термины:   А   Б   В   Г   Д   Е   Ё   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Щ   Э   Я  

Твердость горных пород

Скорость бурения в большей степени зависит от агрегатной твердости горной породы. Например, слабо сцементированный песчаник не является твердой породой и разрушается буровой коронкой сравнительно легко, несмотря на высокую твердость его основного породообразующего минерала - кварцевых зерен.

Наиболее просто твердость минералов определяется по шкале Мооса, по которой в качестве эталонов твердости выбрано десять минералов, отличащихся тем, что каждый последующий минерал царапает предыдущий, более мягкий. По шкале Мооса алмаз имеет наивысшую склеротическую твердость, равную 10. Сопоставление данной шкалы со шкалой твердости вдавливания по Кнупу показывает, что шкала Мооса не является линейной. Шкала Кнупа обеспечивает лучшее сопоставление твердости. По этой шкале твердость алмаза лежит в пределах 8000-8500 ед. Кнупа, что в четыре раза выше корунда (1700-2000 ед.) и в три раза выше твердого сплава (табл. 5.4).

Таблица 5.4. Сравнительная твердость различных минералов и материалов (по шкалам Мооса и Кнупа)

Название минералов (материалов) Твердость горных пород
по шкале Мооса по шкале Кнупа
Тальк 1 12
Гипс 2 32
Известковый шпат 3 135
Плавиковый шпат 4 160
Апатит 5 400
Стекло 6 500
Кварц 7 1250
Топаз 8 1550
Корунд 9 1900
Карбид вольфрама 9,5 2800
Алмаз 10 8300

Для измерения твердости горной породы используются также другие методы, в частности вдавливание специального пуансона (метод, разработанный Л. А. Шрейнером). Твердость породы по этому методу определяется по нагрузке на пуансон в момент ее разрушения. Количественно твердость по штампу определяется отношением разрушающей силы к площади штампа. Во время нагружения штампа (пуансона) при определении твердости породы самопишущий прибор регистрирует нагрузку и вычерчивает диаграмму деформации. По диаграмме определяют твердость рш, условный предел текучести δт, коэффициент пластичности Кпл и удельную контактную работу разрушения As.
Данные о механических свойствах некоторых горных пород, определенных по методу Л. А. Шрейнера, приведены в табл. 5.5.

Сопротивление породы разрушению зависит от характера нагрузки на буровой инструмент, внедряющийся в нее. При динамической (ударной) нагрузке сопротивление породы внедрению резца много ниже, чем при статическом давлении.

Таблица 5.5. Механические свойства некоторых горных пород (данные Л. А. Шрейнера и др.)

 
Горная порода Твердость рш· 107Па Условный предел текучести, δт · 107Па , Коэффициент пластичности, Кпл Модуль упругости первого рода (модуль Юнга) , Е · 1010Па Удельная контактная работа раз­рушения As ·  105Дж/м2
Гипс 25-40 15-35 1,8-3,7 0,6-1,4 0,2-0,5
Аргиллит и глинистые сланцы 20-75 15-40 1.3-3,3 0,5-0,9 0,3-0,4
Алевролит с карбонатным базальным цементом          
70-90 40-50 2,2-3,3 0,4-1,2 0,8-1,3
Мрамор 95-130 65-70 2,2-3,0 3,5 1,3
Ангидрит 105-140 40-95 2,1-4,3 1,8-5,4 0,5-1,2
Известняк плотный 110-200 50-110 1,7-2,8 2-5 0,7-2,8
Песчаник среднезернистый          
с карбонатным цементом 170-300 140-210 1,7-2,8 1,8-2,5 2,2-2,8
Доломит плотный 250-320 150-220 2,5-4,5 5-8 1,7-3,4
Гранит (уральский) 300-370 220-300 1,4-1,9 4,1-5 2
Базальт 390 140 4,2 3,3 16,9
Диорит кварцевый (Урал) . 410 340 1,4 4,5 2,5
Сиенит (Урал) 570 480 2,2 8,8 14,6
Диабаз (Кольский п-ов) 630 500 1,5 10 5,1
Кварцит (Караганда) 580-630 - 1,0 6,9-7,3 4-6
Роговик эгириновый (Кривой Рог) 800 580 2,5 10 8,5
Джеспилит (КМА) 810 - 1,0 10 3,6



 
Copyright © 2007-20011 Буровой портал
буровые установки
 
CMS SiteEdit Создание сайта Вебцентр Карта сайта
 


Яндекс цитирования
Check Page Rank