В’язкість гірничих порід (вязкость)

Для твердого тіла, зокрема гірничої породи, в'язкість — властивість необоротно поглинати енергію в процесі її деформування.

В’язкість зумовлена пластичною деформацією і непружністю гірничих порід. При пластичній деформації в'язкість кількісно характеризується відношенням величини дотичних напружень, які виникають в шарі, що підлягає зсуву, до швидкості пластичної течії, яка змінюється від 10¹³   до 10²⁰Па·с. Величина в'язкості, яка пов’язана з

непружністю (пружна післядія, термопружний ефект, пружний гістере-зис) гірничих порід, пропорційна коефіцієнту механічних втрат (декременту згасання), значення якого коливаються від 10^–1 до 10^–3.

При руйнуванні в'язкість оцінюється як робота деформування гірни-чої породи, віднесена до одиниці площі зразка. Визначається за резуль-татами ударних випробувань зразків на копрі (ударна в'язкість). Може

5

бути розрахована як добуток коефіцієнта пластичності на межу міцності гірничих порід. На практиці визначають коефіцієнт відносної в'язкості (спеціальними зарядами, які закладаються в досліджуваний масив) як відношення зусилля, необхідного для відділення деякої частини гірничої породи від масиву, до величини зусилля, необхідного для відділення від масиву вапняку, взятого за еталон. Величина цього коефіцієнта змінюється від 0,5 до 3 (наприклад для:  мармуру–0,7;  пісковика–1,2;  граніту–1,3;  кварциту–1,9;  базальту–2,2). При збільшенні в'язкості зростає поглинання пружних хвиль, зменшуються повзучість і набрякання порід, зростає енергоємність процесів дроблення і розкришен-ня порід під час переробки корисних копалин і вибухових робіт.

Міцність гірничих порід (крепость)

Міцність гірничих порід – їх властивість в певних умовах, не руйнуючись, сприймати впливи механічних навантажень, температурних, магнітних, електричних та інших полів, нерівномірне протікання фізико-хімічних процесів в різних частинах гірничих порід. Розрізняють такі різновиди міцності мінералів:

- теоретичну  – обчислену на основі обліку сил міжатомного зчеплення (вона відповідає приблизно 1/6 модуля поздовжньої пружності);

- статичну  – властивість гірничих порід сприймати короткочасні навантаження, прикладені з постійною швидкістю;

- динамічну – властивість гірничих порід сприймати, не руйнуючись, динамічне навантаження;

- тривалу – міцність гірничих порід, що знаходяться тривалий час під навантаженням; зменшення міцності породи в результаті збільшення тривалості дії навантаження характеризується коефіцієнтом розслаблення, що дорівнює відношенню миттєвої межі міцності на стиснення до певного значення тривалої міцності гірничих порід, (для глини цей коефіцієнт дорівнює 1,5; для пісковика – 1,8; бетону – 1,7);

- залишкову  – рівень несучої здатності зруйнованої гірничої породи, що дорівнює мінімальним напруженням при даній величині деформації, які порода витримує без подальшого деформування і руйнування;

- електричну – визначається значеннями напруги пробою.

Крім того, розрізняють контактну міцність гірничих порід – властивість приповерхневого шару породи протистояти руйнуванню при місцевих контактних діяннях. Остання використовується як критерій руйнівної здатності порід різцями та шарошковим інструментом.

Показниками, що характеризують міцність гірничих порід для різних випадків, є: границі міцності порід на стиснення σст, розтягнення σр, зсув σзс, вигин σвиг, а також текучості σт, повзучості σп та інші.

6

Для більшості порід межа міцності на розтягнення σр не перевищує 20МПа. Межа міцності порід при зсуві, вигині і інш. видах деформацій завжди менші σст і більші σр, але ближчі до останньої.

З породотвірних мінералів найбільшу міцність має кварц. У нього σст перевищує 500МПа, у польових шпатів, піроксенів, авгіту, рогової обманки, олівіну та інших залізисто-магнезійних мінералів σст=200÷500МПа, у кальциту σст близько 20МПа. У полікристалічних гірських порід міцність в основному визначається силами взаємного зчеплення безпосередньо дотичних між собою зерен і насамперед зале-жить від їх міцності, а також будови. Найбільші значення межі міцності при стисненні мають щільні дрібно-зернисті кварцити і нефрити (500-600МПа). Значну міцність (більше 350МПа) мають щільні дрібнозернисті граніти, трохи меншу – габро, діабази і грубозернисті граніти.

Міцність вугілля при стисненні змінюється в залежності від ступеня його метаморфізму і зольності від 1МПа (коксівне вугілля) до 35МПа (антрацити).

f = 0,1· σст