Фильтры для воды

Прочность горных пород
Прочностью горной породы называется способность ее сопротивляться внешним силам, стремящимся разрушить связь между зернами, слагающими эту породу. Прочность зависит от способа деформации, поэтому различают прочность на сжатие, растяжение, изгиб и скалывание.
Прочность пород зависит от их минералогического состава, структуры, текстуры, пористости, характера связи между зернами, твердости частиц и выветрелости. Мелкозернистые породы обладают большей прочностью, чем крупнозернистые. Прочность сцементированных пород зависит от типа цемента, но она, как правило, меньше, чем у пород спаянных и сильно понижается при выветривании. Прочность глинистых пород уменьшается с увеличением влажности. При уменьшении пористости или увеличении объемного веса прочность одной и той же породы возрастает.
Наибольшая прочность горных пород проявляется при сжатии и характеризуется временным сопротивлением породы сжатию (в Па)
Oсж = Р/F (Рис 2.1)
где Р — усилие, разрушающее образец, Н; F— площадь поперечного сечения, по которому образец сжимается, м2.
Прочность на сжатие определяется на гидравлическом прессе.
Наименьшая величина сопротивления сжатию наблюдается при одноосном сжатии, при двухосном сжатии сопротивление породы возрастает в 1,5—2 раза. При всестороннем (объемном) сжатии, которое бывает на забое скважины, сопротивление пород резко увеличивается. Сопротивление горных пород сжатию неодинаково в различных направлениях по отношению к кристаллографическим осям, слоистости и сланцеватости пород. Так, у сланцевых пород прочность вдоль плоскости сланцеватости составляет 0,5—0,75 от прочности в направлении, перпендикулярном этой плоскости.
Прочность породы при скалывании в 10—15 раз меньше прочности при сжатии, а прочность при растяжении в 1,5— 2 раза меньше, чем прочность при скалывании. Поэтому желательно, чтобы при разрушении пород в процессе бурения преобладало скалывание и растяжение.
При классификации горных пород по физико-механическим свойствам и буримости, а также при изучении процессов ударного и ударно-вращательного способов бурения используют динамическую прочность.
Динамическую прочность горных пород определяют с помощью прибора ПОК, входящего как составная часть в комплект прибора ПОАП-2М. Прибор ПОК (рис. 2.2) состоит из трубчатой ступы (а) и объемомера (б).
Для испытаний отбирается керн длиной 20—25 см при бурении коронками диаметрами 46—59 мм и 15— 18 см при бурении коронками диаметрами 76—92 мм.
Испытуемый образец горной породы разбивается на куски размером 1,5—2 см в поперечнике. Из этих кусков отбирается пять проб по пяти кусков в каждой пробе (объем пробы 15—20 см3). Каждая проба помещается в загрузочный стакан 1 трубчатой ступы 2 (рис. 2.2, а) и толчется сбрасыванием на нее 10 раз груза 3 массой 2,4 кг с высоты 0,6 м.
Все пять проб толченой породы ссыпаются в металлическое сито с отверстием 0,5 мм и просеиваются. Материал, прошедший через сито, высыпается в трубку 1 объемомера (рис. 2,2,6), которой слегка постукивают по столу для уплотнения ссыпаемой туда мелочи. Затем в трубку 1 вставляется до упора поршень 2 и по шкале 3 берется отсчет в миллиметрах.
Показатель динамической прочности
F д = 20n/l (Рис 2.2)
где n — число сбрасываний груза; l—высота столбика раздробленной породы по объемомеру, мм.
Группы пород по динамической прочности приведены ниже.
Группа пород по прочности: (I – 0,8 малая); (II – 8-16 умеренная); (III 16-24 средняя);( IV – 24-32 прочные); (V – 32-40 очень прочные); (VI - >40 весьма прочные).
Рис. 2.2 (Прибор ПОК для определения динамической прочности горных пород)

2.2