Федеральное агентство по образованию. Тверской государственный технический университет

Тверской государственный технический университет

__________________________________________________________________

Кафедра технологии и комплексной механизации
разработки торфяных месторождений

ТЕХНОЛОГИЯ И КОМПЛЕКСНАЯ МЕХАНИЗАЦИЯ
ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ

Методические указания к лабораторным работам для студентов направления 130400 Горное дело

и специальности 130403 Открытые горные работы

Тверь 2010

УДК

В методических указаниях дано описание лабораторных работ по курсу «Технология и комплексная механизация открытых горных работ» для студентов, обучающихся по направлению 130400 Горное дело и специальности 130403 Открытые горные работы. Приведено теоретическое обоснование работ, правила техники безопасности при их выполнении.

Обсуждено и рекомендовано к печати на заседании кафедры технологии и комплексной механизации разработки торфяных месторождений (протокол № 4 от 26 января 2010 г.).

ТЕХНОЛОГИЯ И КОМПЛЕКСНАЯ МЕХАНИЗАЦИЯ
ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ

Методические указания к лабораторным работам для студентов направления 130400 Горное дело

и специальности 130403 Открытые горные работы

Составители: О.С. Мисников, О.В. Пухова

Редактор

Технический редактор

________________________________________________________________

Подписано в печать

Формат 60х84 1/16

________________________________________________________________

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

«Физико-технические показатели качества песка»

ПЕСКИ (a. sands; н. Sand; ф. sables; и. arenas) — мелкообломочные рых­лые осадочные горные породы. Состоят из окатанных и угловатых зёрен (песчинок) различных минералов и обломков горных пород.

Песок – продукт, полученный в результате естественного разрушения горных пород или путем дробления и измельчения пород на специальном оборудовании до крупности менее 5 мм.

Песок для строительных работ подразделяется на следующие виды:

природный (песок, образовавшийся в результате естественного разрушения скальных горных пород и добываемый при разработке песчаных и песчано-гравийных месторождений), обогащенный (песок с улучшенным зерновым составом, получаемый с применением специального обогатительного оборудования и поставляемый без разделения на фракции) и фракционированный (песок, разделенный с применением специального обогатительного оборудования и поставляемый потребителю раздельно в установленных стандартом соотношениях);

дробленый (песок, производимый из скальных горных пород и гравия с использованием специального дробильно-размольного оборудования), дробленый обогащенный и дробленый фракционированный;

дробленый из отсевов (песок, получаемый из отсевов продуктов дробления горных пород при производстве щебня) и дробленый обогащенный из отсевов.

Требования к пескам для строительных работ установлены в технических условиях, изложенных в государственных стандартах.

Пески характеризуются следующими показателями: зерновым составом и модулем крупности; содержанием пылевидных, глинистых и илистых частиц, в т. ч. глины в комках; содержанием органических примесей; минералого-петрографическим составом; песок из отсевов дробления оценивается также пределом прочности горной породы при сжатии в насыщенном водой состоянии.

Пески природный и обогащенный, из отсевов дробления и обогащенный из отсевов дробления в зависимости от зернового состава подразделяют на группы: повышенной крупности, крупные, средние, мелкие и очень мелкие (табл. 1).

Модуль крупности песка – определяется расчетом по данным рассева песка как сумма полных остатков (в процентах по массе) на ситах 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,16 мм, деленная на 100.

По условиям образования пески могут быть:

речными, озёрными, морскими, флювиогляциальными, элювиальными, делювиальными, пролювиальными и эоловыми.

Попреобладающему размеру зёренпески разделяются:

· на тонкозернистые (0,05—0,1 мм),

· мелкозернистые (0,1—0,25 мм),

· среднезернистые (0,25—0,5 мм),

· крупнозернистые (0,5—1,00 мм),

· грубозернистые (1—2 мм).

В песках почти всегда имеется примесь пылеватых (алевритовых), глинистых и органических частиц.

По вещественному составу различают пески:

· мономинеральные, состоящие из зёрен преим. одного минерала,

· олигомиктовые, сложенные зёрнами 2–3 минералов с преобладанием одного,

· полимиктовые, состоящие из зёрен минералов и горные породы различного состава.

Таблица 1. Классификация песков

Чаще всего встречаются пески кварцевые, аркозовые (кварц-полевошпатовые), глауконит-кварцевые, слюдистые и др. В качестве примесей обычны слюда, карбонаты, гипс, магнетит, ильменит, циркон и др.

Зёрна песков делят:

По форме

· на округлые,

· округло-угловатые

· угловатые;

по степени окатанности на

· окатанные,

· полуокатанные

· остроугольные;

по характеру поверхности на зёрна с

· ровной,

· неровной

· шероховатой поверхностями.

Песок в зависимости от значений нормируемых показателей качества (зернового состава, содержания пылевидных и глинистых частиц) подразделяют на два класса.

В зависимости от зернового состава песок подразделяют на группы по крупности:

I класс – очень крупный (песок из отсевов дробления), повышенной крупности, крупный, средний и мелкий;

II класс – очень крупный (песок из отсевов дробления), повышенной крупности, крупный, средний, мелкий, очень мелкий, тонкий и очень тонкий.
Каждую группу песка характеризуют значением модуля крупности, указанным в табл. 2.

Таблица 2. Значения модуля крупности

Полный остаток песка на сите с сеткой № 063 должен соответствовать значениям, указанным в табл. 3.

Таблица 3. Значения полного остатка песка на сите с сеткой № 063

Примечание – по согласованию предприятия-изготовителя с потребителем в песке класса II допускается отклонение полного остатка на сите № 063 от вышеуказанных, но не более чем на +/– 5 %.

Содержание зерен крупностью св. 10, 5 и менее 0,16 мм не должно превышать значений, указанных в табл. 4.

Таблица 4. Содержание зерен крупностью св. 10, 5 и менее 0,16 мм

Содержание в песке пылевидных и глинистых частиц, а также глины в комках не должно превышать значений, указанных в табл. 5.

Таблица 5. Содержание в песке пылевидных и глинистых частиц и глины в комках

* Для песков, получаемых при обогащении руд черных и цветных металлов и неметаллических ископаемых других отраслей промышленности.

Примечание – в очень мелком природном песке класса II по согласованию с потребителем допускается содержание пылевидных и глинистых частиц до 7 % по массе.

Пески из отсевов дробления в зависимости от прочности горной породы и гравия разделяют на марки. Изверженные и метаморфические горные породы должны иметь предел прочности при сжатии не менее 60 МПа, осадочные породы – не менее 40 МПа. Марка песка из отсевов дробления по прочности должна соответствовать указанной в табл. 6.

Таблица 6. Марка песка из отсевов дробления по прочности

Примечание - Допускается, по согласованию изготовителя с потребителем, поставка песка класса II из осадочных горных пород с пределом прочности на сжатие менее 40 МПа, но не менее 20 МПа.

Песок, предназначенный для применения в качестве заполнителя для бетонов, должен обладать стойкостью к химическому воздействию щелочей цемента.

Стойкость песка определяют по минералого-петрографическому составу и содержанию вредных компонентов и примесей. Перечень пород и минералов, относимых к вредным компонентам и примесям, и их предельно допустимое содержание приведены в приложении А.

Песок из отсевов дробления горных пород, имеющий истинную плотность зерен более 2,8 г/см³ или содержащий зерна пород и минералов, относимых к вредным компонентам, в количестве, превышающем допустимое их содержание, или содержащий несколько различных вредных компонентов, выпускают для конкретных видов строительных работ по техническим документам, разработанным в установленном порядке и согласованным со специализированными в области коррозии лабораториями.

Допускается поставка смеси природного песка и песка из отсевов дробления при содержании последнего не менее 20 % по массе, при этом качество смеси должно удовлетворять требованиям настоящего стандарта к качеству песков из отсевов дробления.

Предприятие-изготовитель должно сообщать потребителю следующие характеристики, установленные геологической разведкой:

- минералого-петрографический состав с указанием пород и минералов, относимых к вредным компонентам и примесям;

- пустотность;

- содержание органических примесей;

- истинную плотность зерен песка.

Природный песок при обработке раствором гидроксида натрия (колориметрическая проба на органические примеси по ГОСТ 8735) не должен придавать раствору окраску, соответствующую или темнее цвета эталона.

Песку должна быть дана радиационно-гигиеническая оценка, по результатам которой устанавливают область его применения. Песок в зависимости от значений удельной эффективной активности естественных радионуклидов А_эфф применяют:

· при А_эфф до 370 Бк/кг – во вновь строящихся жилых и общественных зданиях;

· при А_эфф св. 370 до 740 Бк/кг – для дорожного строительства в пределах территории населенных пунктов и зон перспективной застройки, а также при возведении производственных зданий и сооружений;

· при А_эфф св. 740 до 1500 Бк/кг – в дорожном строительстве вне населенных пунктов.

При необходимости в национальных нормах, действующих на территории государства, величина удельной эффективной активности естественных радионуклидов может быть изменена в пределах норм, указанных выше.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗЕРНОВОГО СОСТАВА И МОДУЛЯ КРУПНОСТИ

Зерновой состав определяют путем рассева песка на стандартном наборе сит.

Аппаратура

1. Весы по ГОСТ 24104- 88.

2. Набор сит по ГОСТ 6613-86 и сита с круглыми отверстиями диаметрами 10; 5 и 2,5 мм.

3. Шкаф сушильный.

Проведение испытаний

Аналитическую пробу песка массой не менее 2000 г высушивают до постоянной массы.

Высушенную до постоянной массы пробу песка просеивают через сита с круглыми отверстиями диаметрами 10 и 5 мм.

Остатки на ситах взвешивают и вычисляют содержание в песке фракций гравия с размером зерен от 5 до 10 мм (Гр₅) и св. 10 мм (Гр₁₀) в процентах по массе по формулам:

(1)

(2)

где М₁₀ – остаток на сите с круглыми отверстиями диаметром 10 мм, г;

М₅ – остаток на сите с круглыми отверстиями диаметром 5 мм, г;

М – масса пробы, г.

Из части пробы песка, прошедшего через сито с отверстиями диаметром 5 мм, отбирают навеску массой не менее 1000 г для определения зернового состава песка.

Допускается при геологической разведке навеску рассеивать после предварительной промывки с определением содержания пылевидных и глинистых частиц. Содержание пылевидных и глинистых частиц включают при расчете результатов рассева в массу частиц, проходящих через сито с сеткой № 016, и в общую массу навески. При массовых испытаниях допускается после промывки с определением содержания пылевидных и глинистых частиц и высушивания навески до постоянной массы просеивать навеску песка (без фракции гравия) массой 500 г.

Подготовленную навеску песка просеивают через набор сит с круглыми отверстиями диаметром 2,5 мм и с сетками № 1,25; 063; 0315 и 016.

Просеивание производят механическим или ручным способами. Продолжительность просеивания должна быть такой, чтобы при контрольном интенсивном ручном встряхивании каждого сита в течение 1 мин через него проходило не более 0,1 % общей массы просеиваемой навески. При механическом просеивании его продолжительность для применяемого прибора устанавливают опытным путем.

При ручном просеивании допускается определять окончание просеивания, интенсивно встряхивая каждое сито над листом бумаги. Просеивание считают законченным, если при этом практически не наблюдается падения зерен песка.

Обработка результатов

По результатам просеивания вычисляют: частный остаток на каждом сите (а_i) в процентах по формуле

(3)

где т_i – масса остатка на данном сите, г;

т – масса просеиваемой навески, г;

полный остаток на каждом сите (А_i ) в процентах по формуле

(4)

где a_2,5, a_1,25, a_i – частные остатки на соответствующих ситах;

модуль крупности песка (М_к) без зерен размером крупнее 5 мм по формуле

(5)

где А_2,5, А_1,25, А₀₆₃, А₀₃₁₅, А₀₁₆ – полные остатки на сите с круглыми отверстиями диаметром 2,5 мм и на ситах с сетками № 1,25; 063; 0315, 016, %.

Результат определения зернового состава песка оформляют в соответствии с табл. 7 или изображают графически в виде кривой просеивания в соответствии с рис. 1.

Рис. 1. Кривая просеивания

Таблица 7. Результаты измерений

2. Определение насыпной плотности

Насыпную плотность определяют путем взвешивания песка в мерных сосудах.

Аппаратура

1. Весы по ГОСТ 24104-88 или платформенные весы.

2. Сосуды мерные цилиндрические металлические вместимостью 1 л (диаметр и высота 108 мм) и вместимостью 10 л (диаметр и высота 234 мм).

3. Шкаф сушильный.

4. Линейка металлическая по ГОСТ 427-75.

5. Сито с круглыми отверстиями диаметром 5 мм.

Проведение испытаний

При определении насыпной плотности в стандартном неуплотненном состоянии при входном контроле испытания проводят в мерном цилиндрическом сосуде вместимостью 1 л, используя около 5 кг песка, высушенного до постоянной массы и просеянного через сито с круглыми отверстиями диаметром 5 мм.

При определении насыпной плотности песка в партии для перевода количества поставляемого песка из единиц массы в объемные единицы при. приемочном контроле испытания проводят в мерном цилиндрическом сосуде вместимостью 10 л. Песок испытывают в состоянии естественной влажности без просеивания через сито с отверстиями диаметром 5 мм.

При определении насыпной плотности песка в стандартном неуплотненном состоянии песок насыпают совком в предварительно взвешенный мерный цилиндр с высоты 10 см от верхнего края до образования над верхом цилиндра конуса. Конус без уплотнения песка снимают вровень с краями сосуда металлической линейкой, после чего сосуд с песком взвешивают.

При определении насыпной плотности песка в партии для перевода количества поставляемого песка из единиц массы в объемные единицы песок насыпают совком в предварительно взвешенный мерный цилиндр с высоты 100 см от верхнего края цилиндра до образования над верхом цилиндра конуса. Конус без уплотнения песка снимают вровень с краями сосуда металлической линейкой, после чего сосуд с песком взвешивают.

Обработка результатов

Насыпную плотность песка (r_н) в кг/м³ вычисляют по формуле

(6)

где т – масса мерного сосуда, кг;

т₁ – масса мерного сосуда с песком, кг;

V – объем сосуда, м³.

Определение насыпной плотности песка производят два раза, при этом каждый раз берут новую порцию песка.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ

Влажность определяют путем сравнения массы песка в состоянии естественной влажности и после высушивания.

Аппаратура

1. Весы по ГОСТ 24104-88.

2. Шкаф сушильный.

3. Противень.

Проведение испытания

Навеску массой 1000 г песка насыпают в противень и сразу же взвешивают, а затем высушивают в этом же противне до постоянной массы.

Обработка результатов

Влажность песка (W) в процентах вычисляют по формуле

(7)

где т – масса навески в состоянии естественной влажности;

т₁ – масса навески в сухом состоянии, г.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ПЫЛЕВИДНЫХ
И ГЛИНИСТЫХ ЧАСТИЦ

Метод мокрого просеивания

Содержание пылевидных и глинистых частиц определяют путем мокрого просеивания песка и определения разницы в массе до и после испытания.

Испытание проводят по ГОСТ 8269.0-97, используя навеску песка массой 1000 г и сита с сеткой № 0315 и 005.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ

ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Условия работы в учебных лабораториях значительно отличаются от условий труда на промышленных предприятиях, где имеются постоянно оборудованные ограждения, предохранительные устройства и другие меры защиты. При выполнении лабораторных работ неосторожное поведение студентов, неправильное обращение их с установками может привести к несчастным случаям и порче оборудования.

Студент обязан соблюдать следующие правила:

– входить и выходить из лабораторий только по разрешению преподавателя;

– до начала работы ознакомиться с установкой и заданием, с правилами техники безопасности при выполнении данной работы и расписаться в книге проведения инструктажа;

– проводить только работу, указанную в графике выполнения работ;

– запускать и останавливать установку только с разрешения преподавателя и в присутствии его или лаборанта, ведущего занятия;

– перед включением установки предупредить всех членов бригады о начале проведения опыта;

– не оставлять без присмотра работающие установки;

– не работать в лаборатории одному; присутствие второго лица необходимо для оказания помощи работающему при несчастном случае;

– включать и выключать электропусковую аппаратуру только стоя на резиновом коврике, не прикасаться к токоведущим сетям, открытым контактам, не открывать силовые шкафы и т.д.;

– не прикасаться к движущимся и вращающимся деталям установок.

Поиск по сайту: