ОСОБЕННОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ СПОСОБОМ ОДНООСНОГО СЖАТИЯ ГРАНУЛИРОВАННЫХ ОБРАЗЦОВ УГЛЯ И ГОРНЫХ ПОРОД
Authors: Мельник Татьяна Николаевна , Нескреба Денис Анатольевич 
Published: December 2024

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.
The paper reports the results of the experiments on uniaxial compressing of powders produced by the fracture of bulk samples of rock materials (clay argillite) and fossil coal. The analysis of the processes that occur in the course of uniaxial compression of fractions of dispersed materials of different particle size is presented. The results are interpreted as a substantiation of an experimental method of estimation of strength characteristics of dispersed materials, in particular, natural rocks and fossil coal. In the course of the experiment, fractions of different size are separated from the dispersed rock left after the fracture of a sample. The fractions are one-by-one placed into a high-pressure chamber mounted on the press equipped by measuring devices. The results of the measurements provide the stress-strain graphs for every fraction. We demonstrate that the difference in deformation of the powders with the granules of different size is of more explicit dependence on loading. After differentiation of the curves for fossil coal, we found that the inclination angle substantially changes at the pressure associated with the strength limit. More strong natural material like clay argillite is characterized by tangential or linear approximations of the experimental curves of the deformation differences that are applied to the final intervals. The processing of the experimental curves forms the basis for the conclusions about the strength of the tested material. The described method is supposed to be useful for the measurement of the strength of brittle natural materials that do not allow preparation of a sample for the tests by uniaxial compression. As a result, there appears an opportunity to reduce the duration of the preparatory stage of the experiment and to avoid the distortions of the results determined by local deviations of the structure and the chemical composition of the tested material like a rock or fossil coal.