普氏系数

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科技名词定义
中文名称: 普氏系数英文名称:Protodyakonov coefficient;шкала крепости пород по М. М. Протодьяконову(Russian)其他名称:岩石硬度系数;普罗托季亚科诺夫系数定义:区分岩石坚固程度的系数,其值等于岩石的单向抗压强度(MPa)除以10。所属学科:煤炭科技(一级学科);煤矿开采(二级学科);矿山压力与岩层控制(三级学科)
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由俄罗斯学者于1926年提出的岩石坚固性系数(又称普氏系数)至今仍在矿山开采业和勘探掘进中得到广范应用。岩石的坚固性区别于岩石的强度,强度值必定与某种变形方式(单轴压缩、拉伸、剪切)相联系,而坚固性反映的是岩石在几种变形方式的组合作用下抵抗破坏的能力。
岩石的坚固性系数
因为在钻掘施工中往往不是采用纯压入或纯回转的方法破碎岩石,因此这种反映在组合作用下岩石破碎难易程度的指标比较贴近生产实际情况。岩石坚固性系数f表征的是岩石抵抗破碎的相对值。因为岩石的抗压能力最强,故把岩石单轴抗压强度极限的1/10作为岩石的坚固性系数,即
(1-19)
式中: --岩石的单轴抗压强度,MPa。
f是个无量纲的值,它表明某种岩石的坚固性比致密的粘土坚固多少倍,因为致密粘土的抗压强度为10MPa。岩石坚固性系数的计算公式简洁明了,f值可用于预计岩石抵抗破碎的能力及其钻掘以后的稳定性。根据岩石的坚固性系数(f)可把岩石分成10级(表1-9),等级越高的岩石越容易破碎。为了方便使用又在第Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ,Ⅵ,Ⅶ级的中间加了半级。考虑到生产中不会大量遇到抗压强度大于200MPa的岩石,故把凡是抗压强度大于200MPa的岩石都归入Ⅰ级。
这种方法比较简单,而且在一定程度上反映了岩石的客观性质。但它也还存在着一些缺点:
(1) 岩石的坚固性虽概括了岩石的各种属性(如岩石的凿岩性、爆破性,稳定性等),但在有些情况下这些属性并不是完全一致的。
(2) 普氏分级法采用实验室测定来代替现场测定,这就不可避免地带来因应力状态的改变而造成的坚固程度上的误差。 表1-9 按坚固性系数对岩石可钻性分级表
岩石
级别 坚固
程度 代 表 性 岩 石 f
Ⅰ 最坚固 最坚固、致密、有韧性的石英岩、玄武岩和其他各种特别坚固的岩石。 20
Ⅱ 很坚固 很坚固的花岗岩、石英斑岩、硅质片岩,较坚固的石英岩,最坚固的砂岩和石灰岩。 15
Ⅲ 坚 固 致密的花岗岩,很坚固的砂岩和石灰岩,石英矿脉,坚固的砾岩,很坚固的铁矿石。 10
Ⅲa 坚 固 坚固的砂岩、石灰岩、大理岩、白云岩、黄铁矿,不坚固的花岗岩。 8
Ⅳ 比较坚固 一般的砂岩、铁矿石 6
Ⅳa 比较坚固 砂质页岩,页岩质砂岩。 5
Ⅴ 中等坚固 坚固的泥质页岩,不坚固的砂岩和石灰岩,软砾石。 4
Ⅴa 中等坚固 各种不坚固的页岩,致密的泥灰岩。 3
Ⅵ 比较软 软弱页岩,很软的石灰岩,白垩,盐岩,石膏,无烟煤,破碎的砂岩和石质土壤。 2
Ⅵa 比较软 碎石质土壤,破碎的页岩,粘结成块的砾石、碎石,坚固的煤,硬化的粘土。 1.5
Ⅶ 软 软致密粘土,较软的烟煤,坚固的冲击土层,粘土质土壤。 1
Ⅶa 软 软砂质粘土、砾石,黄土。 0.8
Ⅷ 土 状 腐殖土,泥煤,软砂质土壤,湿砂。 0.6
Ⅸ 松散状 砂,山砾堆积,细砾石,松土,开采下来的煤。 0.5
Ⅹ 流沙状 流沙,沼泽土壤,含水黄土及其他含水土壤。 0.3