57 Насыпная плотность рыхлых пород. Коэффициент разрыхления пород.

Насыпная плотность (для сыпучих материалов) — масса единицы объёма рыхло насыпанных зернистых или волокнистых материалов.

КОЭФФИЦИЕНТ РАЗРЫХЛЕНИЯ - отношение объема извлеченной из горной выработки разрыхленной породы к ее объему в целике. Рассчитывается по каждому м-нию путем непосредственного определения объема породы в рыхлом состоянии мерным сосудом и замером выработанного пространства. К.р. устанавливаются для каждой литологической и гранулометрической разновидности пород. В зависимости от их распространенности вычисляется средний К.р., единый для всей россыпи. Число выработок на м-нии, по которым определяется К.р., варьирует от 3 до 10. К.р. учитывается при подсчете средних содер. полезных компонентов в пробах.

58 Угол естественного откоса рыхлых пород

Угол естественного откоса ф0 — параметр, присущий только рыхлым породам. Это угол, образованный свобод-ной поверхностью рыхлой горной массы с горизонтальной плоскостью. фр — это как бы предельное значение угла внутреннего трения ф.

Действительно, если для рыхлой породы построить паспорт прочности — огибающую предельных кругов напряжений Мора, то окажется, что она имеет вид прямой линии, исходящей из начала координат (так как для рыхлой породы 0Р=О и стСщ = 0 при 0з = О).

При этом угол внутреннего трения ф равен углу естественного откоса ф0 рыхлых массивов, а сцепление С = 0. Угол естественного откоса связан с коэффициентом трения и зависит от шероховатости и формы частиц породы, степени их увлажнения, гранулометрического состава, а также от плотности кусков породы, слагающих горную массу.

Углы естественного откоса песков составляют 19—37. Пылеватые увлажненные мелкодисперсные породы (плывуны, болотистый грунт, обводненный лёсс) имеют угол естественного откоса, не превышающий 3—5°.

59. Работа разрушения горных пород

В основе энергетики процессов разрушения горных пород лежат законы Риттингера и Кирпичева, определяющие расход энергии на разрушение (измельчение) горных пород. В физическом отношении эти законы одинаково обоснованы, однако чаще пользуются первым. В соответствии с законом Риттингера работа, затраченная на измельчение горной породы, пропорциональна приращению поверхности материала, поэтому можно записать A_s = H_SAS, где As — работа, затраченная на измельчение; Hs — работа, которую необходимо выполнить на образование единицы поверхности; AS — приращение поверхности.

Затрачиваемая на разрушение работа As может быть дифференцирована на: работы, идущие на образование новой поверхности горной породы Av, работы, идущие на упругие и пластические деформации А^, которые сопровождают процесс разрушения, но не приводят к образованию новой поверхности; работы трения Ат. Следовательно, Hs всегда значительно больше поверхностной энергии а.

Так как горная порода имеет трещины и поры, работу на ее разрушение можно представить в виде

As = HS(S - S^)

где S — общая поверхность частиц; S^ — общая поверхность трещин и пор; к = 1 — S^/S.

В начальной стадии разрушения трещиноватость и пористость играют, естественно, большую роль, чем в дальнейшем.

Работу As можно выразить через потребляемую мощность N; при этом учитывают, что объем V выбуренной породы пропорционален механической скорости проходки vM и квадрату диаметра скважины d2 или долота H^Dd2vM/N = const,

где D — дисперсность измельченной массы.

Работу разрушения (Av, Ao, As) можно определять по-разному:

Av = A/V, Ао = A/Q, As = A/S,

где V — объем разрушаемой породы;

где Q — масса разрушаемой породы;

где S — вновь образованная поверхность.