- •Физика горных работ
- •Строение и состав миниралов и г.П. Параметры строения пород
- •Пористость горной породы общая и эффективная. Подразделения пор по происхождению, величине и форме.
- •Основные типы горной породы. Силы структурных связей между частицами пород
- •Горная порода как объект разработки. Породный массив, г.П. В массиве , образец.
- •6. Физико-технические свойства пород. Базовые физико-технические параметры.
- •Физические процессы горного производства
- •8. Принципы обобщенной классификации горных пород по физическим свойствам.
- •9. Плотностные свойства горных пород.
- •10. Плотность минеральной фазы горных пород,
- •12. Виды воды в горных породах. Влажность, влагоемкость, коэффициент водонасыщенности, водоотдача.
- •13. Перемещение жидкости и газов в породах. Коэффициенты проницаемости, фильтрации.
- •14. Напряжение и деформации в породах
- •15 Упругие свойства г.П
- •16. Влияние состава и строении пород на их упругие свойства.
- •17. Пластические свойства породы
- •18. Реологические свойства пород. Ползучесть. Релаксация напряжения
- •19. Прочность и разрушение горной породы. Влияние дефектов на прочность. Уровни разрушения пород
- •20. Теория хрупкого разрушения породы
- •21. Кинетическая теория разрушения. Длительная прочность.
- •22. Теория прочности Мора. Паспорт прочности пород.
- •24. Влияние минерального состава и строения пород на их прочность
- •25. Акустические свойства горных пород
- •27. Горно-технологические свойства породы
- •28. Крепость горных пород.
- •29. Хрупкость и пластичность пород.
- •30. Твердость горной породы. Методы ее определения.
- •31. Вязкость и дробимость пород, методы определения.
- •32.Абразивность горной породы
- •33. Взрываемость г.П.
- •34. Буримость горных пород. Показатели трудности бурения.
- •35. Теплопроводность пород. Типы теплопроводности.
- •36. Температуропроводность пород. Уравнение объемного теплового потока. Теплоотдача и теплопередача пород.
- •37 Теплоемкость пород
- •38. Влияния состава и строения пород на их теплоемкость и температуропроводность
- •39.Тепловое расширение . Коэффициенты линейного и объемного теплового расширения пород.
- •40. Термические напряжения в горных породах.
- •41. Электрическая поляризация. Виды поляризации
- •42. Диэлектрическая проницаемость
- •43. Электрическая проводимость горной породы
- •44. Диэлектрические потери в г.П.
- •46. Магнитные свойства горных пород
- •47. Подразделение горных пород по магнитным свойствам
- •48 Остаточная намагниченность и коэрцитивная сила ферримагнитных горных пород
- •49. Радиационное свойства горных пород
- •52.Рыхлые горные породы
- •54.Гранулометрический состав рыхлых пород.
- •55. Методы определения гранулометрического состава пород.
- •57 Насыпная плотность рыхлых пород. Коэффициент разрыхления пород.
- •58 Угол естественного откоса рыхлых пород
- •59. Работа разрушения горных пород
- •60. Показатели трудности разрушения горных пород
38. Влияния состава и строения пород на их теплоемкость и температуропроводность
Теплоемкость не зависит от того, в каком состоянии находится порода – аморфном или кристаллическом. Так же не зависит и от зернистости , слоистости и т.д.
Зависимость теплоемкости от пористости обусловлена знач. Величин с воздуха и минерала. С увеличением плотности температуропроводность пород незначительно уменьшается
39.Тепловое расширение . Коэффициенты линейного и объемного теплового расширения пород.
Коэффициенты линейного (aL) и объёмного (aV) расширения характеризуют изменение размеров породы при нагревании:
αL= dL/dT*L, αv=dV/dT*V
Теплоёмкость пород зависит от минералогического состава пород и не зависит от строения и структуры минералов. Удельная теплоёмкость увеличивается при уменьшении плотности породы и растёт с увеличение температуры и влажности в пределах 0,4-2 кДж/(кг?К).
Теплопроводность и температуропроводность пород очень низки по сравнению с металлами. Поэтому для прогрева призабойных зон требуется очень большая мощность нагревателей. Вдоль напластования теплопроводность выше, чем поперёк напластования на 10-50%.
Коэффициенты линейного и объёмного расширения изменяются в зависимости от плотности породы аналогично теплоёмкости. Наибольшим значением коэффициентов расширения обладает кварцевый песок и другие крупнозернистые породы.
Коэффициент линейного расширения пород уменьшается с ростом плотности минералов.
40. Термические напряжения в горных породах.
Термические напряжения в горных породах возникают за счет либо неоднородного нагрева породы, либо различия в значениях коэффициентов теплового расширения и упругих свойств слагающих породу минералов и агрегатов.
Так, если представить стержень длиной I, свободное расширение которого невозможно, то при его нагреве на AT в нем возникнут термические напряжения сгт, равные напряжениям, необходимым для сжатия удлинившегося стержня до первоначальных размеров.
41. Электрическая поляризация. Виды поляризации
При наложении на породу электрического поля в ней происходит смещение внутренних связанных зарядов — сдвижение центров положительных и отрицательных зарядов в кристаллах таким образом, что на поверхности породы появляются неуравновешенные связанные заряды. Эти заряды создают электрическое поле, направленное противоположно внешнему полю и ослабляющее его. Это явление называется поляризацией породы. Вектор поляризации — суммарный электрический момент единицы объема диэлектрика. Формально поляризацию можно представить как разность между истинной электрической индукцией поля и электрической индукцией, этого же поля в вакууме Dо, при Е=соnst:
Р=D-Dо
Таким образом, ε — это мера поляризации породы; действительно, если Р = 0, то ε = 1:
Поляризация происходит только за счет смещения (или поворота) связанных зарядов.
В роли связанных зарядов могут выступать как атомы и ионы кристаллической решетки с гомео- и гетерополярной связью, так и целые объемы породы, оказавшиеся в особых структурных условиях.
В зависимости от механизма поляризации и частиц, участвующих в поляризации, выделяют четыре вида поляризации.
1. Электронная поляризация РЭ возникает при воздействии внешнего поля в атомах в результате смещения электронных орбит относительно положительно заряженных
Возникший электрический диполь может быть охарактеризован дипольным моментом — вектором, направленным от отрицательного заряда диполя к положительному и численно равным произведению заряда полюса диполя Q на расстояние между полюсами :
Р=QT
Электронной поляризацией обладают все атомы и молекулы; она является наиболее быстрым видом поляризации (возникает, за время 10-15 сек).
2. Ионная поляризация Ри образуется за счет смещения в электрическом поле ионов или частей кристаллических решеток с гомеополярной (ковалентной) связью. При этом под действием напряжения сдвигаются уже не электроны, а положительные и отрицательные ионы. Величина ионной поляризации также прямо пропорциональна величине внешнего поля, скорость ее установления несколько меньше, чем электронной, и составляет 10-14 - 10-12 сек.
3. Дипольная ориентационная поляризация РД наблюдается при наличии в породах полярных связей ионов; в этом случае каждая молекула с момента своего возникновения уже имеет некоторый дипольный момент, не зависящий от напряженности внешнего поля. Однако в некотором объеме породы из-за хаотического расположения молекул суммарный дипольный момент при отсутствии внешнего поля равен нулю.
Если такую породу внести во внешнее электрическое поле, то диполи будут ориентироваться по силовым линиям внешнего поля и при этом будет поляризоваться весь объем породы. У жидкостей, где связи между отдельными молекулами слабы, ориентация диполей будет почти полной и слабо зависящей от напряженности электрического поля.
В твердых горных породах взаимные связи между молекулами не позволяют ориентироваться им точно по силовым линиям поля — диполи только поворачиваются на некоторый угол, зависящий от сил связей в данной породе и напряженности внешнего поля. При повышении температуры увеличивается колебание молекул и уменьшается число ориентированных диполей. Дипольная ориентационная поляризация завершается в течение 10-10 —10-7 сек.
4. Макроструктурная (объемная) поляризация Рм возникает в многофазной системе, состоящей из кристаллов, обладающих различными электрическими свойствами, и пустот, заполненных жидкостью и воздухом.
При внесении породы в электрическое ноле свободные электроны и ионы, содержащиеся в проводящих и полупроводящих включениях, начинают перемещаться в пределах каждого включения. В результате этого каждое включение приобретает дипольный момент и ведет себя подобно большой молекуле. Это явление обусловлено электронным или ионным током проводимости в пределах каждого включения, но так как передвижение зарядов ограничено размерами включения, то конечный результат подобен явлению поляризации.
Время завершения макроструктурной поляризации составляет 10-8 — 10-3 сек.
Поскольку время установления дипольной и макроструктурной поляризации пород сравнимо с частотой применяемых на практике электромагнитных полей, то эти два вида поляризации называются релаксационными или медленными, в отличие от мгновенного смещения электронов и ионов.
5. В горных породах имеет место также медленная электрохимическая поляризация, причиной которой являются следующие процессы, возникающие при прохождении тока через многофазные среды:
- окислительно-восстановительные процессы (характерны для сульфидов, окислов и высококарбонизированных каменных углей);
- процессы, характеризующиеся появлением в местах выхода и входа тока продуктов электролиза, газов;
- электроосмос, т. е. перемещение молекул жидкости, имеющих заряд одного знака, к электроду противоположной полярности;
- электрофорез — смещение твердых частиц, имеющих обратный знак заряда, к другому электроду;
- перераспределение концентрации растворов — например, в результате прохождения тока через кварцевый песок, насыщенный раствором NaС1, на положительном электроде появляется повышенная концентрация раствора.
Такие процессы бывают как обратимые, так и необратимые.