Лекция №14

Тема: ГОРНОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОРОД

План лекции (с.178-200/1/):

1. Горные породы как объект разработки.

2. Скальные и полускальные породы.

3. Плотные, мягкие и сыпучие породы.

4. Разрушенные породы Классификация горнотехнологичских параметров пород

1. Горные породы как объект разработки.

Объектами горных разработок являются все виды горных пород: коренные ( магматические, метаморфические и осадочные ), залегающие в толще земной коры по месту своего образования, и покрывающие их наносы – породы измельченные, переотложенные или перенесенные. При разработке породы подвергаются различного рода воздействиям, главным образом механическим: ударам, сдвигу, уплотнению, перемещению, в результате чего изменяется их состояние. В общем случае различают естественное или искусственное ( взрывом, механическим разрушением, водопонижением, химическим укреплением и т.п. ) изменение состояния горных пород.

Свойства горных пород изменяются в очень большом диапазоне, что предопределяет как различные способы разработки, так и тип используемых при этом технических средств. По технологическим соображения в известное подразделение пород по силам связей на твердые, связные, рыхлые вводят дополнительные группы пород в зависимости от их строения. Так, твердые породы подразделяют на скальные и полускальные, связные – на плотные и мягкие, рыхлые – на сыпучие и разрушенные.

2. Скальные и полускальные породы.

К скальным относят большую часть изверженных и метаморфических пород и некоторые породы осадочного происхождения. Они распространены на месторождениях рудных, по добыче строительного камня и реже на каменноугольных. Предел прочности при одноосном сжатии скальных пород в насыщенном водой состоянии (w =3÷5 %) cоставляет от 5-*10⁷ до 3,5 *10⁸ Па

К полускальным относится часть изверженных и метаморфических пород ( со сравнительно слабыми силами сцепления между частицами) и породы осадочного происхождения. Они имеют предел прочности при одноосном сжатии в насыщенном водой состоянии (w =12%) от 2*10⁷ до 5*10⁷па. Характерная технологическая особенность полускальных пород в отличие от связных и рыхлых – необходимость их разрушения взрывом перед выемочно – погрузочными работами. К полускальным породам относятся, например, сланцы, слабые песчаники на глинистом и известковом цементе, мергели, слабо сцементированные конгломераты, слабые известняки и сланцы, разрушенный песчаник, гипс, каменная соль, крепкие и каменные угли и др.

Для большинства скальных и полускальных пород характерна естественная трещиноватость в массиве, оказывающая большое влияние на технологию ведения горных работ.

По степени трещиноватости эти породы подразделяют на пять технологических категории:

1. Практически монолитные

2. Мало трещиноватые

3. Средней трещиноватости

4. сильно трещиноватые

5. Чрезвычайно трещиноватые.

3. Плотные, мягкие, сыпучие породы.

Плотные породы представлены твердыми глинами, мелами, бурыми и каменными углями и др. Предел прочности этих пород при одноосном сжатии 10⁷- 2*10⁷Па. Их можно разрабатывать горными машинами без предварительного разрушения при достаточных усилиях резания. В случае динамических нагрузок плотные породы разрушаются хрупко, но при длительном воздействии нагрузки они ведут себя как пластичные тела. Угол их внутреннего трения равен 16-35^о, сцепление 5*10⁵ – 4 10 ⁶ Па.

Мягкие породы представлены песчаными глинами, суглинками, супесями, мягкими углями, полностью дезинтегрированными изверженными и метаморфическими породами и др. Предел прочности их при одноосном сжатии 10⁶ -10⁷ Па, угол внутреннего трения 14-23^о , сцепление 5*10⁴ -10⁶ Па. Такие породы достаточно легко разрабатываются без предварительного рыхления всеми видами выемочных машин. При высыхании они становятся полутвердыми, а под действием воды набухают.

Сыпучие породы – это различные пески. Пески называют пылеватыми, если масса частиц крупнее 0,1 мм составляет менее 75% и мелкими – при большем содержании частиц. Если в песке содержится более 50% частиц крупнее 0,25мм, его называют песком средней крупности, более 50% частиц крупнее 0,5 мм – песком крупным , более 25% гравелистых частиц – песком гравелистым. Если в породе содержится 50% частиц крупнее 2 мм, то ее называют гравийной ( дресвяной ), а если 50% и более частиц крупнее 10мм, то породы называют галечниками и щебенистыми.

Мерзлые породы. Мягкие породы и сыпучие породы рои отрицательной температуре вследствие превращения свободной воды, а также и других видов в лед, прочно скрепляющий минеральные частицы, резко изменяют свои прочностные свойства. Наименьшей прочностью и наибольшими деформациями обладают глинистые породы, имеющие слоистую криогеновую ( с прослоями льда) текстуру, а наибольшей прочностью – крупнозернистые песчаные породы со сложной текстурой. По мере понижения температуры и увеличения влажности пород ( до полного водонасыщения ) их предел прочности при сжатии существенно возрастает. Прочность мерзлых мягких и сыпучих пород близка к прочности плотных и полускальных пород. Мерзлые песчаные породы при оттаивании имеют те же прочностные показатели, что и до промерзания. Глинистые мерзлые породы при оттаивании часто превращаются в разжиженную массу и теряют свою несущую способность.

В массивах часто встречаются разнородные породы, представляющие собой различные сочетания рассмотренных ранее пород. Они могут быть представлены уплотненными мягкими и сыпучими породами со скальными включениями в виде гравия, валунов, конгломератов, кремнистых или известняковых прожилков и линз, хаотически расположенных в массиве основной породы. Разнородные породы наиболее характерны для песчано – гравийных месторождений.