Кут природного укосу (угол естественного откоса)

Кут природного укосу — найбільший кут, який може бути утворений укосом вільно насипаного сипкго матеріалу (гірничої маси) в стані рівноваги з горизонтальною площиною. Залежить від шорсткості і форми зерен, їх вологості, ґранулометричного складу та густини і насипної щільності матеріалу. Зі збільшенням вологості гірських порід до певного значення кут природного укосу росте, а потім зменшується. Із збільшенням розмірів зерен та їх кутастості кут природного укосу теж зростає.

За кутом природного укосу розраховують максимальні кути укосів, уступів і бортів кар'єрів, відвалів, штабелів та насипів.

При струшуванні опорної поверхні з насипним вантажем, як це має місце при транспортуванні матеріалу на стрічці конвеєра, що рухається по

10

роликовим опорам, кут природного укосу. зменшується. Тому розрізняють

кути природного укосу у спокої φ та в русі φ¹. В залежності від умов руху φ¹=(0,35…0,7)φ. При висипанні матеріалу через випускний отвір, розташований під штабелем, кут природного укосу стає більш крутим і називається кутом обвалення φ^о.

Кут природного укосу вугілля

Кут природного укосу для рядових антрацитів знаходиться у межах 27–30°, для вугілля середньої стадії метаморфізму 35–40°, для дрібного вугілля 45–50°, для шламу 70–75°.

Кут внутрішнього тертя (угол внутреннего трения)

Кут внутрішнього тертя – кут, тангенс якого дорівнює коефіцієнту внутрішнього тертя, сипучої порроди або коефіцієнту міцності породи в масиві за шкалою проф. М.М.Протодʹяконова.

Реологічні властивості гірничих порід

Реологічні властивості гірничих порід (Р.в.г.п.) – сукупність властивостей, які визначають здатність гірничих порід змінювати у часі напружено-деформований стан в полі дії механічних сил. До основних Р.в.г.п. належать: пружність, пластичність, міцність, в’язкість, повзучість, релаксація напружень. Р.в.г.п. характеризують зміну (зростання) в часі деформацій в гірничиїх породах при постійному напруженні (явище повзучості) або зміну (зменшення) напружень при постійній деформації (явище релаксації). Повзучість і релаксація напружень пов’язані з переходом пружних деформацій в пластичні, незворотні. Прояви Р.в.г.п. значною мірою залежать від типу породи, вологості, тріщинуватості, температури, але вирішальним є рівень напруженого стану. Р.в.г.п. та їх параметри широко використовуються при дослідженні механічних процесів в масиві гірничих порід, в розрахунках при оцінці міцності і стійкості гірничих виробок, бортів кар’єрів, свердловин, ціликів, гірничотехнічних споруд тощо.

Пластичність гірничих порід (пластичность)

Пластичність гірничих порід – властивість гірничих порід змінювати свою форму (деформуватися) без мікроскопічних порушень зв’язності (суцільності) під дією механічного навантаження.

Глинисті породи, льоси, мергелі, крейда, ґрунти, що залягають на поверхні Землі, набувають пластичності за певних умов зволоження, глибинні гірничі породи – під дією температури й тиску (пластичність збільшується зі зростанням температури і тиску). Породи, які ведуть себе у звичайних умовах як крихкі, при підвищених тисках і температурах набувають явно виражених пластичних властивостей. Це треба враховувати при розробці покладів на великих глибинах. Наприклад,

11

здатність до пластичних деформацій у вапняків та алевролітів з’являється

вже при тиску біля 50МПа, у ангідридів – близько 100МПа, пісковиків – понад 400МПа. Найбільш пластичні: глини, графіт, камʹяна сіль. Пластичність гірничих порід залежить від мінерального складу. Наявність жорстких кварцових зерен та польового шпату у породі зменшує її пластичність.

Пластичність вугілля залежить від вмісту в ньому вуглецю. При переході від малометаморфізованого вугілля до антрацитів пластичність зменшується в 30 разів. Щодо глинистих порід, то в залежності від ступеня їх зволоженості вони можуть бути крихкими, пластичними і текучими.

Повзучість гірничих порід (ползучесть)

Повзучість гірничих порід (Пв.г.п.) – повільна безперервна пластична деформація під впливом постійного навантаження або механічного напруження. Повзучість в тому чи іншому ступені властива всім твердим тілам, як кристалічним, так і аморфним. Пв.г.п. має місце при температурах від кріогенної до температури плавлення.

Пружність гірничих порід (упругость)

Пружність гірничих порід (Пр.г.п) — властивість відновлювати початкову форму і розміри після зняття механічного навантаження. Повне відновлення можливе тільки у випадку, якщо не перевищена межа пружної деформації. Пр.г.п. оцінюється параметрами пружності – коефіцєнтом пропорційності між напруженнями і відповідними їм пружними деформаціями.

Буримість гірничих порід (буримость)

Буримість гірничих порід – опірність гірничих порід руйнуванню в процесі буріння. Оцінюється швидкістю, тривалістю та енергоємністю буріння одиниці довжини стовбура свердловини або шпура при стандартних умовах.

Буримість погіршується із збільшенням щільності, густини, міцності, в'язкості, твердості, абразивності гірничих порід, залежить від мінерального складу, будови порід та термодинамічних умов. Всі гірські породи класифікують за показником буримості на 25 категорій з підрозділом на 5 класів: 1–легкої буримості; 2–середньої буримості; 3–важкої буримості; 4–дуже важкої буримості; 5–виключно важкої буримості. Використання показника буримості полегшує вибір бурових установок та технологічні розрахунки їх потужностей, режиму та технічної швидкості буріння шпурів і свердловин.