АППАРАТ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АБРАЗИВНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД

Техническое решение относится к устройствам для проведения испытаний по выявлению физико-механических свойств материалов, в частности для определения абразивности горных пород и породоподобных материалов.
Известны аппараты для определения абразивности горных пород, предложенные Центром научных исследований угольной промышленности Франции (Centre  et Recherches des Charbonnages) [Valantin A (1973) Examen des  classiques de  de la  des roches  de l'abattage  Expose  Aux  d'information Techniques de Creusement, les 28-29 Novembre 1973, Luxemburg, pp 133-140] и Уэстом [West G. Rock abrasiveness testing for tunnelling //International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts. 1989. T. 26. №. 2. C. 151-160.], состоящие из тисков для удержания образца горной породы, зажима для закрепления стилуса, механизма для осуществления взаимного относительного перемещения стилуса и образца горной породы, конструктивного элемента (болванки массой 7 кг, установленной сверху стилуса) для создания усилия в 70 Н на стилусе в процессе проведения испытаний.
Недостатком данных аппаратов является невозможность осуществлять вращение стилуса вокруг своей оси. Кроме того, нагрузка на стилусе строго детерминирована, что не позволяет производить на данном аппарате исследования по определению абразивности горных пород другими методами и в различных режимах истирания стилуса о поверхность образца горной породы.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому техническому решению является аппарат для определения абразивности горных пород, предложенный М.И. Койфманом и впоследствии доработанный Л.И. Бароном и А.В. Кузнецовым [Барон Л.И., Кузнецов А.В. Абразивность горных пород при добывании. М., Изд-во АН СССР. 1961. 167 с.], состоящий из тисков для удержания образца горной породы, зажима для закрепления стилуса, механизма для осуществления вращения стилуса вокруг своей оси, болванки массой 15 кг, установленной сверху стилуса для создания усилия в 150 Н на стилусе в процессе проведения испытаний.
Недостатком прототипа является невозможность относительно перемещения испытываемого образца горной породы и стилуса. Кроме того, нагрузка на стилусе строго детерминирована, что не позволяет производить на данном аппарате исследования по определению абразивности горных пород другими методами и в различных режимах истирания стилуса о поверхность образца горной породы.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение является расширение технологических возможностей, путем обеспечения вариативности исследовательских режимов и расширение возможностей по использованию различных методов при проведении испытаний образцов горных пород и породоподобных материалов на абразивность.
Аппарат для определения абразивности горных пород, состоящий из тисков для удержания образца горной породы, зажима для закрепления стилуса, механизма для осуществления вращения стилуса вокруг своей оси, причем, тиски для удержания образца горной породы расположены на каретке, выполненной с возможностью поступательно-горизонтального перемещения относительно стилуса за счет домкрата, зажим для закрепления стилуса сверху соединен со вторым домкратом, а механизм для осуществления вращения стилуса вокруг своей оси снабжен электродвигателем.
Техническое решение иллюстрируется одной фигурой (фиг.), схематично изображающей описанный аппарат для определения абразивности горных пород.
На фиг. в специальном зажиме 1 закреплен стилус 2, посредством которого осуществляют испытание образца горной породы 3 на абразивность. Образец горной породы 3 закреплен тисками 4 на каретке 5. Каретка 5 выполнена с возможностью поступательно-горизонтального перемещения относительно неподвижно закрепленного стилуса 2 за счет домкрата подачи 6. Возможность вращения стилуса вокруг своей оси обеспечивается при помощи электродвигателя 7, вращение от которого передают на стилус 2 при помощи, например, ременной передачи 8. Необходимое для проведения испытаний усилие обеспечивают посредством домкрата 9, выполненного с возможностью регулирования давления, что обеспечивается, например, путем изготовления домкрата 9 в виде гидроцилиндра.
Проиллюстрируем принцип работы аппарата для определения абразивности горных пород следующими примерами.
Пример 1.
Необходимо определить абразивность образца горной породы 3 методом, предложенным Центром научных исследований угольной промышленности Франции или Уэстом. Для этого образец горной породы 3 закрепляется тисками 4 на каретке 5, а в специальном зажиме 1 закрепляется стилус 2. При помощи домкрата 9 на стилусе 2 создается усилие 70 Н, а сам стилус подводится вплотную к образцу горной породы 3. Для испытания по рассматриваемым в примере методам вращения стилуса не требуется, поэтому ременная передача 8 не задействуется, что достигается либо ее снятием с аппарата, либо выключением (невключением) электродвигателя 7. Испытание проводится путем перемещения каретки 5 при помощи домкрата 6 на заданное расстояние за определенный промежуток времени:
- для метода, предложенного Центром научных исследований угольной промышленности Франции на 10 мм за 1±0,5 секунд;
- для метода, предложенного Уэстом на 10 мм за 10±2 секунд.
Пример 2.
Необходимо определить абразивность образца горной породы 3 методом, предложенным Л.И. Бароном и А.В. Кузнецовым. Для этого образец горной породы 3 закрепляется тисками 4 на каретке 5, а в специальном зажиме 1 закрепляется стилус 2. При помощи домкрата 9 на стилусе 2 создается усилие 150 Н, а сам стилус подводится вплотную к образцу горной породы 3. После чего включают электродвигатель 7, вращение от которого посредством ременной передачи 8 передается на стилус 2. При этом скорость вращения стилуса должна составлять 400 об/мин, а продолжительность испытания составляет 10 мин. Перемещение каретки 5 при помощи домкрата 6 во время испытания не требуется.
Предложенное техническое решение позволило расширить технологические возможности, путем обеспечения вариативности исследовательских режимов и расширение возможностей по использованию различных методов при проведении испытаний образцов горных пород и породоподобных материалов на абразивность.