Размещено на http://www.allbest.ru/

Белгородский Государственный Технологический университет им. В.Г. Шухова

Чиликин П.В., Андреева Н.В.

Состояние окружающего породного массива характеризуют определенными физико-механическими свойствами.

Достоверные сведения о физико-механических свойствах горных пород позволяют заблаговременно составить представление о характере возможных деформаций и степени устойчивости обнажений массива, а также служат основанием для разработки и внедрения наиболее эффективных методов разрушения горных пород при ведении горных работ, креплении и поддержании горных выработок.

Под механическими свойствами горных пород понимают характеристики, определяющие способность пород противодействовать деформированию и разрушению в сочетании со способностью упруго или пластически деформироваться под действием внешних механических сил. Механические свойства пород можно подразделить на прочностные, упругие и другие. горный порода сопротивление сжатие

Прочность характеризует сопротивляемость породы раздавливающим, разрывающим и скалывающим нагрузкам. Пределом прочности называют напряжение, при котором образец породы разрушается.

Большинство горных пород имеет зернистую структуру (например, песчаники), причем межкристаллическое сцепление значительно меньше прочности самих зерен. Такие горные породы являются хрупкими и разрушаются без предварительной пластической деформации. Глины и некоторые виды известняков обладают пластическими свойствами. Горные породы обладают достаточно высокой прочностью только на сжатие, сопротивление же их растяжению, сдвигу и изгибу очень мало и составляет десятые и сотые доли сопротивления сжатию.

При сложных процессах механического разрушения горных пород (бурение шпуров, применение проходческих комбайнов и т.д.) чаще находит применение термин «крепость горной породы».

Крепость -- величина, приближенно характеризующая относительную сопротивляемость породы разрушению при добыче.

Данные о физико-механических свойствах горных пород получают путем испытания их образцов на сопротивление сжатию, разрыву, изгибу и сдвигу.

К свойствам горных пород относят также обобщающие характеристики разрушаемости механическими способами: дробимость, абразивность и контактную прочность.

Дробимость -- относительная сопротивляемость породы измельчению при воздействии ударной нагрузки.

Абразивность горных пород и угля -- способность истирать металлы, твердые сплавы и др. Поэтому абразивность горной породы обычно оценивают по износу материала, контактирующего с нею.

Контактная прочность -- сопротивляемость породы разрушению в приповерхностном слое при местных контактных воздействиях.

Хрупкость -- свойство горных пород разрушаться без пластических деформаций.

Пластичность -- свойство породы под воздействием сил претерпевать остаточную деформацию без микроскопических нарушений сплошности. Она растет с увеличением температуры и давления. Наиболее пластичны, например, глины.

Твердость -- сопротивляемость породы при местных контактных воздействиях пластической деформации или хрупкому разрушению в поверхностном слое.

Сопротивляемость горной породы внедрению инструмента или вдавливанию при статическом воздействии называют статической твердостью.

Вязкость -- свойство, характеризующее сопротивляемость усилиям, стремящимся отделить часть породы от массива. Вязкость зависит от прочности и пластичности породы.

Плотность горной породы -- масса единицы ее объема в естественном состоянии со всеми содержащимися в ее порах жидкостями и газами. Различают среднюю и минералогическую плотности.

Пористость -- суммарный относительный объем пор, содержащихся в горной породе. Наличие в породе пор и трещин уменьшает силы сцепления и облегчает разрушение породы под действием бурового инструмента.

Пористость горных пород колеблется в широких пределах и зависит от размеров и формы зерен, слагающих породу, а также от минералогического состава, однородности, плотности ее сложения. Пористые горные породы обладают сжимаемостью, т.е. их объем уменьшается после сжатия. Однако практически сжимаемость горных пород незначительна.

Упругость -- свойство тела восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия на него силы.

Деформация горных пород -- изменение относительного положения частиц массива горных пород под действием сил.

Ползучестью горной породы называют медленное нарастание во времени пластической деформации породы при силовых воздействиях, меньших, чем те, которые могут вызвать остаточную деформацию при испытаниях обычной длительности. Величина ползучести горных пород имеет большое значение при поддержании горных выработок, так как от нее зависит смещение горных пород на контуре выработок и, следовательно, нагрузка на крепь.

Разрыхляемость -- свойство горной породы занимать в разрыхленном состоянии больший объем по сравнению с тем, который она занимала в массиве. Отношение объемов горной породы в разрыхленном состоянии и в массиве называют коэффициентом разрыхления. Величина этого коэффициента зависит от крепости породы, ее строения и сложения, степени разрыхления, способа добычи, наличия воды.

Трещиноватость -- нарушенность монолитности пород трещинами. Трещиноватость горных пород значительно ослабляет устойчивость массива, существенно влияет на параметры буровзрывных работ, способы проведения и крепления горных выработок.

Влажностью горных пород называют количество воды, содержащейся в их порах, трещинах и других полостях. Количество воды, содержащейся в породе в естественных условиях, называют естественной влажностью. Предельно возможная влажность соответствует полной влагоемкости породы.

Влагоемкость -- свойство горных пород удерживать воду (в порах и трещинах). Влагоемкость определяют по количеству оставшейся воды после свободного стекания ее избытка из образца, который предварительно был погружен в воду.

Водопроницаемость -- способность горных пород пропускать через себя воду при некотором перепаде давления. Водопроницаемость зависит от скорости фильтрации, равной количеству воды, протекающей через единицу площади поперечного сечения фильтрующей породы. Водопроницаемость характеризуют коэффициентом фильтрации, т.е. скоростью фильтрации при напорном градиенте, равном единице.

Способность поглощать и проводить воду у различных пород различна. Лишенные полостей кристаллические изверженные породы, большинство метаморфических пород (например, мрамор и кварцит) практически не поглощают и не проводят воду. Пластичная глина обладает значительным водопоглощением, но лишена водопроводящей способности. Обломочные породы с крупностью частиц больше 0,1--0,2 мм быстро поглощают и проводят большое количество воды.

Водоотдачу горной породы характеризуют количеством воды, которое может быть от нее отобрано путем свободного стекания под влиянием силы тяжести.

Газонасыщенность пород -- степень заполнения пустот (пор, каверн, трещин) в породах природными газами. Она обусловлена сорбционной способностью горных пород, пористостью, трещиноватостью и давлением газов. Ее оценку осуществляют по коэффициенту газонасыщения, равному отношению объема газа, заполняющего породу, к объему открытых пор и пустот. Газонасыщенность определяют как объемное количество свободных и сорбированных газов, содержащихся в единице объема или массы породы, извлекаемых путем откачки, вакуумирования или вытеснения жидкостью.

Газопроницаемость -- способность горной породы (угля) при некотором перепаде давления пропускать через себя газ. Газопроницаемость является основным свойством горной породы, проявляющимся при фильтрации газа, и зависит в основном от свойств породы и частично от свойств самого газа.

Список литературы

1. Садовский М.А., Болховитинов Л.Г., Писаренко В.Ф. Деформирование геофизической среды и сейсмический процесс (М.: Наука, 1987)

2. Гуфельд И.Л. и др. Геодинамика и тектонофизика 2 378 (2011)

3. Гзовский М.В. Основы тектонофизики (М.: Наука, 1975)

4. Ребецкий Ю.Л. в сб. Флюиды и геодинамика (ред. Леонов Ю.Г., Киссин И.Г., Русинов В.Л.) (М.: Наука, 2006) С.120

5. Короновский Н.В., Наймарк А.А. Вестник МГУ, сер. Геология, 6 (2012)

Размещено на Allbest.ru