§ 1.2.3. Характеристика плотных, мягких и сыпучих пород.

Плотные породы включают твердые глины, мел, бурые и каменные угли и др. Предел прочности пород при одноосном сжатии равен 5-20 МПа. Они способны в массиве сохранять откосы под углом до 60-70˚ при высоте до 10-20м. Их можно разрабатывать горными машинами без предварительного рыхления при достаточных усилиях копания (не менее 0,3-0,4 МПа). Довольно часто при отсутствии мощной техники такие породы перед выемкой взрывают или рыхлят. При быстром сдвиге плотные породы скалываются, но при длительном воздействии нагрузки оно ведут себя как пластичные тела. Угол внутреннего трения β=18-35˚.

Мягкие породы включают песчаные глины, суглинки, мягкие угли и др. Предел прочности их при сжатии 1 – 5 МПа, угол внутреннего трения β=14-23˚. Достаточно легко без предварительного рыхления разрабатываются всеми видами выемочных машин с усилием копания 0,2 – 0,3 МПа и способны сохранять откосы под углом 50 - 60˚ при Н_у до 7 – 15 м. При высыхании эти породы становятся полутвердыми, а под действием воды набухают.

К сыпучим породам относятся однородные пески. Угол откоса в насыпях и в массиве не должен превышать угла внутреннего трения (β=19-37˚). Усилие копания в песках наименьшее, т.к. силы сцепления между отдельными частицами практически отсутствуют.

§ 1.3. Классификация пород по относительной трудности разрушения.

Изменение состояния горных пород на всех стадиях разработки связано, как правило, с их разрушением.

Сопротивление горных пород разрушению оценивается следующими положениями:

1. Разрушение происходит под действием внешних (реже внутренних) сил в результате возникновения в определенных объемах породы напряжений при сжатии, сдвиге и растяжении, превышающих соответствующие пределы прочности σ_сж., σ_сдв., σ_раст..

2. Суммарное действие сил разрушения при различных напряжениях при сжатии, сдвиге, растяжении может быть оценено предельным сопротивлением породы разрушению (МПа):

где , , - коэффициенты доли участия каждого из напряжений.

Для общей относительной оценки сопротивления пород разрушению может быть принято условие равной доли участия разрушающих напряжений:

3. Предельное сопротивление породы разрушению в массиве зависит от его трещиноватости, а также плотности:

где - коэффициент трещиноватости;

- ускорение свободного падения, м/с²;

- плотность породы, кг/м³.

Для практических расчетов удобнее пользоваться эмпирическим выражением показателя трудности разрушения породы:

Пределы прочности горных пород при сжатии изменяются в диапазоне от 0,1 до 450 МПа;

• при сдвиге 0,01 – 75 МПа;

• при растяжении 0,0 – 43 МПа.

Плотность горных пород колеблется в диапазоне от 1200 4800 кг/м³.

Классификация горных пород по относительной трудности разрушению произведена по величине .

На основе обработки экспериментальных данных более чем на 500 типах горных пород все породы разделены на пять классов.

I - й класс – легко разрушаемые ( =1 – 5);

II – й класс – средне разрушаемые ( = 6 – 10);

III – й класс - трудно разрушаемые ( = 11 – 15);

IV - й класс - весьма трудно разрушаемые ( =16 – 20);

V – й класс – исключительно трудно разрушаемые ( =21 – 25).