Класифікація гірських порід

Буримість – це здатність до руйнування порід буровим інструментом. Буримість порід оцінюється часом, необхідним для буріння 1 м (хв/м), величиною заглиблювання шпуру (циліндричного каналу в породі, який призначається для розташування заряду ВР) за одиницю часу (мм/хв), питомою роботою буріння (витратою роботи буріння кг · м на вибурювання 1 см шпуру або свердловини) тощо.

Вибуховість – це здатність до руйнування породи вибухом, яка оцінюється витратою ВР на 1 м відбитої породи в масиві (кг/м ).

Відбійка – це здатність до руйнування породи ручним або механізованим способом, не враховуючи відбійку вибухом, оцінюється витратами часу на відокремлення 1 м³ породи від масиву (хв/м ).

Класифікація гірських порід була запроваджена М.М. Протодияконовим у 1925 р. (табл. 2.1). Ця перша в світі обґрунтована класифікація гірських порід за міцністю набула найбільшого поширення в гірничій справі. За цією класифікацією всі гірські породи поділені на десять категорій. За одиницю міцності прийнята порода, яка руйнується під навантаженням 10 МПа. Цей показник проф. М.М. Протодияконов назвав коефіцієнтом міцності.

Коефіцієнт міцності – число, яке показує, в скільки разів міцність певної породи більша за міцність тієї, яка прийнята за одиницю:

де [σ] – тимчасовий опір породи стисненню, Па. Як бачимо з формули, коефіцієнт міцності (за Протодияконовим) є однією сотою часткою межі міцності породи при роздавлюванні. Це стосується гірських порід, які перебувають у щільному стані. Породи вивітрені, тектонічно зруйновані та тріщинуваті відносять до нижчих категорій, ніж передбачено класифікацією.

Класифікація М.М. Протидияконова широко застосовується в багатьох розрахунках, наприклад, сили гірського тиску на гірничі виробки при визначенні ряду параметрів буропідривних робіт (кількості шпурів у вибої виробки, питомою витратою ВР при проходці гірничих виробок) тощо.

Таблиця 2.1. – Класифікація гірських порід за М.М.Протодияконовим

Категорія породи	Характеристика й назва породи	Коефіцієнт міцності
І	Високого ступеня міцності (базальт та інші щільні та в'язкі породи)	20
ІІ	Дуже міцні (кварцитовий порфір, міцні граніти)	15
III	Міцні (міцні пісковики, вапняки)	10
ІІІа	—//— (міцні вапняки, пісковики, мармур)	8
IV	Достатньо міцні (пісковик)	5
ІVа	—//— (пісковики, сланці)	5
V	Середні (сланці, мергель)	4
Vа	—//— (сланці, галька, щебінь)	3
VI	Середні (зруйнований сланець, крейда, гіпс)	1,5
VII	М’які (м’яке кам’яне вугілля, глина)	1
VІІа	—//— (піщана глина, лес, гравій)	0,8
VIII	Землисті (рослинний шар, торф)	0,6
IX	Сипкі (пісок, осипи, дрібний гравій)	0,5
X	Пливучі (пливуни, болотисті ґрунти)	0,3

Класифікація залежно від роботи, яка витрачається на руйнування гірських порід (за показниками ефективності виробничих процесів). В її основі лежить положення про те, що при відділенні частини гірських порід від масиву для кожного виробничого процесу виникають опори, які поділяються на головні та другорядні. З урахуванням головних опорів і побудовано класифікації порід. Кожна з класифікацій має робочу назву. Як правило, це відомчі класифікації й ними користуються при нормуванні робіт і складанні проектно-розрахункових документів.

Широко використовують класифікацію порід за буримістю (20 категорій). Для різних порід показники міцності за М.М. Протодияконовим наведено нижче.

Слід зазначити, що при розробці порід різними механізмами та гірничими машинами використовують або частину категорій, або розроблені інші класифікації.

Категорія порід	Показник міцносі	Категорія порід	Показник міцності
І	0,1	XI	5,0-6,0
II	0,3	XII	6,0-7,0
III	0,5	XIII	8,0-9,0
IV	0,8-1,0	XIV	9,0-10,0
V	1,2	XV	11,0-12,0
VI	1,6	XVI	13,0-15,0
VII	2,0	XVII	16,0-17,0
VIII	2,0-3,0	XVIII	17,0-18,0
IX	3,0-4,0	XIX	18,0-19,0
X	4,0	XX	20,0

При розробці відбійними молотками породи розрізняють за категоріями (І-X) залежно від труднощів відбивання. Показником відбивання беруть загальний час відбивання 1 м³ породи в хвилинах. Для порід І категорії – 14,4 хв/м³, X категорії – 74,7 хв.

При розробці екскаватором породи розподілені за категоріями І–VI. Показником видобування береться загальний час розробок 1 м³ породи у хвилинах. Цей час залежить від типу екскаватора, місткості ковша тощо. Так, при місткості ковша екскаватора 0,5 м³ продуктивність проходження канав і траншей має бути для І категорії – 23,8 м³/год, для VI категорії – 6,7 м³/год.

Зазначимо, що для буріння свердловин обертовим механічним способом усі породи поділяються на дванадцять категорій замість двадцяти. При шнековому бурінні пухких порід класифікацією визначено лише сім категорій.

Питання для самоперевірки:

1 Які основні фізико-механічні властивості гірський порід?

2 Що таке твердість гірських порід?

3 Дайте визначення в’язкості гірських порід.

4 Що Ви знаєте про пластичність і тріщинуватість гірських порід?

5 Розкажіть про стійкість гірських порід.

6 Що таке абразивність, крихкість і міцність гірських порід?

7 Дайте визначення коефіцієнта розпушуваності гірських порід.

8 Назвіть основні класифікації гірських порід за фізико-механічними властивостями.

9 Що таке буримість?

10 Що таке вибуховість?

11 Що таке відбійка?

12 Схарактеризуйте класифікацію гірських порід за М.М. Протодияконовим?

13 Що Ви знаєте про класифікацію порід за буримість?

14 Наведіть класифікації гірничих робіт.