Фильтры для воды

Твердость горных пород
Твердостью называется способность породы оказывать сопротивление проникновению в нее другого более твердого тела. Твердость — частный случай прочности при местном приложении разрушающих нагрузок. Это очень важное свойство горных пород, определяющее глубину внедрения резцов породоразрушающего инструмента, а следовательно влияющее на скорость бурения скважин.
Различают агрегатную твердость, т. е. твердость породы в целом и твердость отдельных минералов, из которых состоит порода.
Агрегатная твердость зависит от твердости отдельных минеральных зерен, цементирующего вещества и плотности горной породы. Она влияет на скорость разрушения породы при бурении.
Твердость отдельных минералов влияет на износ резцов породоразрушающего инструмента и интенсивность разрушения породы только во времени. Твердость горных пород зависит также от способа приложения нагрузок, которые могут быть статическими и динамическими. В соответствии с этим различают твердость статическую и динамическую. Динамическая твердость ~ в 10 раз меньше статической. Поэтому следует стремиться, чтобы при бурении применялись также динамические нагрузки. Однако этот вывод не подтверждается при высоких скоростях нагружения. В некоторых случаях отмечается увеличение энергоемкости процесса динамического разрушения пород (особенно вязко-пластичных).
Видимо, в кратковременный период действия динамической нагрузки деформации хрупкого разрушения не успевают захватить большие объемы породы. Это следует учитывать при разработке рациональных режимов бурения скважин.
Твердость можно определять различными методами: царапание, затухающие колебания, вдавливание штампа, истирание, резание, отскок бойка и др. Наиболее простые и удобные в практическом использовании—методы вдавливания штампа и резания.
Сущность измерения твердости методом, предложенным профессор Л. А. Шрейнером, заключается во вдавливании в испытуемый образец породы штампа (пуансона) с плоским основанием и площадью от 2 до 5 мм2. Если .порода анизотропна, то твердость следует определять в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Твердость по этому методу измеряется на приборах УМПГ-3, УМПГ-4, позволяющих получить графики деформаций непосредственно в процессе испытаний.
Твердость горной породы (в Па)
Рш = Р/F (Рис 2.3)
где Р — нагрузка в момент разрушения породы под штампом, Н; F — площадь штампа, м2.
Твердость по методу резания определяется на образцах керна прибором ВИТР-ОТ (определитель твердости).

Рис. 2.3 - Схема прибора ПОАП-2М для определения абразивности горных пород

2.3