содержание   ..  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..

2.2. Физико-механические и горнотехнологические свойства горных пород

К базовым физико-механическим свойствам горных пород относят пределы прочности пород при сжатии <тсж и растяжении <Тр, модуль продольной упругости i(модуль Юнга) Е и коэффициент относительных поперечных деформаций (коэффициент Пуассона) ц. Горнотехнологические свойства характеризуют горные породы как объекты разработки применительно к инженерным расчетам технологических процессов.

Применительно к процессам проведения выработок и выбору горнопроходческих машин имеют применение следующие горнотехнологические свойства: пределы прочности массива горных пород при сжатии Ясж и растяжении Rp, коэффициент крепости по М. М. Протодьяконову /, угол внутреннего трения ф и коэффициент трения tg <р, угол естественного откоса, а также горнотехнологические характеристики: абразивность, кусковатость

и др. Некоторые горнотехнологические характеристики устанавливают эмпирическим путем. Они определяют поведение горной породы при воздействии на нее инструментом и рабочими органами горных машин.

Пределом прочности называют условное напряжение, отвечающее наибольшей нагрузке, предшествовавшей разрушению образца горной породы. Предел прочности зависит от минералогического состава, структуры и пористости породы, характера цемента, степени выветрелости и др.

Различают пределы прочности пород сжатию, растяжению (разрыву) и сдвигу.

Предел прочности

Модуль упругости

Пределы прочности горных пород массива
устанавливают следующим образом. В связи с наличием трещиноватости прочность массива горных пород меньше, чем отдельного слагающего этот массив куска (структурного блока). С увеличением степени трещиноватости прочностные характеристики пород массива уменьшаются, а деформационные увеличиваются. Для получения прочностных характеристик массива через предел прочности пород в образце в расчеты вводят коэффициент структурного ослабления массива Кс, показывающий отношение предела прочности пород массива к пределу прочности пород в образце. При проектировании выработок лс определяется по данным количественного анализа нарушенное™ массива трещинами в местах проектируемого расположения выработок на основании данных инженерно-геологических изысканий по среднему расстоянию между поверхностями ослабления пород

Коэффициент длительной прочности показывает уменьшение прочности породы в результате длительного воздействия нагрузки.

Коэффициент поперечных деформаций (коэффициент Пуассона)

Коэффициент и угол внутреннего трения. В отличие от внешнего трения, под которым понимают сопротивление взаимному перемещению контактирующих тел, внутреннее трение -^-сопротивление при относительном перемещении отдельных частей тела при деформации.

Абразивность — способность горной породы изнашивать контактирующие с ней поверхности горных машин в процессе их работы. Абразивность породы в раздробленном состоянии более высокая, чем в массиве. Абразивность пород в массиве оценивается средней потерей в массе (мг) тупого цилиндрического стержня из углеродистой стали — серебрянки — путем истирания его о породу при вращении со скоростью 400 мин-1 под

осевой нагрузкой 150 Н в течение 10 мин. Трущиеся о, породу поверхности рабочих органов гарных машин изнашиваются быстрее, чем поверхности, которые подвергаются удару. Абразивность имеет значение при выборе типа погрузочной машины. Особое влияние она оказывает на выбор машин типа ПНБ (машины с нагребающими лапами) и не играет роли при выборе ковшовых машин типа ППН. Обычно чем выше коэффициент крепости породы, тем больше показатель ее образивности. Исключение составляют корундосодержащие породы, например некоторые виды боксита.

Под кусковатостью (гранулометрическим составом) понимают количественное соотношение (обычно в процентах) содержания кусков (зерен, частиц) различной крупности в отделенной от массива горной массе или сыпучей горной породе. Крупность отдельного куска принято обозначать средним линейным размером или диаметром. Гранулометрический состав сыпучих смесей изображают графически посредством кривых крупности.

На выбор метода ведения взрывной отбойки горных пород от массива оказывает влияние взрываемость, под которой понимают сопротивляемость породы разрушению действием взрыва. Взрываемость определяется удельным расходом эталонного ВВ (кг/м3). В качестве эталонного ВВ принят аммонит № 6ЖВ.

Буримость горной породы — способность породы сопротивляться проникновению в нее бурового инструмента или интенсивность образования в породе шпура (скважины) под действием усилий, возникающих при бурении. Буримость породы характеризуют скоростью бурения (мм/мин), реже — продолжительностью бурения 1 м шпура (мин/м).

В настоящее время известно большое число классификаций горных пород по буримости: шкала Союзвзрывпрома, шкала Мингео СССР, Единая шкала буримости и др.

Отдельные классификации горных пород по буримости, взры-ваемости и крепости пород в сопоставлении со шкалой крепости пород проф. М. М. Протодьяконова приведены в табл. 2.1. В этой таблице буримость пород дана по классификацйи проф. А. Ф. Суханова и характеризуется временем чистого бурения 1 м шпура, или подвиганием шпура за 1 мин чистого времени. Буримость определяют при стандартных условиях.

При проектировании горнопроходческих работ наибольшее применение находят категории пород по СНиП и классификация М. М. Протодьяконова. Для расчета взрывных работ в подземных выработках необходимо знать удельный расход аммонита № 6ЖВ для зарядов дробления (рыхления). При нормировании горных работ применяют Единую классификацию горных пород, которая приведена в «Справочнике единых норм выработки и времени на подземные горные работы для шахт и рудников горнодобывающей промышленности». Эта классификация и нормы выработки обязательны также для применения во всех
геологоразведочных организациях. Категория горных пород по Единой классификации (ЕНВ-80) устанавливается по буримости ручными, телескопными и колонковыми бурильными машинами. Бурение шпуров должно производиться исправным бурильным оборудованием и инструментом. Главным признаком отнесения горных пород к той или иной категории считают основное (чистое) время бурения 1 м шпура в минутах. Основное (чистое) время бурения определяется по инструкции путем проведения хронометрических наблюдений. При наблюдении фиксируется время бурения шпура, а также замеряются и учитываются выполненные за это время объемы работ. Время и объемы работ замеряют только после забуривания шпура на глубину 20—30 см. Замер времени производится с точностью до 1 с, а объемов работ — с точностью до 1 см.

Определение категории производится при следующих стандартных условиях:

давление сжатого воздуха 0,5 МПа;

коронки заводского изготовления, армированные твердыми сплавами ВК.-15, ВК.-8В, ВК-11В, с углом приострения 110° и площадкой затупления до 2 мм;

диаметр коронок при бурении ручными, телескопными и колонковыми бурильными машинами должен составлять 40 мм; расход воды при бурении должен быть в пределах 4—

5 л/мин; в мерзлых породах бурение шпуров производится с продувкой сжатым воздухом;

давление воздуха фиксируется по показаниям манометра каждые 5 мин; нормальным снижением давления во время бурения считается 0,02 МПа;

при бурении шпуров в одном забое пробуривается от 3 до

6 шпуров глубиной каждый 1,3—1,5 м (с учетом глубины забуривания) по 1—2 шпура в верхней, средней и нижней частях забоя.

ТАБЛИЦА 2.1

Вычисляется время чистого бурения 1 м шпура и путем сопоставления его с соответствующим основным (чистым) временем по шкале ЕНВ определяется категория пород. При бурении с отклонением от стандартных условий применяют соответствующие поправочные коэффициенты: на давление сжатого воздуха, на направление шпура, на диаметр коронки и др. Эти коэффициенты приведены в «Инструкции по определению категорий пород по буримости ручными, телескопными и колонковыми бурильными машинами» в ЕНВ-80. Для проведения этого вида работы необходимо иметь следующее исправное оборудование и инструменты: бурильную машину (молоток), комплект штанг и коронок, манометр, водомер, секундомер, стальную рулетку, виброахометр и пневмоподдержку (для ручных перфораторов). Работу по определению категорий горных пород производит комиссия в составе: начальника участка, геолога, нормировщика и бурильщика (специально выделенного и систематически выполняющего установленные нормы выработки).

содержание   ..  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..