Вопрос 4. Абразивность горных пород. Методы определение абразивности. Классификация горных пород по абразивности.

Под абразивностью горных пород понимается их способность изнашивать при трении металлы, твердые сплавы и другие твер­дые тела, в частности, породоразрушающий инструмент.

При абразивном износе поверхность инструмента истирается вследствие царапания (микрорезания) ее небольшими твердыми шероховатыми частицами породы.

Абразивные свойства пород зависят от их петрографических характеристик, основными из которых являются: 1) твердость зе­рен пород, увеличивающая абразивность пород (например, высо­коабразивными являются кварц- и корундсодержащие породы); большая разность в твердости зерен и цемента также увеличивает абразивность; 2) форма зерен (остроугольные более абразивны, чем окатанные); 3) размер зерен (влияет на степень шероховато­сти, крупные зерна вызывают повышенный абразивный износ); 4) пористость (также увеличивает шероховатость и способствует повышению абразивности); 5) влажность (способствует пониже­нию абразивное некоторых осадочных пород).

В результате абразивного износа постепенно меняются размеры и геометрия рабочих органов. В частности, уменьшается диаметр коронок, на резцах образуются площадки притупления, уменьша­ется толщина стенок бурильных труб при трении о стенки сква­жин, изнашиваются ковши, кузова, транспортеры. Абразивность является важнейшим технологическим свойством, оказывающим непосредственное влияние на сроки службы инструмента.

Абразивность определяют путем оценки износа материала, контактирующего с перемещаемой по отношению к нему горной породой. Наиболее простой и распространенный способ заключа­ется в определении износа при истирании торцов цилиндриче­ских стержней из специальной нержавеющей стали-серебрянки. В одном из торцов стержня просверливают углубление диамет­ром 4 мм. Таким способом имитируется кольцевой забой. Это необходимо для усреднения результатов опытов, так как было установлено, что в малоабразивных породах меньший износ дает сплошной забой, а в абразивных — кольцевой. Испытания прово­дят на установке, состоящей из настольного сверлильного станка и тисков для крепления исследуемого образца. Стержень из ста­ли зажимают в патроне станка, прижимают к необработанной поверхности породы с заданным усилием и вращают определен­ное время. Стандартные условия проведения испытаний следую­щие: осевая нагрузка (сила прижатия) — 150 Н, частота враще­ния — 400 мин^-1, длительность истирания — 10 мин, диаметр стержня — 8 мм, длина стержня — 70 мм. Испытания проводят дважды — со сплошным торцом и кольцевым. Стержень из стали взвешивают до и после испытаний с точностью до 0,1 мг на вы­сокоточных аналитических весах. После этого определяют пока­затель абразивности (мг) по формуле.

где m_i — уменьшение массы стержня за каждую пару испытаний; п — число пар испытаний.

По величине показателя абразивности все горные породы под­разделяют на восемь классов.