---

Щетка.

6.5.2 Порядок подготовки к испытанию

Из пробы горной породы, отобранной при геологической разведке и представленной керном или штуфом, при помощи сверлильной или камнерезной машины изготавливают пять образцов в форме цилиндра диаметром и высотой 40-50 мм или куба с ребром 40-50 мм. Для горных пород с выраженной слоистостью изготавливают десять образцов.

Допускается испытывать керны диаметром от 40 до 110 мм и высотой, равной диаметру, полученные в процессе разведочного бурения из одного слоя породы, с пришлифованными торцами, если керны не имеют внешних повреждений.

Отношение высоты к диаметру образцов допускается от 0,9 до 1,1.

Торцевые поверхности образцов-цилиндров и грани образцов-кубов обрабатывают с помощью шлифовального порошка. После шлифования отклонение от плоскостности, измеренное по четырем углам образца-куба или четырем точкам взаимно перпендикулярных диаметров образца-цилиндра, должно быть не более 0,1 мм. Отклонение от плоскостности определяют на двух противоположных гранях, которыми образец при испытании контактирует с плитами пресса. Параллельность граней, к которым прикладывают нагрузку, определяют индикатором по четырем измерениям диаметрально расположенных образующих образца-цилиндра или ребер образца-куба. Отклонение от параллельности должно быть не более ± 0,02 мм.

Для горных пород с выраженной слоистостью оси образцов, по направлению которых проводят сжатие, должны располагаться: у пяти образцов - перпендикулярно слоистости, у других пяти - параллельно слоистости. Образцы должны быть промаркированы стрелкой перпендикулярно слоистости породы.

Испытание образцов проводят в сухом и в водонасыщенном состоянии.

Перед определением прочности образцы высушивают до постоянной массы и измеряют. Результаты измерений записывают в журнал.

Для определения предела прочности при сжатии в водонасыщенном состоянии образцы укладывают в сосуд с водой с температурой (20±5) °С так, чтобы уровень воды в сосуде был выше верха образцов не менее чем на 20 мм. Образцы выдерживают в течение 48 ч, после чего их извлекают из сосуда, удаляют влагу с поверхности влажной мягкой тканью и испытывают на прессе. Образцы не должны иметь трещин, в том числе волосяных.

6.5.3 Порядок проведения испытания

Образец устанавливают в центре, совмещая оси образца с центром нижней опорной плиты, и прижимают верхней плитой пресса, которая должна плотно прилегать по всей торцевой грани образца.

При испытании нагрузка на образец должна возрастать непрерывно и равномерно со скоростью от 0,3 до 0,5 МПа (от 3 до 5 кгс/см²) в секунду.

Значение разрушающей нагрузки должно составлять от 20 до 80 % максимального усилия, развиваемого прессом. Записывают максимальную величину разрушающей нагрузки.

6.5.4 Обработка результатов испытания

Предел прочности при сжатии R_сж, МПа (кгс/см²), вычисляют с точностью до 1 МПа по формуле

R_сж =_{, (7)}

где Р - разрушающая нагрузка, Н (кгс);

F - площадь поперечного сечения образца, см².

Предел прочности при сжатии вычисляют как среднеарифметическое значение результатов испытаний пяти образцов. Для образцов горной породы с выраженной слоистостью отдельно записывают результаты, полученные при испытании вдоль слоистости и перпендикулярно к ней.

6.5.5 Снижение прочности при сжатии горной породы в водонасыщенном состоянии DR, %, вычисляют по формуле

DR =_{, (8)}

где _{- средняя прочность водонасыщенных образцов, МПа (кгс/см²);}

R_сж - средняя прочность образцов, высушенных до постоянной массы, МПа (кгс/см²).

6.6 Определение предела прочности на растяжение при изгибе горной породы

Сущность метода заключается в измерении максимальной разрушающей нагрузки, вертикально передаваемой через шаровой шарнир образцу, установленному на двух опорах.

6.6.1 Средства контроля и вспомогательное оборудование

Средства контроля и вспомогательное оборудование - по 6.5.1 со следующими дополнениями:

Устройство для испытания прочных и средней прочности пород состоит из двух опор, на которые симметрично устанавливают образец длиной L. Одна из опор является шарнирно-неподвижной, обеспечивающей только поворот образца, вторая - шарнирно-подвижной, обеспечивающей поворот образца и его смещение в плоскости изгиба. Шарнирно-подвижная опора траверсы выполнена в виде цилиндрического катка, установленного между опорными пластинами. Шарнирно-неподвижная опора выполнена в виде шара, установленного между опорными подушками со сферическими поверхностями.

Нагрузка от испытательной машины передается в середине пролета образца-призмы через шаровой шарнир по схеме, приведенной на рисунке 2.

Рисунок 2

Устройство для испытания низкопрочных пород состоит из двух опор, на которые устанавливают образец. Одна из опор является шарнирно-неподвижной, другая - шарнирно-подвижной. Нагрузка от испытательной машины на образец передается через шаровой шарнир на распределительную траверсу, выполненную в виде однопролетной балки. Длина траверсы должна быть не менее половины длины образца.

Нагрузка с траверсы на образец должна передаваться через шарнирно-подвижную и шарнирно-неподвижную опоры.

Прогиб траверсы под нагрузкой - не более 1/500 ее пролета. Нагрузка от испытательной машины на траверсу передается в середине ее пролета через шаровой шарнир, в качестве которого может быть использован верхний шарнир испытательной машины (рисунок 3).

Допускается проводить испытания прочных и средней прочности пород по схеме, приведенной на рисунке 3.

Рисунок 3

6.6.2 Порядок подготовки к испытанию

Из отобранных штуфов горной породы при помощи камнерезной машины изготавливают пять образцов-призм размером не менее 50´50´250 мм. Для горных пород с выраженной слоистостью изготавливают десять образцов-призм, у пяти из которых длинная ось должна быть параллельна, а у других пяти - перпендикулярна слоистости.

На грани образцов должна быть нанесена стрелка перпендикулярно слоистости породы.

Поверхности образца-призмы обрабатывают с помощью шлифовального порошка. После шлифования определяют отклонение от плоскостности и перпендикулярности граней. Отклонение от плоскостности принимают равным наибольшему результату из измерений в четырех угловых точках и в точке пересечения диагоналей. Индикаторы настраивают на нулевой отсчет по поверочной плите. Отклонение от плоскостности должно быть не более 0,02 мм. Отклонение от перпендикулярности опорных граней образца-призмы определяют поверочным угольником в четырех точках каждой торцевой поверхности, смещенных относительно друг друга на 90°.

Перед испытанием измеряют линейные размеры образцов, и результаты записывают в журнал.

Испытание образцов проводят как в сухом, так и в водонасыщенном состоянии. Насыщение образцов проводят по 6.5.2.

6.6.3 Порядок проведения испытания

Образцы устанавливают на опоры (рисунки 2 и 3) и прикладывают нагрузку до разрушения образца. Скорость увеличения нагрузки должна быть постоянной в пределах от 0,3 до 0,5 МПа в секунду. Значение разрушающей нагрузки должно быть в пределах от 20 до 80 % максимального усилия, развиваемого прессом.

6.6.4 Обработка результатов испытания

Предел прочности на растяжение при изгибе образца R_изг вычисляют с точностью до 1 МПа, а при прочности менее 10 МПа - до 0,1 МПа по формулам:

при проведении испытания по схеме рисунка 2

R_изг =_{, (9)}

при проведении испытания по схеме рисунка 3

R_изг =_{, (10)}

где Р - максимальная нагрузка при разрушении образца, Н (кгс);

l - расстояние между опорами, мм;

b - ширина образца, мм;

h - высота образца, мм.

Предел прочности на растяжение при изгибе вычисляют как среднеарифметическое значение результатов испытания пяти образцов, при этом в отчете об испытаниях указывают наибольшее и наименьшее значения полученных результатов.

Для образцов горной породы с выраженной слоистостью записывают отдельно результаты, полученные при испытании вдоль слоистости и перпендикулярно к ней.

6.7 Определение сопротивления горной породы ударным воздействиям

Сущность метода заключается в определении минимальной высоты падения груза, при которой на образце появляются трещины или образец разрушается.

6.7.1 Средства контроля и вспомогательное оборудование

Копер типа Педжа, типа Мартенса или аналогичный указанному на рисунке 4с гирей массой (1000±5) г, заканчивающейся полусферой диаметром (30±0,5) мм.

Боек гири (полусфера), выполненный из качественной углеродистой или легированной стали твердостью (60±5) HRC.

Ящик размером не менее 400´400´100 мм.

Песок природный по ГОСТ 8736 с модулем крупности от 1,5 до 2,0.

Лупа ЛИ-3-10^х по ГОСТ 25706.

6.7.2 Порядок подготовки к испытанию и проведение испытания

Изготавливают четыре образца горной породы размером 200´200´30 мм. На образцах устанавливают и отмечают геометрический центр. Фактура поверхности образцов должна быть пиленой. Образец в воздушно-сухом состоянии (состоянии естественной влажности) укладывают в центр ящика на выровненный слой песка толщиной не менее 100 мм. Затем приступают к нанесению ударов падающей гирей в геометрический центр образца. Первый удар наносят с высоты 15 см, каждый следующий удар наносят, поднимая гирю последовательно на 5 см. После каждого удара образцы осматривают. Испытание проводят до тех пор, пока на образце не появятся видимые трещины или образец не разрушится. Во время проведения испытания необходимо следить, чтобы подстилающий слой песка был выровнен.

1 и 2 - лапки; 3 - станина; 4 - поперечная планка; 5 - зажим; 6 - боек; 7 – ящик

Рисунок 4 - Копер для испытания на ударное воздействие

6.7.3 Обработка результатов испытания

В качестве показателя сопротивления горной породы ударному воздействию принимают минимальную высоту сбрасывания гири в сантиметрах, при которой на образце появились трещины или произошло его разрушение.

Сопротивление горной породы ударным воздействиям вычисляют как среднеарифметическое значение результатов испытания четырех образцов.

6.8 Определение истираемости горной породы

Сущность метода заключается в определении потери массы или объема образца горной породы, прошедшего не менее 1000 м пути истирания.

6.8.1 Средства контроля и вспомогательное оборудование

Круг истирания ЛКИ-3 (рисунок 5) или аналогичные.

Весы лабораторные по ГОСТ 24104.

Штангенциркуль по ГОСТ 166.

Щетка.

Линейка измерительная металлическая по ГОСТ 427.

Шлифзерно карбид кремния зеленый марок 63 С или 64 С, или карбид кремния черный марок 55 С и 54 С.

Круги истирания должны иметь съемный, вращающийся в горизонтальной плоскости истирающий диск, изготовленный из серого чугуна твердостью по Шору 30-50 (185-215 кН/см²). На поверхности истирающего диска не допускаются выбоины и углубления шириной более 5 мм и глубиной более 0,5 мм. Скорость вращения истирающего диска под нагрузкой должна быть (30±1) об/мин. Круг истирания должен быть оборудован приспособлением для свободной (в вертикальной плоскости) установки образцов и их загружения вертикальной нагрузкой, а также счетчиком оборотов с автоматическим выключением истирающего диска через каждые 30 м пути истирания.

1 - истирающий диск; 2 - нагружающее устройство; 3 - испытываемые образцы; 4 - счетчик оборотов

Рисунок 5 - Круг истирания типа ЛКИ-3

6.8.2 Порядок подготовки к испытанию и проведение испытания

Из пробы горной породы изготавливают по 6.5.2 пять образцов. Истиранию подвергают одну (опорную) грань образца. Отклонение от плоскостности опорной грани, определяемое по 6.6.2, должно быть не более 0,05 мм. 40

Допускается использовать кубы или цилиндры, изготовленные из бетона или другой горной породы, на которые наклеивают плитки толщиной от 40 до 20 мм из испытываемой на истираемость горной породы. При этом размеры образцов должны соответствовать указанным в 6.5.2, а отклонение от плоскостности поверхности наклеенной плитки должно быть не более 0,05 мм.

Образцы испытывают в воздушно-сухом состоянии. Допускается, в необходимых случаях, проводить испытания образцов в водонасыщенном состоянии.

Перед испытанием образцы очищают щеткой от рыхлых частиц и пыли. Взвешивают с точностью до 0,1 г и измеряют линейные размеры опорной грани образцов с точностью до 0,1 мм.

Образцы устанавливают в специальные гнезда круга истирания. После установки проверяют возможность свободного перемещения образцов в гнездах в вертикальной плоскости.

На истирающий диск равномерным слоем насыпают первую порцию шлифзерна массой (20±1) г. Расчет количества шлифзерна проводят исходя из того, что общий путь истирания равен 1000 м, при этом на каждые 30 м пути истирания насыпают новую порцию шлифзерна.

При испытании на круге истирания водонасыщенных образцов истирающий диск перед нанесением на него первой порции абразива протирают влажной тканью, а каждые 20 г абразива равномерно увлажняют 15 мл воды.

На круге истирания ЛКИ-3 испытывают одновременно два образца.

После установки образца (образцов) и нанесения на круг истирания абразива включают привод круга и проводят истирание под вертикальной нагрузкой, равной 294 Н (30 кгс). Через каждые 30 м пути истирания, пройденного образцами (28 оборотов на круге ЛКИ-3), истирающий диск останавливают. С круга удаляют щеткой остатки абразивного материала и снова включают привод- Операцию повторяют 17 раз, что соответствует одному циклу испытания (510 м пути истирания). Всего проводят два цикла испытания, что составляет порядка 1000 м пути истирания. После двух циклов испытаний образцы обтирают сухой тканью и взвешивают. Водонасыщенные образцы после каждого цикла помещают на 30 мин в воду, затем излишки воды удаляют, промокая влажной тканью, и взвешивают.