. Определение твердости. 6. Определение абразивности.

ЛИТЕРАТУРА.

4.1. Карпиков А.П., Чубаров В.В., Чирков А.В. “Свойства минералов и пород”. – М.: “ЩИТ-М”. 2007.

4.2. Грабчак Л.Г. и др. Горноразведочные работы. М. Высшая школа. 2003.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ.

5.1. Введение. Обратить внимание на классификацию горно-технологических свойств и основные характеристики для каждой группы свойств.

5.2. Методика проведения экспериментов. Различие между породным массивом, горной породой и образцом; породный массив - это совокупность пород, находящихся в условиях естественного залегания; горная порода - единичная составляющая массива; образец - извлеченный из массива кусок горной породы, на который уже не действуют физические поля, характерные для породного массива.

Изменчивость свойств породы требует проведения экспериментов сериями для получения достоверных результатов. Уяснить различие между образцами правильной и произвольной формы. Первые дают наиболее надежные, точные, достоверные результаты, но они требуют больших затрат труда на изготовление. При знакомстве с методикой проведения и обработкой результатов экспериментов обратить внимание на необходимость использования таких понятий, как среднее квадратичное отклонение и коэффициент вариации, ибо среднее арифметическое недостаточно полно характеризует исследуемую величину.

Контрольные вопросы.

1. Чем вызывается различие единичных значений при проведении испытаний серии образцов одной и той же породы?

2. Является ли среднее квадратичное отклонение размерной величиной?

3. Назовите группы горно-технологических свойств.