Лекция 6
2.5. Паспортизация горных пород по физико-техническим параметрам
Цель паспортизации горных пород – компактная запись основных физических параметров пород с достаточной точностью для дальнейшего использования при расчете напряженного состояния массива горных пород, горного давления, параметров горных выработок, при которых обеспечивается их устойчивость. С помощью паспорта горных пород систематизируют, классифицируют и обрабатывают полученные данные в лабораторных или натурных условиях. В паспорт горных пород входит название пород, описание их строения и комплекс основных параметров, достаточных для оценки горной породы как объекта горных работ и записанных в виде соответствующего номера группы (табл.4.?)
Все показатели строения и свойств пород по числовым значениям разбиты на десять групп. Пределы изменения в каждой группе выбраны с учетом максимальных значений параметров для пород и коэффициента вариации, в результате чего интервал разбивки параметров неравномерных. Большому значению параметра соответствует и большое цифровое значение группы. Примеры группирования пород приведены в табл.2-6 и табл 4.7
Таблица 2.6. Группирование размеров зерен в горных породах
|
Тип структуры породы |
Размер зерен, ММ |
Группа размера зерен |
|
аморфная |
0 |
0 |
|
Скрытокристаллическая: | ||
|
коллоидная |
(0 – 5)* |
1 |
|
глинистая |
– |
2 |
|
алевролитовая |
10-3– (5*10-2) |
3 |
|
Кристаллическая | ||
|
мелкозернистая |
(5*10-2) – (2,510-1) |
4,5 |
|
среднезернистая |
(2,510-1) - (5*10-1) |
6 |
|
крупнозернистая |
(5*10-1) - 1 |
7 |
|
грубозернистая |
1 - 5 |
8 |
|
гигантозернистая |
>5 |
9 |
Таблица 2-7 Группирование параметров строения горных породах
|
Коэффициент формы kфр |
Группа формы зерен kфр |
Коэффициент неоднородности размеров kн.р |
Группа kн.р |
Коэффициент неоднородности формы kнф |
Группа kн.ф |
Коэффициент ориентации зерен kо |
Группа |
Коэффициент трещиноватости kтр |
Блочность |
Группа трещиноватости |
|
1 – 1,5 |
0 |
1-1,5 |
0 |
1-1,5 |
0 |
1-1,5 |
0 |
0-10-4 |
крупная |
0 |
|
1,5-2,5 |
1 |
1,5-2,5 |
1 |
1,5-2,5 |
1 |
1,5-2,5 |
1 |
10-4- 2*10-4 |
крупная |
1 |
|
2,5-5,5 |
2 |
2,5-5,5 |
2 |
2,5-5,5 |
2 |
2,5-5,5 |
2 |
2*10-4-5*10-4 |
средняя |
2 |
|
5,5-10,5 |
3 |
5,5-10,5 |
3 |
5,5-10,5 |
3 |
5,5-10,5 |
3 |
5*10-4-10-3 |
средняя |
3 |
|
10,5-20 |
4 |
10,5-20 |
4 |
10,5-20 |
4 |
10,5-20 |
4 |
10-3- 2*10-3 |
мелкая |
4 |
|
20-30 |
5 |
20-30 |
5 |
20-30 |
5 |
20-30 |
5 |
2*10-3-5*10-3 |
мелкая |
5 |
|
30 - 50 |
6 |
30 - 100 |
6 |
30 - 50 |
6 |
30 - 50 |
6 |
5*10-3-10-2 |
мелкая |
6 |
|
50 - 70 |
7 |
100-150 |
7 |
50 - 70 |
7 |
50 - 70 |
7 |
10-2-10-1 |
мелкая |
7 |
|
70-100 |
8 |
150-200 |
8 |
70-100 |
8 |
70-100 |
8 |
10-1-1 |
тонкая |
8 |
|
>100 |
9 |
>200 |
9 |
>100 |
9 |
>100 |
9 |
>1 |
тонкая |
9 |
Таблица 2-8 Группирование плотностных и механических свойств горных пород
|
Группа |
Объемная масса γ*10-3, кг/м3 |
Пористость Р,% |
Предел прочности при сжатии σсж МПа, |
Предел прочности при растяжении σр МПа |
Модуль упругости, Е*104, МПа |
Коэффициент Пуассона | |
|
0 |
< 1,69 |
< 2 |
<10 |
<1 |
<9 |
<0,13 | |
|
1 |
1,6-2,0 |
2-4 |
10-30 |
1-3 |
9-25 |
0,13-0,17 | |
|
2 |
2,0-2,4 |
4-6 |
30-50 |
3-5 |
25-35 |
0,17-0,21 | |
|
3 |
2,4-2,6 |
6-8 |
50-70 |
5-7 |
35-45 |
0,21-0,23 | |
|
4 |
2,6-2,8 |
8-10 |
70-90 |
7-9 |
55-65 |
0,23-0,25 | |
|
5 |
2,8-3,0 |
10-14 |
90-110 |
9-11 |
65-95 |
0,25-0,27 | |
|
6 |
3,0-3,4 |
14-18 |
110-150 |
11-13 |
95-125 |
0,27-0,29 | |
|
7 |
3,4-4,0 |
18-26 |
150-210 |
13-17 |
125-175 |
0,29-0,33 | |
|
8 |
4,0-5,0 |
26-40 |
210-290 |
17-23 |
125-175 |
033-0,41 | |
|
9 |
>5.0 |
>40 |
290 |
>23 |
>175 |
0.41 | |
Пример составления паспорта. Название породы записываем в графу Iтабл. 2-6 в графеIIтабл 2-6 ставим дробь, в числите первая цифра обозначает группу среднего размера зерен минерала (dср,), слагающих породу, приведенную в табл 2.7 вторая цифра – группу формы зерен (kфр), показанную в табл.2.8 . В знаменателе проставляют цифры, обозначающие группы, соответствующие коэффициентам неоднородности зерен по размерам(kн.р) и форме(kн.ф). Две последние цифры строения указывают на группы коэффициент ориентации(k0) и коэффициент трещиноватости(kтр). Коэффициент трещиноватости оценивается по удельному количеству трещин, приходящихся на 1 см2площади поверхности горной породы. В графахIIIиIVтабл 4.? Следует записывать группы объемной массы и пористости, соответствующие физическим параметрам породы их табл. 2-8
В графе Vтабл.2-6 проставляют дробь, цифры числителя которой соответствуют группам механических параметров таких как предел прочности при сжатии, модуль упругости, коэффициента Пуассона (см.табл. 2.9) в знаменателе записывают группы тепловых параметров – коэффициент теплопроводности, удельной теплоемкости, коэффициента теплового расширения.
Число отдельных показателей физико-технических свойств горных пород, учитываемых в паспорте можно при необходимости увеличивать. Результаты изучения параметров породы можно записать
для мелкозернистого граниты в виде
для каменного угля
Таблица 2-6 Расшифровка характеристик строения горных пород и их свойств, входящих в паспорт
|
I Название породы |
II Характеристика строения | |||
|
Название породы или цифровой код |
Группа размера зерен |
Группа формы зерен |
Группа коэффициента ориен- тации зерен |
Группа трещиноватости |
|
Группа коэффи-циента неодно-родности по размерам |
Группа коэффициента неоднородности по форме | |||
|
| ||||
|
Комплекс основных параметров | |||||||||||||||
|
III |
IV |
V |
VI | ||||||||||||
|
Группа объем-ной массы |
Группа порис-тости |
Группа механических свойств |
Группа электромагнитных свойств | ||||||||||||
|
Предел прочности при сжатии |
Предел прочности при растяжении |
Модуль упругости |
Коэффициент Пуассона |
Удельное электрическое сопротивление |
Диэлектрическая проницаемость |
Тангенс угла диэлектрических потерь |
Магнитная проницаемость | ||||||||
|
Группа тепловых свойств | |||||||||||||||
|
Коэффициент теплопроводности |
Удельная теплоемкость |
Коэффициент линейного теплового расширения | |||||||||||||