56. Деформационные свойства горных пород.

Деформацией называется изменение взаимного расположения частиц, составляющих тело. Следствием деформации является изменение линейных размеров, формы, а иногда объема тела.

Деформация горных пород может быть вызвана внешними механическими силами, а также изменением температуры, намагничиванием, воздействием электрических зарядов. других физ.полей.

Характер и величина деформаций горной породы зависит от типа и величины приложенных сил, напряжений. Увеличение нагрузок приводит к возрастанию деформаций и в пределе – к разрушению, когда порода теряет сплошность, разделяется на части.

Деформации, приводящие к разрушению, бывают упругие, упругопластичные и пластичные.

При увеличении напряжений можно, в зависимости от типа породы, наблюдать все три – упругую εе , пластическую εпл , разрушающую εр.

Основными характеристиками упругих деформаций горных пород является модуль упругости Е, модуль сдвига G, коэффициент Пуассона μ,

Связь между деформациями, нормальными и касательными напряжениями в изотропной горной породе, находящейся в объемном напряженном состоянии, обычно выражают законом Гука:

E=σ/е

e-модуль упругость.

Для обоснования геомеханических процессов в породах вокруг подземных выработок, подземных сооружений обычно пользуются полной диаграммой деформирования пород.

С увеличением прочности пород возрастает их модуль упругости и модуль спада, и модуль спада значительно больше модуля упругости.

Деформационные свойства горных пород зависят главным образом от вещественного состава, структуры, текстуры, влажности, температуры, давления, характера приложения нагрузки.

Зависимость модуля упругости Е от плотности, влажности , температуры , пористости представлены графиками.

Деформационные свойства зависят от направления действия усилия по отношению к направленности слоистости и трещиноватости, а также вида нагрузки

57. Динамические явления в массивах горных пород

Классификация предусматривает подразделение динамических проявлений горного давления по механизму и мас­штабу на два класса — горные удары локального происхождения и горные удары регионального происхождения.

Горные удары локального происхождения разделяются на микро­удары и горные удары, им предшествуют стреляние, динамическое заколообразование и шелушение на контуре выработок и в целиках.

Горный удар — мгновенное хрупкое разрушение целика или приконтурной части выработки, проявляющееся в виде выброса руды (породы) в подземные выработки с нарушением крепи, сме­щением машин, механизмов, оборудования и вызывающее наруше­ние технологического процесса. Горный удар сопровождается рез­ким звуком, сотрясением массива, образованием пыли и воздуш­ной волной.

Сопутствующие признаки удароопасности:

а)стреляние пород — отскакивание с поверхности обнажения массива пластин пород различных размеров со звуком, напоми­нающим выстрел;

б)толчок- проявляется в виде хрупкого разрушения породы в глубине массива без выброса в горную выработку и сопровождается звуком, сотрясением массива и образованием пыли.

в) Микроудар — мгновенное хрупкое разрушение целика или части массива горных пород с выбросом породы в горные выработки без нарушения технологического процесса.

Горные удары регионального происхождения по вызванным ими разрушениям пород подразделяются на толчки, горно-тектониче­ские удары и техногенные землетрясения.

Толчок — мгновенное разрушение пород в глубине массива в виде прорастания трещин без выброса пород в горную выработку. При толчке возникает звук и сотрясение массива пород. Возможно, образование трещин в бетонной крепи и обрушение заколов на ло­кальном участке контура выработки. Если толчок происходит в процессе действия рабочего органа горной машины, например вру­бовой машины или бурового станка, то он ощущается именно как толчок на инструмент.

Горно-тектонический удар — мгновенная подвижка пород по тектоническому нарушению или прорастание крупной трещины в массиве, в том числе с образованием систем оперяющих трещин, сейсмическое воздействие от которых вызывает хрупкое разруше­ние пород на контуре горных выработок в виде горных ударов, вы­валов пород, падения заколов, разрушения целиков и крепи на большой площади или на отдельных удаленных друг от друга участ­ках выработок.

Техногенное землетрясение — мгновенная подвижка пород по тектоническому нарушению или прорастание крупной трещины в массиве, в том числе с образованием систем оперяющих трещин. Само явление или его сейсмическое воздействие вызывает хрупкое разрушение пород на контуре горных выработок в виде горных уда­ров, вывалов пород, падения заколов, разрушения целиков и кре­пи, вспучивания почвы на значительных площадях в подземных горных выработках, а также повреждения и разрушения на земной поверхности.