Электрические и магнитные свойства.

Вспомнить электричество: электрический ток - это упорядоченное, направленное движение заряженных частиц. Сопротивление движению зарядов определяется по формуле: , (21)

где ρ - удельное электрическое сопротивление. По величине его породы подразделяются на проводники - ρ<10 ом·м, полупроводники - ρ=10² - 10⁷ и диэлектрики .

Если поместить диэлектрик в электрическое поле, то происходит поляризация диэлектрика: смещение зарядов. Уяснить механизм поляризации: электронной, ионной, дипольной и др. Относительная диэлектрическая проницаемость как мера поляризации пород.

Уяснить явление пьезоэффекта. Это возникновение разноименных зарядов на противоположных гранях кристаллов или пластин при их деформировании. Пьезоэффект прямой и обратный.

Вещества пьезоэлектрики: кварц, турмалин, сегнетова соль, цирконат-титанат свинца, титанат бария.

Магнитные характеристики пород: магнитная проницаемость, намагниченность, коэрцитивная сила, точка Кюри, магнитострикция. Усвоить подразделение пород на диа-, пара- и ферромагнетики. В собственном смысле магнитные свойства проявляются только у ферромагнитных пород. Такие свойства им придают минералы железа, никеля и кобальта.

Обратить внимание на использование электрических и магнитных свойств пород при поисках и разведке полезных ископаемых. На этом основаны электроразведка и магниторазведка, в процессе которых обнаруживаются и затем изучаются аномалии электрических и магнитных полей.

Контрольные вопросы.

1. Как подразделяются породы по электропроводности?
2. На какие группы подразделяются породы по магнитным свойствам?
3. Что такое коэрцитивная сила и точка Кюри?
4. Как использовать явление пьезоэффекта для измерения напряжений и деформаций?
5. Что такое магнитострикция?
6. Каким породам свойственна поляризация?
7. Назовите магнитные минералы.

Радиоактивные свойства.

Радиоактивные(радиационные или ядерно-физические) свойства характеризуются естественной радиоактивностью и поглощением.

Уяснить виды излучения: α - частицы, β - частицы, γ - лучи. Знать радиоактивные элементы и изотопы. Знать для чего изучаются эти свойства. С одной стороны, скопления радиоактивных минералов представляют промышленный интерес для ядерной энергетики, с другой стороны излучения представляют большую опасность для человека.

Иметь представление об интенсивности излучения, периоде полураспада, поглощенных дозах. Уяснить, что особую опасность представляют собой газообразные радиоактивные изотопы: радон, торон и актинон. Они встречаются даже на месторождениях не радиоактивных руд. Иметь представление об элементарных правилах радиационной безопасности.

Контрольные вопросы.

1. Что представляют собой α - и β - частицы?
2. Что такое естественная радиоактивность?
3. Дать определение периода полураспада, привести примеры.
4. Чем объясняется высокая проникающая способность γ - излучения?
5. В каких единицах измеряется интенсивность излучения?

Контрольные задания.

Самостоятельная работа студентов заключается в решении двух контрольных заданий, охватывающих основные разделы курса. Каждое задание состоит из пяти задач.

Исходные данные задач приведены в соответствующих таблицах, по вариантам. Номер решаемого варианта определяется последней цифрой номера зачетной книжки. При выполнении заданий необходимо придерживаться следующих правил:

1. Студент выполняет задание по своему варианту.
2. Контрольное задание выполняется в отдельной тетради. На обложке тетради разборчиво указывается фамилия студента, его инициалы, номер зачетной книжки, даты отсылки работы в институт и обратный почтовый адрес.
3. Условие задачи следует записывать полностью с исходными данными соответствующими решаемому варианту.
4. Решение задачи описывается подробно в символьной и цифровых записях. Внимание! Работа, выполненная не по своему варианту, не засчитывается.

Задание I.

I.1. Два цилиндрических образца породы массами m₁ и m₂, диаметрами d₁ и d₂ и длинами и (табл.I), обладают одинаковой плотностью минеральной фазы. Определить как отличаются показатели их пористости П₁ и П₂(П₁>П₂ или П₁<П₂).

Таблица 1

Показатели	Вариант
m1,кг	0,058	0,077	0,17	0,107	0,157	0,083	0,155	0,044	0,164	0,049
m2,кг	0,077	0,141	0,084	0,133	0,183	0,046	0,151	0,074	0,043	0,033
d1, см	3,60		5,5	3,6	4,2	3,6	5,5	3,6	5,5
d2, см			3,6		5,5		5,5	4,2	3,6
, см	2,5	2,2			4,2			1,5	2,5	1,5
, см		3,6			3,6	1,5	2,5			1,2

 

I.2. Определить количество вагонеток n, емкостью V, необходимых для перевозки руды отбитой из блока размерами , если известны объемная плотность ρ_о и насыпная плотность ρ_н руды (табл.2). Коэффициент наполнения вагонеток принять равным 0,9.

Таблица 2.

Показатели	Вариант
V,м3		1,3	1,2	1,5	0,8	1,8		2,2	1,2	0,8
a*b*c,м	10*10*5	20*5*10	30*5*5	15*5*5	15*10*2	5*10*10	7*4*10	6*3*5	5*10*4	5*5*5
, кг/м3
pн, кг/м3

 

I.3. В бадью емкостью V нагружена порода массой m. После наполнения бадьи водой общая масса груза составила m₁(табл. 3). Приняв в расчетах коэффициент наполнения бадьи водой и породой равным 0,7 и плотность воды 1000 кг/м³, определить объемную и насыпную ρ_н плотность породы.

Таблица 3.

Показатели	Вариант
V,м3		0,75		0,75		1,5		1,5
m,кг
m1,кг

 

I.4. Определить коэффициент Пуассона ν и модуль упругости E породы, если при одноосном растяжении образца длиной l и диаметром d, силой F наблюдалось возрастание длины на Δl и уменьшение диаметра на Δd. Данные для расчета приведены в табл.4.

Таблица 4.

Вариант	Порода	Показатели
F, кН	l, см	Δl·10-5,м	d, см	Δd·10-5,м
	Гранит	31,5		2,55		0,51
	Мрамор	47,2		3,6		0,65
	Габбро			3,9	3,6	0,28
	Известняк	70,5			4,2	2,2
	Доломит	52,1		3,5	4,2	0,6
	Базальт	24,1		3,15	4,2	0,14
	Песчаник	96,8			4,6
	Глинистый сланец	34,5		4,15	5,5	1,3
	Каменная соль	49,6			5,5	4,3
	Песчаник кварцевый	37,3		6,4	4,2	0,24

 

I.5. Определить, через какое время (t) после взрыва скважинного заряда будет зарегистрирован сигнал от распространения, в нетрещиноватом массиве, продольной акустической волны датчиком, установленным на расстоянии 270м. Для решения использовать результаты вычислений задач I.3. и I.4.

Задание II.

II.1. Определить коэффициент крепости породы f и пределы прочности на сжатие σ_сж и растяжение σ_р, если при испытании цилиндрических образцов диаметром d и длиной l получены следующие значения разрушающих нагрузок (табл. 5):

- при сжатии на торцевые поверхности – F₁;

- при сжатии по образующим – F₂.

При необходимости в расчеты ввести поправочный коэффициент, учитывающий размеры образца.

Таблица 5.

Показатели	Вариант
d.мм
l, мм
F1, кH
F2, кH

II.2. Построить участок паспорта прочности горной породы, и определить величину сил сцепления породы (С), и коэффициент внутреннего трения tgφ, используя результаты решения задачи II.1.

II.3. Экспериментально определена зависимость буримости ударно-поворотным способом от прочности пород на сжатие. Получены следующие данные:

Буримость, мм/мин: 90 206 117 81 66 35

Предел прочности при сжатии, МПа 120 50 96 143 174 205

Построить корреляционный график зависимости этих показателей. Определить часовую производительность перфоратора в породах с коэффициентом крепости f₁; f₂; f ₃ (табл. 6), считать коэффициент использования машины во времени равным 0,6.

II.4. При вращательном бурении одного метра шпура, износ резца составил m₁ грамм или n₁ % (табл.7). Определить проходку на резец L и потерю массы твердого сплава инструмента m₂ при бурении в тех же породах, считая, что допустимый износ резца 30%.

Таблица 6.

Показатели	Вариант
f1	4,5	3,4	7,5	14,3	11,3		11,5	9,4	19,3	8,6
f2	7,9	6,1	11,2	11,4	16,8	14,3	9,7	6,5	14,1	12,4
f3			9,3	6,5	19,5	18,6	13,2	11,2	10,5	16,1

Таблица 7.

Показатели	Вариант
m1,г	0,12	0,17	0,09	0,07	0,1	0,08	0,11	0,14	0,12	0,1
n1, %	1,2	0,9	1,5		1,8	1,4		1,2	1,1	1,5