Характеристики кусковатости горной массы

Оценка крупности кусков отбитой горной массы осуществляется традиционными методами гранулометрического анализа, основы которых были разработаны применительно к задачам техноло­гии дробления, измельчения и обогащения полезных ископаемых около 100 лет тому назад. В соответствии с технологическими задачами основной характеристикой, устанавливающей крупность отдельных кусков горной массы, является линейный размер куска. Куски породы, образующиеся при разрушении горных пород, представляют собой неправильные обломки очень сложной, трудновоспроизводимой формы. Описать индивидуальные особенности каждого отдельного куска и систематизировать их в общей совокупности кусков практически невозможно. Поэтому в горной технологии сло­жилась традиция упрощенного описания геометрических параметров конкретного куска, предложенная Л.И.Бароном в 1950 г.

Форма и размеры куска характеризуются параметрами описанного вокруг него параллелепипеда с тремя характерными размерами: длиной, шириной и высотой. Таким образом, бесконечное разнообразие размеров обломков неправильной формы сводится к трем определяющим максимальным размерам (рис.1).

Но даже такое упрощенное описание размеров кусков далеко не однозначно и заставляет специально оговариваться, какой из перечисленных размеров имеется в виду при анализе.

Рис.1. Схема представления размеров каждого отдельного куска горной массы Д.- длина; Ш - ширина; Т - толщина

Поэтому измерением ортогональных максимальных размеров определяют не только крупность куска, но и его характерную упрощенную форму. В качестве характеристики формы в таких случаях принимают предложенные Л.И.Бароном соотношения между максимальными размерами: длиной Д, шириной Ш и толщиной Т. Установив единственным средний размер Ш, можно записать характеристику форма каждого отдельного; куска безотносительно к его действительному размеру следующим образом:

(1)

В таком случае всю совокупность кусков горной массы можно распределить по форме на несколько характерных классов: куби­ческие (близкие к изометрическим), плитчатые (с малой толщиной), столбчатые (с соразмерной толщиной и шириной), удлиненно-плитчатые (с удлиненной длиной и шириной), удлиненно-столбчатые (с удлиненной длиной и соразмерной толщиной и шириной).

Многозначность такой характеристики остается все же существенным ее недостатком, ограничивающим область применения и заставляющим комбинировать замеренные параметры, чтобы получить характеристику размера, одновременно определяющую форму куска. Часто используют так называемый средний линейный размер или диаметр куска

(2)

т.е. характеризуют кусок длиной стороны (ребра) куба, равновеликого описанному параллелепипеду.

К этому же классу характеристик относится и эквивалентный сферический диаметр

(3)

где VИ - истинный объем куба.

Эквивалентный диаметр представляет собой линейный размер шара, эквивалентного по объему реальному куску.

Истинный объем куска в этом случае можно рассчитывать, исходя из размеров описанного параллелепипеда с учетом данных о коэффициентах формы кусков, т.е.

(4)

что, по данным Л.Й.Барона, дает хорошую сходимость для крепких неслоистых горных пород. Кроме того, истинный объем куска может быть определен непосредственно по замерам его массы и плотности горной породы.

Размер кусков в соответствии с изложенными принципами можно характеризовать не только объемом или максимальным размером кусков, но, если известна площадь его проекции SДЩ, и по данным этих замеров:

(5)

где dл - средний размер куска.

Можно предложить также дополнительные способы определения размера куска: нахождение среднего арифметического длины, ширины и толщины или среднего из любых соотношений этих размеров. При этом данные о размерах каждого отдельного куска представляются в виде некоторой линейной характеристики размера. Выбор и способы определения этой линейной характеристики задаются технологическими требованиями. В связи с этим понятна тенденция определения максимальных размеров, которая связана с задачами классификации и сортировки частиц. Значительно менее распространены различные способы усреднения размеров в связи с малым крутом задач, применяющих эти характе­ристики, за исключением тех, которые определяют аэродинамическое сопротивление частиц при пневмо- и гидротранспорте,