Определение крепости и показателя трудности разрушения горной породы.

Крепость горных пород– характеристика сопротивляемости пород их добыванию, т. е. технологическому разрушению. Это понятие крепости введено профессором М. М. Протодьяконовым (старшим), который для количественной оценки предложил коэффициент крепости f, в первом приближении пропорциональной пределу прочности породы при сжатии. Им была разработана шкала классификации горных пород по крепости, в соответствии с которой горной горные породы подразделены на 10 категорий [5,6].

К первой категории относятся породы, имеющие наивысшую степень крепости (f=20), к десятой – наиболее слабые плывучие породы (f=0,3). Пределы изменения крепости от 0,3 до 20.

Коэффициент крепости можно определить также экспериментально, методом толчения, разработанный проф. М. М. Протодьяконовым (младшим).

Сущность метода толчения заключается следующем. Отбирается 5 образцов породы произвольной формы массой приблизительно по 40-60 г. Каждый образец дробят в стакане трубчатого копра гирей массой 2,4 кг, сбрасываемой с высоты 0,6 м. после 5-15-кратного сбрасывания гири, полученную мелочь просеивают через сито с отверстиями 0,5 мм. Фракцию размером менее 0,5 мм собирают с пяти образцов и насыпают в стакан объемомера диаметром 23 мм. Определяют высоту столбика пыли l(мм) в объемомере. Коэффициент крепости, который называют динамическим, вычисляют по формуле:

ʄ_d= , (9.1)

где n – число сбрасываний гири при испытании одного образца.

Имеющиеся в настоящее время, методики определение коффициентов крепости скальных пород достаточно апробированы и находят широкое применение в практике ведения горных работ [5].

Из существующих методов определения крепости пород f наиболее распространенным является метод испытания образцов пород на временное сопротивление их одноосному сжатию ơ_сж(МПа) с последующим вычислением его по известной формуле М. М. Протодьяконова [6]:

ʄ= (9.2)

Определения показателя трудности разрушенияосновывается на том, что в разрушении горной породы в равной степени принимают участие сжимающие, растягивающие и скалывающие усилия [1].

В реальных условиях разрушение пород (бурение, взрывание, дробление) всегда сопровождается их перемещением, на что также затрачивается работа. В связи с этим при оценке трудности разрушения пород в технологических процессах необходим учет их объемного веса. В итоге показатель относительной трудности разрушения пород Птр может быть выражен следующим образом:

П_тр=k_co * К_Т * (ơ_сж + ơ_р + τ_сдв) + В * ᵞ, (9,5)

ơ_сж=171,1МПа

ơ_р=16,7МПа

τ_сдв =3,04МПа

ᵞ = 2,68кн/м³

К_Т = (1,2*1_ср+0,2) – кэфициент трещиноватости.

1_ср=1,4м – средний линейный размер естественной отдельноти в массиве.

Где k_co – коэффициент структурного ослабления массива; А и В – некоторые коэффициенты.

С целью удобства показателем П_тр коэффициент А принят равным 5*10^-8, а коэффициент В=5*10^-5м.

Все породы по относительной трудности разрушения разделены на на пять классов и 25 категорий.

I класс – полускальные, плотные, мягкие, сыпучие (П_тр=1÷5), категории: 1, 2, 3, 4, 5;

II класс – скальные легко разрушаемые (П_тр=5,1÷10), категории 6, 7, 8, 9, 10;

III класс – скальные средней трудности разрушения, (П_тр=10,1÷15), категории: 11, 12, 13, 14, 15;

IV класс – скальные трудноразрушаемые (П_тр= 15,1÷20), категории: 16, 17, 18, 19, 20;

V класс – скальные весьма трудноразрушаемые (П_тр= 20,1÷25), категории: 21, 22, 23, 24, 25

Редко встречающие породы с П_тр>25 относятся к внекатегорийным.