Технологическая характеристика горных пород.

Объектом открытых горных работ являются разнообразнейшие горные породы: коренные (магматические, метаморфические, осадочные), залегающие в толще земной коры на месте своего образования и покрывающие их наносы – измельченные породы, переотложенные или перенесенные.

Для открытой разработки все горные породы целесообразно делить на группы:

1. Скальные и полускальные ( в естественном их состоянии).

2. Разрушенные – искусственно или естественно измельченные породы первой группы.

3. Плотные, мягкие и сыпучие.

Характеристика скальных и полускальных пород.

К скальным породам относятся большинство изверженных и метаморфических , а также некоторых осадочных пород, насыщенные водой и характеризующихся пределом прочности при одноосном сжатии в куске (образце) более 50 МПа (кварциты, граниты, базальты, габбро и др.)

К полускальным породам относятся выветренные изверженные и метаморфические породы и в основном крепкие осадочные породы (глинистые сланцы, руды гематитовые, мергели, известняк, гипс, каменная соль, бурые угли и др.). Предел их прочности при одноосном сжатии в куске ( при насыщении его водой) от 20 до 50 МПа.

По степени трещиноватости в массиве различают пять категорий скальных и полускальных пород:

1. Чрезвычайно трещиноватые породы (силы сцепления весьма малы).

2. Сильнотрещиноватые породы – имеют выраженное напластование, сцепление между отдельностями незначительное.

3. Средне трещиноватые породы – характеризуются выраженным блочным строением видимыми трещинами иногда заполненными мелким не цементирующимся материалом .

4. Практически монолитные породы – характеризуются весьма значительными размерами блоков.

5. Слоистые породы – характеризуются выраженным напластованием маломощных, сравнительно однородных слоев. Сцепление по напластованию значительно меньше, чем в поперечном направлении.

Скальные и полускальные породы в массиве могут находиться также в нарушенном, мерзлом состоянии или являться смесью разнопрочных пород.

Естественно нарушенные породы встречаются главным образом в зонах тектонических нарушений. В нарушенных породах по сплошным трещинам разломов сцепление очень мало или вовсе отсутствует.

Искусственно нарушенные породы характерны для зон выветривания, сдвижения, обрушения, сейсмического воздействия взрывов.

Разнопрочные породы характерны для сложных текстур, зон контактов и тектонических нарушений.

Скальные и полускальные мало трещиноватые сухие породы при отрицательной температуре практически незначительно меняют свои свойства.

Промерзлые полускальные трещиноватые породы высокой влажности (12-18%) и относительно малой прочности (20-30 МПа) имеют повышенное сопротивление внешним усилиям вследствие заполнения трещин льдом. При оттаивании такие породы разупрочняются из-за расширения трещин, растворения цементирующих веществ, повышения естественной влажности и под действием других факторов.

Характеристика разрушенных пород.

Разрушенные горные породы различаются по степени связности, кусковатости и прочности в куске, которая соответствует прочности пород до разрушения.

Связность отражает характер связей между смежными кусками породы, сопротивление отрыву которых значительно меньше по сравнению с сопротивлением сдвигу. Степень связности зависит в первую очередь от разрыхленности разрушенных пород, а также от кусковатости, что выражается величинами сцепления Кс (связи природного характера), зацепления Кз (связи механического характера) и угла внутреннего трения пород ρ.

Разрыхленность характеризует увеличение объема разрушенной породы по сравнению с занимаемым в массиве и определяется величиной коэффициента разрыхления К_р.

По степени связности разрушенные породы подразделяются на три категории:

I -я категория – сыпучие разрушенные породы. Характеризуется наличием многочисленных воздушных промежутков между кусками, но возможно зажатие отдельных кусков и зацепление между ними. К_р=1,4-1,65 и более.

II-я категория - связано сыпучие разрушенные породы. Характеризуются наличием небольших воздушных промежутков (пустот) между отдельными природными блоками и кусками. Сцепление между ними отсутствует, но куски зажаты и сохраняется зацепление между кусками. К_р=1,2-1,3. Насыпь не имеет четко выраженных откосов.

III-я категория – связно разрушенные породы. Представлены природными отдельностями массива, не полностью разделенными между собой. К_р=1,03-1,05.

Кусковатость определяют по среднему линейному размеру куска.

Разрушенные породы по кусковатости подразделяются на пять категорий:

1-я – очень мелко разрушенные породы с размером наиболее крупных кусков до 0,4 – 0,6 м, d_ср≤0,1м;

2-я - мелко разрушенные породы с размером кусков до 0,6 – 1,0 м. d_ср=0,15-0,25 м;

3-я – средне разрушенная порода с размером кусков дор 1,0-1,4 м. d_ср=0,25-0,35 м;

4-я – крупно разрушенная порода с размером наиболее крупных кусков 1,5 – 2,0. d_ср=0,4-0,6м;

5-я – весьма крупно разрушенные породы, которые содержат отдельные куски размером 2,5 – 3,0 м и более. d_ср=0,7 – 0,9 м.

Породные куски, имеющие размеры больше допустимых по технологическим условиям разработки, называются негабаритами.

Разрушенные породы, перемещенные и уложенные в насыпи и отвалы, характеризуются коэффициентом внутреннего трения, равным тангенсу угла естественного откоса (β). Обычно β=34-38˚. При высоте насыпей крупнокусковатых пород Н_н≤10м угол β=42-45˚.