Тривкість гірничих порід (прочность)

Тривкість гірничих порід – загальноприйняте умовне поняття, яке символізує сукупність механічних властивостей мінералів, що проявляється в різних технологічних процесах під час видобутку і переробки корисних копалин.

Тривкість – здатність гірничих порід чинити опір руйнуванню під дією зовнішніх сил. Тривкість залежить від твердості, в’язкості, крихкості, пружних властивостей, мінералогічного складу і структури, щільності та кліважу. Тривкість зростає зі збільшенням сил зв'язку між частинками і окремостями гірничих порід та вмісту міцних мінералів в породі і знижується, як правило, при зволоженні. За М.М.Протодьяконовим виділено 10 категорій тривкості. Метод експериментального визначення коефіцієнт тривкості (Ктр), запропонований М.М.Протодьяконовим, оснований на відносній оцінці роботи, затраченої на дроблення гірничої породи вантажем масою 2,4кг, що вільно падає з висоти 0,6м.

Сучасні методи розробки корисних копалин при дії на породу включають більш доцільні стискаючі, сколюючі та розтягуючі зусилля. При цьому тривкість для відносної техніко-економічної оцінки прийнято класифікувати 5 класами по 5 одиниць міцності в кожному.

7

Для характеристики тривкості в цьому випадку слугує показник важкості руйнування порід Пр, який змінюється для реальних порід від 0,2-1 до 21-25. З метою нормування і розрахунку машин і механізмів у практиці гірничої справи використовують окремі, переважно відомчі,

технологічні критерії: буримість, вибуховість, дробимість, подрібнюваність тощо. З них найбільшого розповсюдження набули буримість та вибуховість, для яких розроблено ряд класифікацій гірничих порід за буримістю та вибуховістю. Аналіз свідчить, що всі технологічні показники корелюють між собою та з коефіцієнтом тривкості М.М.Протодьяконова. Між тривкістю і міцністю мінералів існує прямий кореляційний зв’язок.

Крихкість гірничих порід (хрупкость)

Крихкість гірничих порід – їх властивість порівняно легко рватися, ламатися або руйнуватися при статичному навантаженні без помітної залишкової деформації (не більше за 5% від величини деформацій руйнування). Абсолютна більшість гірничих порід належить до крихких матеріалів. Крихкість мінералів – властивість мінералів кришитися при дряпанні вістрям ножа по його поверхні. Якщо на мінералі залишається риса з порошком по краях, то він є крихким. За крихкістю мінерали поділяють на 5 груп:

1) дуже крихкі (пірит, гіпс);

2) крихкі (пентландит, тетраедрит);

3) слабо пластичні (кварц, піротин);

4) пластичні (магнетит);

5) дуже пластичні (мідь, ґаленіт).

Шаруватість гірничих порід (слоистость)

Шаруватість гірничих порід, будова гірничих порід у вигляді таких, що налягають один шар на іншій, що розрізняються мінеральним складом, кольором, особливостями часток, що складають породи, та іншими ознаками. Шаруватість – одна з найважливіших ознак і властивостей більшості осадових гірничих порід. Шарові одиниці (шари, шарування) зазвичай відокремлені одна від одної більш менш виразними лініями розділу. Розрізняється шаруватість двох типів: шаруватість осадових товщ і шаруватість усередині шарованої породи.

Шаруватість осадових товщ (стратифікація, або нашарування) утворюється переважно шарами або пластами гірничих порід, різних за складом, текстурі (в т.ч. внутрішній тонкій шаруватості) та іншим особливостям.

В залежності від потужності шарів виділяють тонку, дрібну, велику і дуже велику шаруватість. За співвідношенням товщини окремих шарів

8

вона може бути рівномірною і нерівномірною. Первинне залягання шарів і пластів зазвичай горизонтальне, в деяких випадках — похиле. Цей тип шарвання обумовлений зміною матеріалу (у вигляді суспензії часток різної величини або в розчині), що поступає в осад, зміною умов усередині

області осадконакопленія (гідродинаміки, хімічного складу вод, жит-тєдіяльності організмів тощо), які пов'язані з сезонними і кліматичними коливаннями, міграцією фрацій тектонічними рухами, вулканізмом.

Шаруватість усередині шару однієї породи (слойчастість) обумовлена чергуванням зазвичай тонких слойків (завтовшки від доль мм до 1—2см) , що розрізняються за структурою складових компонентів породи, їх мінеральному складу або домішкам. Шарування, групуючись, утворюють серії або пачки, відокремлені більш менш вираженою межею.

Залежно від чинника, що формує осад (головним чином динамічні стани середовища відкладення), ця слойчатость формою слойків та їх розташуванню може бути горизонтальною, косою і хвилястою (проміжними типами — косоволністой і пологоволністой). Горизонтальна слойчастість, що виникає в спокійних водах, часто пов'язана з сезонними коливаннями клімату, коса — формується різними течіями, хвиляста — хвилевими рухами вод.

Горизонтальну шаруватість використовують при визначенні елементів залягання гірничих порід; за деякими типами горизонтальної слойчастісті можна судити про відносну або абсолютну швидкість накопичення опадів (стрічкова шаруватість). За допомогою косої шаруватості визначають напрями переміщення осаду, а інколи і положення області сноса.

Виділяють декілька генетичних типів шаруватості, пов'язаних з різними умовами їх формування: еолова, річкова, тимчасових потоків, озерна, дельтова, різних морських течій, зони морських хвилювань, зони спокійної морської седиментації.

По мірі прояву шаруватості може бути різко виражена, виразна (при поступовому переході одного шару або шарування в іншій) і недорозвинена ( шаруватість); за наявності останньої окремі шари (або шарування) не видно, але напрям нашарування наголошується по розташуванню включенні, орієнтуванню компонентів, що складають породу, та іншим ознакам. При правильній повторюваності елементів шаруватості остання називається ритмічною: за наявності різних типів порушень — порушеною.

Подальші процеси, що відбуваються в осіданні при перетворенні його на гірничу породу і пізніше, — в породі, що сформувалася, або ще більше

9

підкреслюють шаруватість, або (частіше) порушують або змінюють первинну шаруватість, а інколи навіть повністю її знищують (в результаті життєдіяльності донних організмів физико-хімічних процесів, метаморфізму та інших причин).

Вивчення шаруватості. має велике практичне і теоретичне значення: при проведенні фаціального аналізу і відновленні палеогеографії, при стратиграфічному розчленовуванні і кореляції осадових товщ, при пошуках і розвідці родовищ осадових корисних копалини.

Розпушуваність гірничих порід (разрыхляемость)

Розпушуваність гірничих порід  – здатність до розукрупнення, розпушення. Розпушення здійснюється шляхом природної або штучної зміни стану гірничих порід (обвалення, здимання, вивітрювання, вибух, механічне руйнування і т.д.).

Розпушування істотно залежить від їх властивостей порід (фізичних параметрів і структури), а також від способів і засобів здійснення.

Для загальної технологічної оцінки. розпушування може бути використаний показник важкості руйнування Пр, що враховує тип гірничої породи, гірничогеологічні умови, тріщинуватість гірничких порід і розмір структурного породного блоку. Велику роль при оцінці та аналізі розпушування відіграють геомеханічні характеристики розпушених гірничих порід, серед яких –  коефіцієнт розпушення,  гранулометричний склад, форма і розмір шматків (частинок), зовнішня питома поверхня матеріалу.

Коефіцієнти розпушення деяких порід:

• пісок 1,05–1,2,

• вугілля буре 1,02–1,4,

• скельні породи 1,4–2,5.