книги из ГПНТБ / Лебедкова А.А. Горное дело учеб. пособие
.pdfГОРНОЕ ДЕЛО
Учебное пособие
Т аш кент— 1973
МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ УзССР
ТАШКЕНТСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
А. А. ЛЕБЕДКОВА, У. А. ИСАМУХАМЕДОВ
Одобрено Методическим советом ТашПИ
в качестве учебного пособия
Г О Р Н О Е ДЕ Л О
І-
Ташкент— 1973 г.
А Н Н О Т А Ц И Я
Работа выполнена в соответствии с програм мой курса "Горное дело" для студѳнтов-заочников специаль ности 0107 - "Гидрогеология и инженерная геология" и вклю чает разделы: основы горного деда, буровзрывные работы, проведение и крепление горных выработок, вскрытие и раз работка месторождений полезных ископаемых, с распределе нием часов между отдельными разделами курса соответствен но 15, 30, АО и 15%
Учебное пособие по курсу "Горное дело" может быть исполь зовано также студентами других специальностей геолого-разве дочных ВУЗов.
Р е ц е н з е н т ы :
I . Кафедра бурения Ухтинского политехнического института, доктор технических наук, проф. ПАНОВ Г.Е.
Е.Калининский политехнический институт, доктор технических наук, проф. ЧЕРВИНСКИЙ П.Л.
Р А З Д Е Л I
О С Н О В Ы Г О Р Н О Г О Д Е Л А
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ГЕОЛОГИИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГОРНЫХ ПОРОДАХ И МЕСТОРОЖДЕНИЯХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Горные породы и полезные ископаемые
Горная порода - любое минеральное вещество, слагающее твердую часть земной коры.
По своему физическому состоянию, независимо от соста ва, горные породы разделяются на коренные и наносы.
Коренные породы, залегающие на месте своего образова ния, не подвергались разрушению; по своему происхождению делятся на изверженные (магматические), осадочные и мета морфические (видоизмененные).
Наносы - рыхлые осадочные породы, образовавшиеся в ре зультате разрушения коренных пород (выветривания, размыва водой и т .д .)._
Горные породы и минералы, которые можно использовать для различных целей, называются полезными ископаемыми.
Горные породы, вмещающие полезное ископаемое или зак люченные в его толще в виде прослойков и прожилков, назы - ваются пустыми породами.
Естественное скопление полезного ископаемого, приуро ченное к определенной площади я занимающее определенный объем в земной коре, называется месторождением полезного ископаемого.
По своему значению в народном хозяйстве месторождения разделяются на промышленные и непромышленные.
Промышленные - это месторождения, имеющие достаточно
большие запасы полезного ископаемого высокого качества и приемлемые условия разработки на современном уровне разви тия техники и экономики.
Непромытленные - это месторождения, имеющие либо не большие запасы полезного ископаемого, либо низкое его ка чество, или трудные условия разработки.
С развитием техники и технологии все большее число непромышленных месторождений переходит в категорию промыш ленных.
Минеральное вещество, ради которого производится раз работка месторождения, называется полезным компонентом.Его содержание в определенной мере определяет, к какой катего рии относится данное месторождение: промышленной или непро мышленной.
Понятие о Физико-механических свойствах горных пород
Горные породы обладают физико-механическими свойства ми, зависящими от их состава, условий накопления, последую щих тектонических процессов и условий залегания.
Плотность - отношение массы породы к ее объему / т/м3/ . Может также характеризоваться отношением объемного веса к удельному или степенью заполнения единицы объема породы ми неральным веществом.
Пористость - свойство горной породы, характеризующееся коэффициентом пористости, т .е . отношением объема пор в по роде к объему самой породы. Характеризуется коэффициентом пористости
где |
Ѵп |
V m |
- соответственно объем пор и объем скелета |
|
|
|
породы. |
|
Объемный |
вес - вес единицы объема абсолютно сухой по |
|
роды при |
данной ее пористости. |
||
|
Удельный |
вес - вес единицы объема породы при данной |
|
ее |
пористости |
и влажности. |
Трещиноватость пород характеризуется наличием трещин, образовавшихся в результате тектонических процессов, проис ходящих в земной коре.
Кливаж - плоскости, по которым порода более легко от деляется от общей массы.
Разрыхдяемость - свойство породы, характеризующееся
увеличением объема добытой |
породы по сравнению с объемом ее |
|
в массиве. Характеризуется |
коэффициентом разрыхления. |
|
£ = 4 - |
: 4=ё |
|
Ьр |
|
І-П р |
-пористость и объемный вес породы в массиве;
-пористость и объемный вес породы в разрых ленном состоянии.
Влажность - количество воды, находящейся в порах,трещи нах и др. полостях породы. Выражается в процентах по весу.
Влагоемкость - свойство горной породы впитывать и удер живать определенные порции воды.
Водопроницаемость - способность породы пропускать че рез себя воду под давлением.
Пучение - свойство породы увеличиваться в объеме в ре зультате различных физико-химических процессов при действии на породу воды,, воздуха, проявлении пластических деформаций.
Упругость - свойство породы восстанавливать свою форму и размеры после прекращения действия на нее внешних сил.
Пластичность - свойство породы давать остаточные дефор мации, не разрушаясь.
Хрупкость - способность породы разрушаться под дейст вием внешних нагрузок без предварительных пластических дефор маций.
Слоистость - ослабление связи между отдельными слоями породы.
Крепость пород - сопротивление, которое приходится прео долевать при отделении породы от массива.
Твердость - способность породы сопротивляться внедре нию в нее другого тела, например, острого инструмента.
Вязкость - сопротивляемость силам, стремящимся разъеди нить частицы породы.
Прочность - способность породы сопротивляться действию внешних сил. Паспорт прочности горных пород графически строится по величинам пределов прочности при растяжении
/ (jp) и при сжатия ( (Je# ) в простом (одноосном) напряжен ном состоянии /Р и с .І /. Соответствующие этим отрезкам круга Мора будут предельными. При изменении предельного напряжен ного состояния породы от простого растяжения (Гр до просто го сжатия (Тсж получается семейство предельных кругов Мора, любой круг которого, касательный к огибающей, соответству ет одному из предельных напряженных состояний и отсекает на оси ( j отрезки, со ответ ствущие максимальным (j, и минималь ным главным напряжениям. Ординаты точек на этой кривой оп
ределяют |
величины касательных напряжений <£* при соответ |
ствующих |
нормальных напряжениях ( j n . |
Р и с .І. График Мора, характеризующий прочность пород.
В некотором приближения огибающую можно считать прямой, уравнение которой имеет вад
|
T |
~ e + (/n tg & |
|
|
Отрезок С |
, отсеченный прямой (касательной к огибав |
|||
шей) на оси ординат характеризует величину коэффициента |
||||
сцепления горной' породы |
(кг/см2 ) . Угол |
между касатель |
||
ной B î) |
к огибающей и |
осью O ' координат нормальных напря |
||
жений называется углом |
внутреннего трения породы, а коэф |
|||
фициент |
= |
t g i f |
называется кіурФФициентом внутреннего |
|
трения |
горной породы. |
|
|
Помимо воѳго, при горных работах учитывается следующие факторы:
1)устойчивость - способность горных пород в кровле и боках горных выработок стоять без обрушения при различной площади обнажения;
2)водоносность - фактор, определяющий способ ведения горных работ;
3)выветрелость горных пород, особенно на их выходах вблизи поверхности.
Породы, в зависимости от степени их крепости, при гор ных работах условно подразделяются на: рыхлые и сыпучие; мягкие; вязкие; ломкие; крепкие; весьма крепкие.
С учетом перечисленных свойств производится планирова ние и производство горных работ.
Классификация горных пород
Горные работы по выемке полезного ископаемого и пород находятся в тесной зависимости от физико-механических свой ств пород, главным образом, от их крепости.
Для характеристики крепости горных пород проф.М.М.Протодьяконов ввел цифровой показатель - коэффициент крепости, являющийся одной сотой частью предела прочности породы на сжатие « Й * > . І . в .
/= 0,01 (?сЖ
При выборе коэффициента у следует учитывать физичеокое состояние пород, т .е . их выветрелость, трещиноватость, смятие при дислокациях, близость расположения к дневной по верхности.
Большим достоинством этой классификации является ее науч
ная обоснованность а охват значительного числа груш |
гор |
|
ных пород, начиная от шшвучих и сыпучих и кончая в |
высшей |
|
степени крепкими. Эта классификация имеет решающее |
значение |
|
для расчетов |
горных работ; она определяет нормы работ,объем |
|
и сроки их выполнения с использованием современной |
техники. |
|
На ее основе созданы справочники :Единые нормы выработки" |
||
(ЕНВ, часть - |
"Горнопроходческие работы") и "Справочник ук |
рупненных норм" (СУН) на горные работы, по которым возмож но определить их общий объем, стоимость проходки вычисляет ся по сметным нормам (ССН).
На горных предприятиях применяется также классификация пород по буримости и взрываемости (Е11Ш и В ), по которой кре пость пород и трудность их добывания оценивается временем чистого бурения I м шпура в минутах.
Эта классификация пород с делением их на одиннадцать категорий позволяет определять способы ведения горных работ и их производительность.
Классификация включает следующие категории пород по кре пости и способу разработки: внекатегорная разработка взрыв ным способом ( у = 15-25); разработка взрывным способом со ответственно при крепости у ' = ІО -ІІ, 12-14, 8-9 и 6; раз работка взрывным способом и отбойными молотками соответст
венно при крепости У |
= 3; 2; 1,5+2 и I - |
1 ,5 . |
||
Для угля предусматриваются следующие классы крепости: |
||||
весьма |
крепкие |
(_/ = 2 ); крепкие {J' = 1 ,6 ); |
средние ( у = 1,2 |
|
- 1 ,3 ) |
и мягкие |
(_ /= |
0 ,7 -0 ,9 ) . |
|
Кроме приведенных классификаций пород существуют и дру гие, используемые в различных отраслях горной промышленнос ти и в строительстве.
Основные задачи и организация геологической службы
Геологические исследования недр земли предусматривают обеспечение промышленности и народного хозяйства различными видами минерального сырья и включают: выявление месторожде ний полезных ископаемых; определение его количества и каче
ства^ установление наличия подземных вод, |
строения и залега |
ния рудных тел или пластов, покрывающих |
и подстилающих их |
горных пород, а также изучение особенности экономики района. Координацию и планомерное проведение всех геологических исследований в Советском Союзе осуществляет Министерство гео
логии и охраны недр, объединяющее ряд геологических управ лений.
Геологоразведочные работы на местности проводятся гео логическими партиями, объединяемыми геологоразведочной эк спедицией или геологическим управлением.
Общие сведения о поисках и разведке месторождений полезных ископаемых
Планомерность геологического изучения месторождения за ключается в последовательном проведении различных стадий геологических работ.
Цикл геологических исследований составляют геологичес кие съемки, поиски и разведка.
Работы, цроводимые с целью установления строения и воз раста горных пород на исследуемой территории, называются геологической съемкой.
Работы, ставящие своей целью отыскание месторождений полезных ископаемых, называются поисками.
Работы, направленные на тщательное и всестороннее изуче ние месторождения с поверхности и на глубине с целью уста новления возможности наиболее полного и рационального извле чения заключенного в нем полезного ископаемого, называются разведкой.
Разведочные работы предусматривают определение основных
элементов |
залегания полезного ископаемого, их качества |
и |
|
количества |
(запасов), характера окружающих пород, |
условий |
|
разработки |
и т .д . |
|
|
Разведочные работы по степени детальности и полноте изу чения месторождений полезных ископаемых разделяются на: пред варительную и детальную разведки.
Существует еще, так называемая эксплуатационная развед ка, производящаяся в процессе разработки месторождений в случае сложности их формы и строения, а также при разработ ке весьма нарушенных месторождений.
Стадии поисковых и разведочных работ переходят одна в
ДРУГУЮ.
Поисковоразведочные работы осуществляются с помощью буро вых скважин или выработок, расположенных в определенном по-