книги / Методические указания по определению устойчивости пород в зависимости от их нарушенности на рудных месторождениях

Построив график в хоординатах 5 - ]0 ( б ) и продолжив прямую до значения р ( б ) - 1, получим предельное значение прочности, равное = 2550 кг/см? На рис. 3 приведены графи ки для ряда пород.

/

Рис. 3. Среднее значение прочности пород как функции показателя р1 ( S ): 1 - оруденелые серпентиниты, 2 - габ- бро-долеригы, 3 - оруденелые филлиты

1.5. Функции влияния структурных элементов на предел прочности пород при одноосном сжатии

Структурные элементы влияют в совокупности на прочность породы и выделить влияние каждого из них чаще всего весьма трудно. Поэтому функции влияния отдельных структурных эле­ ментов можно установить лишь на основе средних величин, по­ лучаемых при испытаниях образцов или натурных блоков с при­ менением моделирования отдельных структурных элементов на эквивалентных материалах.

Многообразие горных пород не позволяет в настоящее вре­ мя дать обобщенную оценку их свойств. Поэтому зд есь уделено место способам получения таких оценок и результатам, имеющим достаточную степень общности для практических приложений,

Минералогический состав пород и его оценка как фактора, определяющего прочность породы

Для большинства горных пород характерны три группы минералогических ассоциаций: 1) минералы,представляющие ис-

ходные (первичные) породы, по преимущественному содержанию которых они получают свои названия; 2) минералы, прпдставляющне вторичные изменения; 3) минералы, отражающие особеннос­

ти породы, например, содержание полезных компонентов в по~ пезных ископаемых (рудные минералы).

Влияние минералогического состава на прочность породы заключается, главным образом, в том, что при содержании рав­ нопрочных минералов,* прочность породы в образце зависит от их количественного соотношения. От минералогического состава за­ висит также проявление делимости породы и степень снижения прочности породы по трещинам при разном ч.\ заполнителе.

Поскольку из грех минеральных групп одна может быт'ь всегда исключена из рассмотрения, оценку изменения прочности следует проводить в зависимости от двух минеральных гпучп.

При ИСПЫГаНИИ ПОРОД ИЗГОТОВЛЯЮТСЯ ШЛИ'Ьы ИЛИ ЛНШПИфы ил гех

же кусков корна, из которых изготовляются образцы, таким об­

чение прочности по результатам ряда испытаний и соответствую­

нения прочности оруденелых серпентинитов от содержания нике­ ля С и вторичных минералов С (рис. 4 ).

Влияние минералогического состава заполнителя трещин, прожилков и г. п. характеризуется соотношением минералов - заполнителей и основного состава породы: минерал - заполнитель не оказывает влияния на прочность породы в образце; минералзаполнитель снижает прочность породы; минерал-заполнитель настолько мапопрочен, что изготовление образца становится не­ возможным. В первых двух случаях их влияние отражается в средней величине прочности образцов. В третьем случае необхо­ димо дополнительно учитывать трещины (см. ?рещиновагость).

Делимость

С минералогическим составом связывается проявление дели­ мости. Она определяет способность породы легче разрушаться (скалываться) по плоскостям, вдоль которых имеется предпочти­ тельная ориентировка плоскостей спайности некоторых минералов /4/. В большинстве случаев плоскости делимости пространствен­ но сопряжены с плоскостями гретцин, но в отличие от них визу­ ально не проявляются. Делимость не является нарушением сплош­ ности породы. Ее распространенность в массиве аналогична тре­ щиноватости, т. е. ориентировка плоскостей делимости аналогич­ на ориентировке трещин.

При испытании образцов делимость проявляется образовани­ ем поверхности скопа (скоп по диагонали, как частный случай проявления делимости) и вызывает снижение прочности в зави­ симости от ориентировки плоскости делимости относительно на­ правления приложения нагрузки. Влияние ориентировки плоскости делимости аналогично влиянию ориентировки трещин.

Трещиноватость

Трещины подраздели JOгея на микрогрещины (заполненные и незаполненные) и макротрещчны (с заполнителем и без него).

Микрогрещины имеют протяженность, не превышающую нескольких миллиметров, и содержатся в любом объеме породы. Трещины заполнены, как правило, вторичными минералами и не являются нарушением сплошности. Их влияние учитывается в среднем значении прочности при испытании образцов.

Макрогрешины без заполнителя нарушают сплошность поро­ ды и ограничивают в массиве элементарные структурные блоки

ентировки трещин относительно направления максимального напря-

В число трещин включаются те системы, трещины которых не попали в образцы по причине нару­ шения из-за слабого сцепления. Установить эти трещины можно опытным путем. Для этого необ­ ходимо знать минерал-заполни­ тель таких трещин или путем сравнительного бурения скважин на участке, где детально изуче­ на трещиноватость, сопоставить кусковагосгь (размеры кусков)

с расстоянием меж ду трещинами.

Величину спепления по макрогрещинам с минимальным сцепле­ нием можно установить с помошью натурных испытаний. Однако на­ копленные сведения о прочности пород в массиве позволяют ориен­ тировочно определить коэффициент снижения прочности сцепления.

Рис. 7 . Функция влияния

густоты трещин

П од коэффициентом структурного ослабления обычно по­ нимается величина, равная отношению прочности породы в м ае-, „сиве к средней прочности породы в образце. Здесь предлагает­ ся расчетный способ приближенной оценки коэффициента струк­ турного ослабления по сведениям о их геологическом строении. Он базируется на предположении, что результирующая поверх­ ность разрушения пород в массиве образуется за счет плоскос­ тей ослабления пропорционально частости их проявления. Это было показано в лабораторных условиях на образцах небольших размеров /8/.

Если представить меру влияния каждой однородной груп­ пы плоскостей ослабления в относительных величинах (относи­ тельно предельного или максимального значения прочности), го сумма произведений частости проявления каждой такой группы на меру их влияния и будет численно равняться коэффициенту структурного ослабления Л .

Совокупное влияние структурных элементов, включая и минералогический состав, на предельную прочность породы вы­ разится

зывающая насколько максимальное значение прочности в данной

тов, отражающая влияние плоскостей ослабления в образце на

прочности, величины сцепления в суммарной поверхности разру­ шения, приходящейся на долю макрогрещнн, не учтенных в образце; р2 ( § ) - функция влияния ориентировки трещин;

f - функция влияния густоты трещиноватости).

Значение р2 ( § ) вычисляется согласно п. 1.4. Значение

трещиноватости (рис. 7 ) . Коэффициент кС определяется по дан-

ным натурных испытаний по формуле

______________А________________

кс " р, ( в ) ■ р2 ( 8 ) • f гг

Данные натурных испытаний и известные расчеты прочнос­ ти пород на одноосное сжатие по фактам разрушения м еж ду - камерных целиков на ряде месторождений позволяют приближен­ но оценить параметр к•С (табл, 2 ).

Т а б л и ц а 2

И з таблицы следует, что среднее значение параметра к

С

равно — 0,70 и принимается в качестве первого приближения.

Окончательный вид коэффициента структурного ослабления следующий

А * 0,7 Pt ( 8 ) •р г ( S ) •f гг.

1.7. Упрошенный способ определения структурной нарушенности по керну скважин

На ранней стадии освоения месторождений или при эксплуа тационной разведке новых частей залежи важно установить сте­ пень структурной нарушенности пород и оценивать их устойчивость.