Рубрика: Инженерно-техническая терминология

Posted on by

Устойчивость горных пород

Устойчивость горных пород — способность их при обнажении массива не обрушаться в течение длительного вре­мени. Поскольку до настоящего времени еще нет характерных для устойчивости пород количественных показателей, класси­фикация пород произведена по их отношению к искусственному поддержанию.

По устойчивости горные породы разделяются на пять групп (по М. И. Агошкову):

  • весьма неустойчивые — не выдерживают даже незначитель­ных обнажений без крепления;
  • неустойчивые — возможны небольшие обнажения на корот­кое время, но требуется прочное крепление;
  • средней устойчивости — допускается обнажение значитель­ных площадей на непродолжительное время, требуется крепле­ние вслед за обнажением;
  • устойчивые — возможно обнажение значительных площадей на сравнительно длительное время, требуется лишь частичное крепление;
  • весьма устойчивые — допускается обнажение больших площадей на длительное время и не требуется крепление.
Posted on by

Вязкость горной породы

Вязкость горной породы — свойство оказывать сопротив­ление силам, стремящимся отделить некоторую часть ее от массива или переместить одну ее часть по отношению к дру­гой. Она характеризует величину сил сцепления между ее частицами.

Практическое значение вязкости горной породы состоит в том, что по мере ее увеличения значительно ухуд­шаются условия взрывной отбойки породы от массива в про­цессе проведения горных выработок; буримость их при этом уменьшается, а расход взрывчатых веществ увеличивается.

С другой стороны, более вязкие породы устойчивее, что по условиям безопасности производства горных работ и поддер­жания горных выработок является благоприятным фактором, позволяющим не применять временную крепь на больших пло­щадях обнажения пород, а также использовать облегченные конструкции шахтной крепи, в том числе и штанговой.

Некоторые горные породы характеризуются небольшой твердостью и одновременно высокой степенью вязкости; бурятся такие породы легко, а взрываемость у них плохая. При проведении горных выработок все эти особенности вязких горных пород необходимо учитывать, в частности более внимательно решать во­просы нормирования буровзрывных работ.

Posted on by

Упругость горной породы

Упругость горной породы — свойство ее изменять под действием внешних сил определенной величины свою форму или объем и возвращаться к первоначальной форме или объему после прекращения действия внешних сил.

Все твердые породы в той или иной степени упруги и спо­собны накапливать энергию в потенциальной обратимой форме.

Упругие свойства горных пород в значительной степени зави­сят от вида механических воздействий на них.

В процессе сжатия горные породы испытывают деформацию двух видов: упругую — обратимую и пластическую — необра­тимую, связанную с перемещением частиц. Твердые горные породы, как правило, не подчиняются закону Гука, т. е. закону, устанавливающему прямую пропорциональность между нагрузкой и вызванной ею деформацией. В горных породах не обнаруживается линейная зависимость между деформациями и напряжениями, а модуль упругости и коэффициент Пуассона для них непостоянны.

По мере возрастания напряжения мо­дуль упругости уменьшается. Для многих горных пород характерно сохранение упругих свойств даже при нагрузках, дости­гающих 70 — 75 % разрушающей величины, а у некоторых пород уже при нагрузках, составляющих лишь 10 — 15% разру­шающей величины, появляются пластические необратимые деформации.

 

Таблица. Относительное временное сопротивление.

относительное-временное-сопротивление

Posted on by

Твердость горной породы

Твердость горной породы — это способность сопро­тивляться внедрению в нее других твердых тел, например штампа, породоразрушающего инструмента. Различают два вида твердости горних пород — агрегатную и твердость состав­ляющих ее минералов: агрегатная оказывает большее влияние на механическую скорость бурения, а твердость отдельных ми­нералов больше влияет на износ породоразрушающего инстру­мента.

Для определения твердости горных пород предложено много методов, основанных на различных принципах с различ­ной размерностью получаемых показателей твердости. В связи с этим рекомендуется указывать, по какому методу получены данные показатели твердости (по методу вдавливания штампа — по Л. А. Шрейнеру, по методу ВИМСа — по исти­ранию или по методу ВИТРа — по резанию) и др. В практике определения твердости горных пород более широко использу­ется метод вдавливания металлических штампов в образец испытываемой горной породы.

Для определения твердости горной породы изготавлива­ются образцы в виде цилиндров диаметром 40 -60 мм, высотой 30-50 мм; торцовые плоскости шлифуются. Испытания про­водят с использованием пресса (гидравлического или винто­вого), посредством которого в исследуемый образец вдавлива­ется штамп, изготовленный из прочной стали или из твердого сплава. Площадь штампа 12 мм при испытании плотных пород и 2,5-3 мм — при испытании пористых. Штамп вдавли­вается в породу до образования лунки выкола. Показатель твердости Рт горной породы при этом вычисляется по формуле PТ = P/S, где Р — нагрузка, соответствующая пределу проч­ности породы на вдавливание, Н; S — площадь штампа, м2.

Ниже приведены показатели твердости некоторых горных пород, полученные методом вдавливания штампа (в МПа):

  • Глина, мергель. аргиллит, алевролит, затронутые выветриванием, сланцы песчанистые    —    < 1000
  • Известняк углистый, доломит, дунит, андезит, базальт  —  1000 — 2000
  • Песчаник, окремненные разности аргиллита, алевролита, порфирит андезитовый, серицито-кварцевая порода, диабаз, лабрадорит   —  2000 — 1000
  • Известняк окремненный, диорит, сиенит, гранит  —  4000 — 6000
  • Песчаник кремнистый, гранит аплитовидный, кварцит, гематитовый роговик, джеспилит  —  6000 — 8000

 

Posted on by

Пористость горной породы

Пористость горной породы — отношение объема пустот к общему объему породы без нарушения ее естественного со­стояния:

пористость-горной-породы-формула

Зависимость между пористостью, объемной массой в плот­ностью породы определяется выражением

зависимость-пористости-от-объемной-массы-и-плотности

Коэффициент пористости обычно выражается (в %)

коэффициент-пористости

Пористость породы определяет ее способность поглотать воду и оказывает большое влияние на величину ее прочности, водо­проницаемости и влагоемкости. Водопроницаемость — это спо­собность горной породы пропускать воду, а влагоемкость — свойство породы впитывать я удерживать определенное количество воды.

Ниже приводятся средние значении коэффициентов порис­тости (в %) для некоторых пород: граниты – 0,02-1,85; габбро, диабаз — 0,84 – 1,13; кварцит – 1,56-19,27; известняки — 1,50 — 22; песчаники    4,80 — 28,3.

Posted on by

Плотность горной породы

Плотность горной породы — это отношение массы твердых ее частей (скелета) к объему без учета содержащихся в ней пор, трещин и пустот, свойственных данной породе.

Наиболее простой метод определения плотности горной породы — гидростатическое взвешивание. Образцы породы размером около 5 см3 числом 25—30 штук помещают в сушильный шкаф для высушивания до постоянной массы при температуре 105 °С в течение 15 ч. 

Высушенные образцы охлаждают в эксикаторе в течение 50 мин, после чего их взвешивают на аналитических весах для определения массы m1 в сухом состоянии. Затем образцы помещают в плоский сосуд (ванночку) для насыщения их дистиллированной водой, которая поступает в сосуд с образцами породы каплями по 30— 40 в 1 мин и постепенно вытесняет из пор породы имеющийся там воздух. Вода должна поступать в сосуд до тех пор, пока все образцы породы покроются водой. По истечении срока насыщения образцов водой их взвешивают в воздухе (m2), предварительно каждый образец обтирается влажной фильтровальной бумагой. Насыщенные водой образцы взвешивают также в воде для определения (m3).

После этих замеров определяют по формулам: плотность породы (г/см3) y = m1/(m1—m3); среднюю плотность (г/см3) yср = m1/(m2—m3).

Плотность породы зависит от количества и размеров содержащихся в них пор, трещин и пустот и может быть выражена отношением y=V1/V, где V1 — объем минерального вещества, см3; V—полный объем образца (с порами и трещинами) см3.

Posted on by

Объемная масса

Объемная масса горной породы (руды) — это масса единицы объема породы в ее естественном состоянии без нару­шения свойственных ей пор, пустот и трещиноватости: yo = m/V, где m — масса породы в естественном состоянии с содержа­щимися в ней порами, трещинами и пустотами, кг; V — полный объем породы без нарушения естественного состояния, м3.

Объемная масса породы — одна из наиболее важных ха­рактеристик, которая учитывается при определении величины давления породы на шахтную крепь, при расчетах погрузочно-транспортных работ и подсчете запасов полезного ископае­мого. Допущенные погрешности при определении объемной массы породы (руды) влекут за собой значительные ошибки в подсчете запасов, в технических расчетах.

Объемная масса может быть определена в лабораторных условиях геологоразведочной партии методом гидростатичес­кого взвешивания. При определении объемной массы этим ме­тодом хорошо высушенный образец породы взвешивают в воз­духе и, обвязав его тонкой проволокой, опускают на несколько секунд в расплавленный парафин. Парафинированный образец повторно взвешивают в воздухе, после чего его опускают на тонкой проволоке в волюменометр. После прекращения паде­ния капель вытесняемой воды в подставленный сосуд взвеши­вают сосуд с вытесненной образцом породы водой (подстав­ляемый сосуд предварительно взвешивают).

Объемная масса уо (в кг/м3) определяется по формуле

Формула объемной массы

где m — масса исследуемого образца породы, кг; m1 — масса сосуда с вытесненной водой, кг; m2 — масса сосуда без воды, кг; m3 — масса парафинированного образца породы, кг; уп — объемная масса парафина, кг/м3.