Твердость горной породы

Твердость горной породы — это способность сопро­тивляться внедрению в нее других твердых тел, например штампа, породоразрушающего инструмента. Различают два вида твердости горних пород — агрегатную и твердость состав­ляющих ее минералов: агрегатная оказывает большее влияние на механическую скорость бурения, а твердость отдельных ми­нералов больше влияет на износ породоразрушающего инстру­мента.

Для определения твердости горных пород предложено много методов, основанных на различных принципах с различ­ной размерностью получаемых показателей твердости. В связи с этим рекомендуется указывать, по какому методу получены данные показатели твердости (по методу вдавливания штампа — по Л. А. Шрейнеру, по методу ВИМСа — по исти­ранию или по методу ВИТРа — по резанию) и др. В практике определения твердости горных пород более широко использу­ется метод вдавливания металлических штампов в образец испытываемой горной породы.

Для определения твердости горной породы изготавлива­ются образцы в виде цилиндров диаметром 40 -60 мм, высотой 30-50 мм; торцовые плоскости шлифуются. Испытания про­водят с использованием пресса (гидравлического или винто­вого), посредством которого в исследуемый образец вдавлива­ется штамп, изготовленный из прочной стали или из твердого сплава. Площадь штампа 12 мм при испытании плотных пород и 2,5-3 мм — при испытании пористых. Штамп вдавли­вается в породу до образования лунки выкола. Показатель твердости Рт горной породы при этом вычисляется по формуле PТ = P/S, где Р - нагрузка, соответствующая пределу проч­ности породы на вдавливание, Н; S — площадь штампа, м2.

 

Ниже приведены показатели твердости некоторых горных пород, полученные методом вдавливания штампа (в МПа):

  • Глина, мергель. аргиллит, алевролит, затронутые выветриванием, сланцы песчанистые    —    < 1000
  • Известняк углистый, доломит, дунит, андезит, базальт  —  1000 — 2000
  • Песчаник, окремненные разности аргиллита, алевролита, порфирит андезитовый, серицито-кварцевая порода, диабаз, лабрадорит   —  2000 — 1000
  • Известняк окремненный, диорит, сиенит, гранит  —  4000 — 6000
  • Песчаник кремнистый, гранит аплитовидный, кварцит, гематитовый роговик, джеспилит  —  6000 — 8000