Характеристики разрыхленных горных пород. Насыпная плотность

Насыпная плотность. Для разрушенных горных пород понятия объемной плотности, плотности минерального скелета применимы только для отдельных кусков породы. Характеристикой же разрыхленной породы в целом является насыпная плотность. Насыпная плотность ρн — это масса единицы объема породы в разрыхленном (раздробленном) состоянии. С учетом насыпной плотности породы рассчитываются погрузочно-транспортные операции на горном предприятии. Для определения насыпной плотности необходимо знать массу разрыхленной породы и вместимость V, например вагонетки, в которой порода транспортируется, кг/м3:

Насыпная плотность породы зависит от степени ее разрыхления и связана с коэффициентом разрыхления — отношением объема породы в разрыхленном состоянии к ее объему в монолите. Эта величина всегда больше единицы за счет образования дополнительных пустот и трещин:

Коэффициент разрыхления зависит от степени однородности дробления, формы и взаимного расположения кусков разрушенной породы, в меньшей степени — от других физических свойств пород. Если полагать, что все куски породы имеют форму шара и если выложить их рядами, то их объем в плотном теле составит 52,3%, а объем пустот — 47,7% от вместимости сосуда. Причем это соотношение остается постоянным и не зависит от диаметра шаров. Коэффициент разрыхления при этом составит 1,91. Теоретически для любой фракции породы, если куски имеют форму, близкую к шаровидной, коэффициент разрыхления должен иметь примерно ту же величину. Но в действительности разрыхленная порода состоит из кусков различной крупности, т. е. из нескольких (многих) фракций, причем их форма чаще всего значительно отклоняется от шаровидной. В таком случае свободное пространство между крупными кусками заполняется мелким материалом. Величина Кр становится меньше и зависит от соотношения между размерами наиболее крупных и самых мелких кусков породы и соотношения их объемов.
И насыпная плотность, и коэффициент разрыхления зависят от ряда внешних факторов: от продолжительности пребывания породы в рыхлом состоянии (от самоуплотнения), давления и влажности породы.
Высокий коэффициент разрыхления в большинстве случаев оказывает отрицательное влияние на технологический процесс: снижается степень заполнения ковшей породопогрузочных машин, транспортных средств и бункеров, увеличивается площадь отвалов, складов.
При отбойке пород и добыче полезного ископаемого руководствуются определенным соответствием между применяемым горным оборудованием и крупностью кусков разрыхленной породы с учетом необходимости измельчения пород на последующих стадиях переработки. Оптимальный размер кусков породы устанавливается путем экономических расчетов.
На практике коэффициент разрыхления определяется с помощью специального металлического ящика размером 1,0х1,0х1,0 м или транспортного средства, например вагонетки. В ящик или кузов вагонетки загружают породу, а свободное пространство заполняют водой с помощью мерного сосуда. Коэффициент разрыхления определяется по формуле

где V — вместимость сосуда; АV — объем воды, используемой на заполнение ящика (вагонетки) с породой.

---