Вестник МГТУ. 2019, Т. 22, № 1.

Вестник МГТУ. 2019. Т. 22, № 1. С. 138-148. DOI: 10.21443/1560-9278-2019-22-1-138-148 Главная проблема таких подходов заключается в том, что их реализация сдерживается отсутствием необходимого количества "жестких" прессов, которые должны изготавливаться в промышленных масштабах. Вместе с тем при проведении испытаний различных пород на одной и той же испытательной установке и при стандартной скорости нагружения (1-5 МПа/с) детальный анализ кривых деформирования пород позволяет получать относительную оценку процессов накопления энергии при деформировании пород, устанавливать пороговые значения энергии деформирования до разрушения и прогнозировать режимы разрушения пород в динамической или статической формах, в частности оценивать степень их удароопасности. Исходя из этого, целью проведенных исследований являлось изучение характера накопления упругой энергии в процессе нагружения и деформирования образцов различных пород в режиме одноосного сжатия для оценки степени их удароопасности на стандартных прессах. Для достижения поставленной цели были проведены испытания девяти типов скальных горных пород Мурманской области (рис. 2): апатит-нефелиновых руд, ийолитов и уртитов вмещающих пород Кукисвумчоррского и Юкспорского месторождений (Хибинский массив), карбонатит-магнетитовых руд Ковдорского месторождения (Ковдорский массив), гнейсов железорудного месторождения Куркенпахк (Заимандровский железорудный район). а б в г д е ж з и Рис. 2. Образцы исследуемых скальных горных пород: а - линзовидно-полосчатой апатит-нефелиновой руды; б - ийолита трахитоидного; в - уртита среднезернистого массивного; г - уртита неравномерно-зернистого; д - уртита пегматойдного; е - гнейса серого; ж - гнейса серого лейкократового; з - апатит-карбонатно-магнетитовой руды; и - кальцитового карбонатита Fig. 2. The samples of the studied hard rocks: а - lenticular striped apatite-nepheline ore; б - trachytoid ijolite; в - medium-grained massive urtite; г - inequigranular urtite; д - pegmatoid urtite; е - gray gneiss; ж - leucocratic gray gneiss; з - apatite-carbonate-magnetite ore; и - calcite carbonatite Разработка Кукисвумчоррского и Юкспорского месторождений проводится открытым и подземным способами, при этом условия проведения горных работ на глубинах ниже 300 м от дневной поверхности признаны опасными по горным ударам, и горные работы выполняются с обязательным использованием комплекса организационных и технических противоударных мероприятий. Разработка месторождений Ковдорское и Куркенпахк проводится открытым способом. По своим физическим свойствам некоторые породы данных месторождений также могут быть склонны к разрушениям в динамических формах с определенных глубин. Испытания проводились на сервогидравлической установке MTS 816 (США). Образцы имели форму цилиндра с отношением высоты к диаметру 2 : 1, а их количество составляло 4-5 шт. для каждого типа горной породы. В ходе исследования образцы нагружали до 30 % от предела прочности на сжатие и разгружали. Затем их нагружали до разрушения с регистрацией величин продольных деформаций при помощи тензодатчиков. По результатам испытаний строили графики зависимости "напряжение - деформация" и рассчитывали величины энергии деформирования каждого образца. Полученные данные усредняли для каждого типа пород. Более подробно методика проведения испытаний представлена в работе [24]. Результаты и обсуждение Типовые графики деформирования горных пород (рис. 3) принципиально могут иметь вогнутую и выпуклую форму относительно идеальной прямой линии (показана пунктиром), которая характеризует идеально упругое деформирование материала: ОВС - условная линия идеально упругого деформирования; ОАС - график неупругого деформирования; ОЕС - частный случай упругого деформирования с избытком упругой энергии; точка С - предел прочности при одноосном сжатии; точка D - величина продольной деформации, соответствующая пределу прочности при одноосном сжатии. Величина энергии деформирования пород до предела прочности Wn определяется как значение определенного интеграла: D Wn= J ° ( £)d£- (7) O 141