ОСОБЕННОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ СПОСОБОМ ОДНООСНОГО СЖАТИЯ ГРАНУЛИРОВАННЫХ ОБРАЗЦОВ УГЛЯ И ГОРНЫХ ПОРОД
DOI:
https://doi.org/10.25635/2313-1586.2022.02.055Ключевые слова:
прочность, деформация, хрупкость, одноосное сжатие, уголь, естественные горные породы, разрушениеАннотация
Представлены результаты экспериментов по одноосному сжатию порошков, полученных при разрушении объемных образцов горной породы (глинистого сланца) и каменного угля. Выполнен анализ процессов, происходящих при одноосном сжатии фракций диспергированных материалов, характеризующихся разным размером частиц. Результаты предложены в качестве обоснования экспериментального метода определения прочностных характеристик диспергированных материалов, в частности, горных пород и ископаемого угля. При выполнении эксперимента из диспергированной породы, образовавшейся после разрушения образца, отбираются фракции разных размеров. Фракции поочередно засыпаются в контейнер высокого давления, который устанавливается на пресс с регистрирующей аппаратурой. Результаты измерений дают возможность построить графики «нагрузка – относительная деформация» для каждой из фракций. Показано, что разность деформации порошков с гранулами разного размера имеет более выраженную зависимость от нагрузки. При дифференцировании данных кривых
для угля оказывается, что их угол наклона существенно изменяется при давлении, соответствующем пределу прочности. Для более прочного природного материала, глинистого сланца, для выделения данной точки использовались касательные или линейные аппроксимации экспериментальных кривых разности деформации, проведенные на заключительных отрезках. На основании обработки данных зависимостей и делаются выводы о прочности изучаемого материала.
Описываемый в статье метод предлагается для измерения прочности хрупких природных материалов, для которых изготовление образца для испытания на одноосное сжатие связано с существенными трудностями. В результате предоставляется возможность значительно сократить длительность подготовительного этапа измерений и избежать
искажений их результатов вследствие локальных отклонений в структурном и химическом составе исследуемого материала – горной породы или ископаемого угля.
Библиографические ссылки
Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном сжатии. ГОСТ 21153.2-84. Введ. 1986-07-01. Москва: ИПК Издательство стандартов, 2001.
Алексеев А.Д., 2010. Физика угля и горных процессов. Киев: Наукова думка, 424 с.
Штерн М.Б., Сердюк Г.Г., Максименко Л.А. и др., 1982. Феноменологические теории прессования порошков. Киев: Наукова думка, 140 с.
Бальшин М.Ю., 1972. Научные основы порошковой металлургии и металлургии волокна. Москва: Металлургия, 336 с.
Самодурова М.Н., Барков Л.А., Иванов В.А., Яров Б.А., 2013. Основные уравнения континуальной теории порошков с особыми свойствами. Вестник ЮрГУ, серия «Металлургия», Т.13, № 2, С. 65 - 68.
Норель Б.К., Петров Ю.В., Селютина Н.С., 2019. Энергетические и временны́е характеристики предельного состояния горных пород, 2-е изд. Санкт-Петербург: Изд-во Санкт-Петербургского университета, 132 с.
Цеменко В.Н., Фук Д.В., Ганин С.В., 2016. Определение реологических характеристик и моделирование процесса экструзии порошковых и пористых материалов. Часть 1. Порошковое тело. Научно-технические ведомости Cанкт-Петербургского
государственного политехнического университета, Т. 2 (243), С.124 - 133.
Кочетков А.В., Леонтьев Н.В., Модин И.А., Турыгина И.А., Чекмарев Д.Т., 2018. Численное моделирование деформирования гранулированого слоя при сжатии. Проблемы прочности и пластичности, Т. 80, № 3, С. 359 - 367.
Стариков Г.П., Мельник Т.Н., Нескреба Д.А., 2020. Определение прочности диспергированных горных пород. ФТВД, Т. 30., № 4, С. 83 – 92.
Стариков Г.П., Мельник Т.Н., Нескреба Д.А., 2021. Методические основы определения прочности угля способом одноосного сжатия гранулированных образцов. Физика и техника высоких давлений, Т. 31, № 2, С. 79 - 90.
