2.Экскавируемость горных пород в массиве

Выемка (копание) породы производится последовательным отделением стружек в слое выемки. Процесс копания включает резание (скол) стружки и перемещение срезанной породы по поверхности экскавирующего органа. Расчетная площадь попе­речного сечения стружки Fр=t_рb, где t_p— расчетная толщина стружки (глубина внедрения экскавирующего органа), м; Ь — ширина стружки понизу, м.

Форма поперечного сечения стружек (тел выкала) и их фактические размеры зависят от схемы копания, типа и структуры экскавируемых пород.

Равномерно, при примерно постоянных усилиях, происходит копание пластичных связных пород с образованием «слив­ной» стружки постоянного сечения; при этом фактическая площадь поперечного сечения стружки Fф =Fр. В суглинках, супесях, а также мерзлых глинах отделение «элементной» стружки отличается от образования слив­ной стружки небольшим расширением (w = 60-70°) и значи­тельным дроблением породы по естественным микроповерхно­стям ослабления; при этом Fф=1,1 Fр. Плотные породы, а также мерзлые суглинки, супеси и уплотненные глины экскавируются стружками отрыва с боковым и опережающим выколом (w=30-50°, b= 30-40°) и дроблением породы на мелкие и средние куски; Fф=1,2 F_p.

Отдельными типами выемочных машин возможно произво­дить копание трещиноватых полускальных пород. Обычно раз­рушение трещиноватого массива при выемке происходит сразу по нескольким направлениям, и порода экскавируется отдель­ными структурными телами выкола — происходит «разборка» массива. При этом фактическая толщина тел выкала tф = 0,1-1,5 м.

Процесс копания принято характеризовать величиной удель­ного сопротивления копанию (МПа)

K_F = P_K*10-³/F_ф < Р_к* 10-³/(bt_p),

где Р_к — касательная сила сопротивления породы копанию, кН; Fф выражается в квадратных метрах, b и t_P— в метрах. Общее и удельное сопротивления копанию зависят в пер­вую очередь от показателей породы и . Напри­мер, при выемке механической лопатой рыхлых сухих песков Kf=0,016-=-0,025 МПа, при выемке тяжелых влажных глин Кf=0,2-0,3 МПа, при выемке полускальных пород Kf дости­гает 1 МПа и более.

В качестве физико-технической основы сопоостовления пород по экскавируемости зависящей только от свойств и состояния пород может использоваться относительный показатель трудности экскавации Пэ.

Экскавируемость горных пород в массиве. Тип выемочной машины, ее модель и параметры забоя должны соответствовать физ-мех характ-кам разрабатываемой породы, прежде всего ее экскавируемости, определяемой сопротивлением копанию. В качестве физ-технической основы сопоставления пород по экскавируемости, зависящей только от свойств и состояния пород, может использоваться относительный показатель трудности экскавации породы Пэ. При выемке из массива опред по эмперической формуле: Пэ.м.=К1(0.2σсж+σсдв+σрас)+К2γg, К1, К2 - эмперические коэф-ты,

По величине Пэм горные породы разделяются на 5 классов

классы	Горные породы	Сопротивл пород сжатию, МПА	Пэ.м.
1	Сплошные песчаные и неуплотненныемягкие Плотные: Средней трещиноватости сильнотрещиноватые	Менее 1,5-5 5-10 8-12	1-5
2	Плотные: Сплошные Средней трещиноватости Полускальные чрезвычайно трещ-е	5-12 10-18 20-30	От 6 до10
3	Плотные сплошные Полускальные: Сильнотрещиноватые чрезвычайно трещ-е	12-18 20-30 30-40	11-15
4	Полускальные: Средней трещиноватости Сильнотрещиноватые чрезвычайно трещ-е	20-30 30-40 40-50	16-20
5	Полускальные: Малотрещиноватые Средней трещиноватости Сильнотрещиноватые	20-30 30-40 40-50	21-25

Экскавируемость разрушенных горных пород. Относительный показатель трудности экскавации разрушенных пород опред по формуле: Пэ.р.=Кз(А+10А/Кр)

классы	Коэф разрыхления Кр при кусковатости			Пэ.р.
	Очень мелкой и мелкой	Средней и крупной	Весьма крупной
1	1,05-1,45 1.1-1.30 1.2-1.50	1.3-1.6 1.35-1.40 1.5-1.6	- - -	1-5
2	1.02-1.05 1.01-1.15 1.01-1.20	1.1-1.2 1.1-1.3 1.15-1.4	1.25-1.30 1.3-1.50 1.35-1.6	6-10
3	- 1.01-1.03 1.01-1.05	1.01-1.1 1.02-1.15 1.05-1.2	1.1-1.2 1.15-1.2 1.25-1.30	11-15
4	- - 1.01-1.03	1.02-1.03 1.0-1.1 1.02-1.15	1.03-1.08 1.05-1.15 1.15-1.2	16-20
5	- -	- 1.01-1.05 1.0-1.08	- 1.01-1.08 1.05-1.12	21-25