Информация, оборудование, промышленность

Основные сведения о физических, механических и горно-технологических свойствах горных пород

При ведении буровзрывных работ (БВР) на горных предприятиях, выбор их основных параметров и методов управления взрывом, в значительной степени, зависит от свойств горных пород, трещиноватости массива и структурных особенностей его залегания. При составлении расчетов используются физические, механические, горно-технологические свойства горных пород.

Физические свойства горных пород. Физические свойства характеризуются плотностью, пористостью и  пластичностью горных пород.

Плотность пород – физическая величина, равная отношению массы породы к их объему определяется по формуле:

          (г/см3)                          

где   m – масса породы, г;

        V – объем породы, см3;

Пористость породы – физическая величина, равная отношению всех пустот к общему объему породы в сухом состоянии определяется по формуле:

                                   

где    Vп – объем всех пустот;

 

Пористость породы характеризуется коэффициентом пористости.

                       

Коэффициенты пористости некоторых типов горных пород:

Гранит, габбро, кварцит                      0,8-1,2

Известняк, мрамор, доломит                 0,5-13,4

Песчаник,  глинистый сланец,              4-28,3

Глина, суглинок, почва                        44-65

Пластичность горных пород -  физические свойства горных пород сохраняют остаточную деформацию после прекращения действия внешних сил.

Влажность горных пород характеризует содержание воды в породе. Коэффициент влажности (относительная влажность) определяется  по формуле:

                                        

где   w  - влажность приходящейся на 1г абсолютно сухой породы.

Механические свойства горных пород. К механическим свойствам горных пород, относятся предел прочности горных пород одноосному сжатию, растяжению, модуль Юнга, модуль сдвига, коэффициент Пуассона.

Предел прочности горных пород одноосному сжатию – отношение максимальной разрушающей силы при одноосном раздавливании на начальную площадь поперечного сечения образца и определяется по формуле:

                       

где   Рсж.max - максимальная сжимающая, разрушающая сила, в кг;

         F0  -  площадь поперечного сечения образца породы, см2;

Предел прочности горных пород одноосному растяжению – отношение максимальной разрушающей силы  при одноосном растяжении на начальную площадь поперечного сечения образца определяется по формуле:

  

где   Рр.max - максимальная растягивающая разрушающая сила, в кг;

Модуль Юнга (модуль упругости) - называется коэффициент пропорциональности между нормальным напряжением и деформацией, который определяется по формуле:

  

где   s - нормальное напряжение, кгс/см2;

         n - относительная деформация

 

Модуль сдвига – называется коэффициент пропорциональности между касательным напряжением и деформацией, который определяется по формуле:

  

где     t - касательное напряжение, кгс/см2.

Коэффициент Пуассона – называют коэффициентом пропорциональности относительных продольных и поперечных деформаций. 

 

К горно-технологическим характеристикам и классификациям горных пород относятся: крепость, твердость, абразивность, буримость, взрываемость и трещиноватость.

Крепость горных пород – оценивается по шкале проф.М.М.Протодьяконова, которая равна отношению временного сопротивления горных пород одноосного сжатия на 100 и определяется по формуле:

 

Твердость горных пород – это способность породы оказывать сопротивление проникновению в него твердого тела. Степень твердости для сопротивления породы при бурении определяют по методу Л.А.Шрейнера.

Абразивность горных пород – это способность породы изнашивать контактирующий с ней поверхность горных машин или горного оборудования в процессе их работы. Характеристикой абразивности горных пород оценивается по шкале Л.И.Барона и А.В.Кузнецова.

Буримость горных пород – это способность породы сопротивляться проникновению в нее бурового инструмента. Буримость породы характеризуется скоростью бурения – м/час.

Взрываемость горных пород – это сопротивляемость горной породы разрушению действием взрыва. Взрываемость характеризуется классификацией пород по взрываемости.

Трещиноватость горных пород и массивов – это совокупность трещин определенных размеров, частоты их расположения и ориентации в массиве горных пород.

Трещиноватость определяется по классификации массивов горных пород по степени их трещиноватости, которые определяются планиметрическим, фотопланиметрическим, керневым, сейсмическим и экспресс методами.

 

Резюме

В общем технологическом комплексе по добыче и переработке полезных ископаемых БВР, предопределяют эффективность погрузочно-транспортных работ на карьерах, а также качества дробления измельчения руд на обогатительных фабриках. Поэтому от качества буровзрывных работ зависит качество добываемой продукции.

         При ведении БВР на горных предприятиях, выбор их основных параметров и методов управления взрывом, в значительной степени, зависит от физических, механических и горно-технологических свойств горного массива, а также структурных особенностей его залегания.