Электрические и магнитные свойства.

Вспомнить электричество: электрический ток - это упорядоченное, направленное движение заряженных частиц. Сопротивление движению зарядов определяется по формуле:                                       ,                                                                  (21)

где ρ - удельное электрическое сопротивление. По величине его породы подразделяются на проводники - ρ<10 ом·м, полупроводники - ρ=10² - 10⁷  и диэлектрики .

Если поместить диэлектрик в электрическое поле, то происходит поляризация диэлектрика: смещение зарядов. Уяснить механизм поляризации: электронной, ионной, дипольной и др. Относительная диэлектрическая проницаемость как мера поляризации пород.

Уяснить явление пьезоэффекта. Это возникновение разноименных зарядов на противоположных гранях кристаллов или пластин при их деформировании. Пьезоэффект прямой и обратный.

Вещества пьезоэлектрики: кварц, турмалин, сегнетова соль, цирконат-титанат свинца, титанат бария.

Магнитные характеристики пород: магнитная проницаемость, намагниченность, коэрцитивная сила, точка Кюри, магнитострикция. Усвоить подразделение пород на диа-, пара- и ферромагнетики. В собственном смысле магнитные свойства проявляются только у ферромагнитных пород. Такие свойства им придают минералы железа, никеля и кобальта.

Обратить внимание на использование электрических и магнитных свойств пород при поисках и разведке полезных ископаемых. На этом основаны электроразведка и магниторазведка, в процессе которых обнаруживаются и затем изучаются аномалии электрических и магнитных полей.

Контрольные вопросы.

1. Как подразделяются породы по электропроводности?
2. На какие группы подразделяются породы по магнитным свойствам?
3. Что такое коэрцитивная сила и точка Кюри?
4. Как использовать явление пьезоэффекта для измерения напряжений и деформаций?
5. Что такое магнитострикция?
6. Каким породам свойственна поляризация?
7. Назовите магнитные минералы.

Радиоактивные свойства.

Радиоактивные(радиационные или ядерно-физические) свойства характеризуются естественной радиоактивностью и поглощением.

Уяснить виды излучения: α - частицы, β - частицы, γ - лучи. Знать радиоактивные элементы и изотопы. Знать для чего изучаются эти свойства. С одной стороны, скопления радиоактивных минералов представляют промышленный интерес для ядерной энергетики, с другой стороны излучения представляют большую опасность для человека.

Иметь представление об интенсивности излучения, периоде полураспада, поглощенных дозах. Уяснить, что особую опасность представляют собой газообразные радиоактивные изотопы: радон, торон и актинон. Они встречаются даже на месторождениях не радиоактивных руд. Иметь представление об элементарных правилах радиационной безопасности.

Контрольные вопросы.

1. Что представляют собой α - и β - частицы?
2. Что такое естественная радиоактивность?
3. Дать определение периода полураспада, привести примеры.
4. Чем объясняется высокая проникающая способность γ - излучения?
5. В каких единицах измеряется интенсивность излучения?

Контрольные задания.

Самостоятельная работа студентов заключается в решении двух контрольных заданий, охватывающих основные разделы курса. Каждое задание состоит из пяти задач.

 Исходные данные задач приведены в соответствующих таблицах, по вариантам. Номер решаемого варианта определяется последней цифрой номера зачетной книжки. При выполнении заданий необходимо придерживаться следующих правил:

1. Студент выполняет задание по своему варианту.
2. Контрольное задание выполняется в отдельной тетради. На обложке тетради разборчиво указывается фамилия студента, его инициалы, номер зачетной книжки, даты отсылки работы в институт и обратный почтовый адрес.
3. Условие задачи следует записывать полностью с исходными данными соответствующими решаемому варианту.
4. Решение задачи описывается подробно в символьной и цифровых записях. Внимание! Работа, выполненная не по своему варианту, не засчитывается.

Задание I.

I.1.Два цилиндрических образца породы массами m₁ и m₂, диаметрами d₁ и d₂ и длинами и (табл.I), обладают одинаковой плотностью минеральной фазы. Определить как отличаются показатели их пористости П₁ и П₂(П₁>П₂ или П₁<П₂).

Таблица 1

I.2. Определить количество вагонеток n, емкостью V, необходимых для перевозки руды отбитой из блока размерами , если известны объемная плотность ρ_о и насыпная плотность ρ_н руды (табл.2). Коэффициент наполнения вагонеток принять равным 0,9.

Таблица 2.

I.3. В бадью емкостью V нагружена порода массой m. После наполнения бадьи водой общая масса груза составила m₁(табл. 3). Приняв в расчетах коэффициент наполнения бадьи водой и породой равным 0,7 и плотность воды 1000 кг/м³, определить объемную и насыпную ρ_н плотность породы.

Таблица 3.

I.4. Определить коэффициент Пуассона ν и модуль упругости E породы, если при одноосном растяжении образца длиной l и диаметром d, силой F наблюдалось возрастание длины на Δl и уменьшение диаметра на Δd. Данные для расчета приведены в табл.4.

                                                                                                            Таблица 4. 

I.5. Определить, через какое время (t) после взрыва скважинного заряда будет зарегистрирован сигнал от распространения, в нетрещиноватом массиве, продольной акустической волны датчиком, установленным на расстоянии 270м. Для решения использовать результаты вычислений задач I.3. и I.4.

Задание II.

II.1. Определить коэффициент крепости породы f и пределы прочности на сжатие σ_сж и растяжение σ_р, если при испытании цилиндрических образцов диаметром d и длиной l получены следующие значения разрушающих нагрузок (табл. 5):

- при сжатии на торцевые поверхности – F₁;

- при сжатии по образующим – F₂.

При необходимости в расчеты ввести поправочный коэффициент, учитывающий размеры образца.

Таблица 5.

II.2. Построить участок паспорта прочности горной породы, и определить величину сил сцепления породы (С), и коэффициент внутреннего трения tgφ, используя результаты решения задачи II.1.

II.3. Экспериментально определена зависимость буримости ударно-поворотным способом от прочности пород на сжатие. Получены следующие данные:

Буримость, мм/мин: 90 206 117 81 66 35

Предел прочности при сжатии, МПа  120 50 96 143 174 205

Построить корреляционный график зависимости этих показателей. Определить часовую производительность перфоратора в породах с коэффициентом крепости f₁; f₂; f ₃  (табл. 6), считать коэффициент использования машины во времени равным 0,6.

II.4. При вращательном бурении одного метра шпура, износ резца составил m₁ грамм или n₁ % (табл.7). Определить проходку на резец L и потерю массы твердого сплава инструмента m₂ при бурении в тех же породах, считая, что допустимый износ резца 30%.

Таблица 6.

Таблица 7.