2. ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И КЛАССИФИКАЦИЯ
ГОРНЫХ ПОРОД
2.1. Плотностные свойства горных пород
Горными породами называют агрегаты минералов, образующих самостоятельные
геологические тела. К физическим параметрам плотностных свойств относят
плотность, удельный вес и пористость (общая, открытая). При расчете
параметров технологических процессов проведения подземных горных
выработок, а также механических процессов, проходящих в массиве горных
пород, большое значение уделяется плотности. Различают плотность породы
в массиве (в естественном залегании), образце и разрыхленном состоянии.
Плотность горной породы определяется как масса (кг) единицы ее объема
(м3) со всеми содержащимися в ее порах жидкбстями и газами. В системе
единиц СИ единицей плотности р является килограмм на кубический метр:
p=mlV,
где т — масса агрегатных фаз породы, кг; V — объем, занимаемый этими
фазами, м3. Плотность горных пород и мощность породного массива,
определяющая глубину заложения подземной выработки от поверхности Земли,
оказывают значительное влияние на напряженное состояние горных пород на
поверхностях выработки и устойчивость обнажений.
Под весом горной породы понимают силу Я, которая оказывает давление на
горную крепь подземных выработок. Вес определяется через массу
обрушившихся или отслоившихся над крепью пород:
P — mg,
где т — масса, кг; g— ускорение свободного падения, м/с2.
Подставляя в это уравнение значение массы из предыдущего уравнения,
получим
P=Vpg,
где V — объем обрушившихся над выработкой пород, оказывающих давление на
крепь, м3.
Под пористостью понимают суммарный относительный объем содержащихся в
горной породе пустот. Обычно пористость выражают в процентах, относя
объем пор Vn к полному объему породы V
Коэффициент разрыхления и насыпная плотность
зависят от гранулометрического состава рыхлой массы, формы и взаимного
расположения кусков разрушенной (рыхлой) породы, продолжительности
нахождения в рыхлом состоянии (степёни самоуплотнения), давления (столба
рыхлой массы), вместимости и формы сосудов (подъемных и транспортных), в
которых размещается порода. Наименьшую разрыхленность при прочих равных
условиях имеют песчаные и глинистые породы (КР=1,15 ----1,2), а
наибольшую — скальные хрупкие (Кр = 1,3---1,8 и более). Плотностные
свойства определяются в натурных условиях (плотность в массиве, насыпная
плотность, коэффициент разрыхления, открытая пористость), лабораторным
путем (плотность в образце, пористость) и расчетным (общая пористость,
коэффициент общей пористости). Плотность пород в разрыхленном состоянии
используется при расчете процессов уборки породы, транспортных и
подъемных операций. При расчете параметров буровзрывных работ
используется плотность ВВ в различных состояниях.