Классификации горных пород

Классификации горных пород имеют большое практическое значение при ведении горных работ с точки зрения выбора бу­рильных машин, методов взрывных работ, определения норм выра­ботки и расхода материалов.

Ниже приведены некоторые применяемые классификации гор­ных пород.

Классификация горных пород по шкале проф. М. М. Прото­дьяконова. В основу этой классификации положен коэффициент крепости горных пород f, который характеризует относительную прочность горных пород на раздавливание при одноосном сжатии. Принято, что порода с прочностью на раздавливание 9,8-10^е Н/м² имеет коэффициент крепости, равный единице. Таким образом, порода, обладающая прочностью, например, 9,8 -10⁷ Н/м², имеет коэффициент крепости 1ю классификации проф. М. М. Протодьяконова (табл. 1.2):

т. е. коэффициент крепости показывает, во сколько раз данная по­рода крепче другой, крепость которой принята за единицу.

Проф. М. М. Протодьяконов считал, что коэффициент кре­пости характеризует породу во всех производственных процес­сах, т. е. если данная порода крепче другой в некоторое число раз, например, при бурении, то она, как правило, во столько же раз крепче ее и при других производственных процессах, напри­мер при взрывании.

Классификация проф. М. М. Протодьяконова (см. табл. 1.2) имеет десять категорий от I до X, часть из которых разбита на подкатегории (III—VII). Породы самые крепкие относятся к I ка­тегории, самые слабые — к X категории. Каждой группе пород соответствует коэффициент крепости f от 0,3 до 20. Эта классифи­кация до настоящего времени на многих горнодобывающих пред­приятиях СССР применяется для ориентировочной оценки пород, а также при укрупненных проектных и сметных расчетах.

Для оперативного нормирования классификация пород по шкале проф. М. М. Протодьяконова непригодна. Для этих целей пользуются ведомственными классификациями по буримости и взрываемости.

Единая классификация горных пород по буримости. Специаль­ной комиссией при ИГД АН СССР на основе исследований проф. А. Ф. Суханова разработан проект единой классификации по буримости. Буримость пород в этой классификации характе­ризуется чистой скоростью бурения шпура при следующих стан­дартных условиях опыта: тип бурильного молотка ПП-50В1; давле­ние сжатого воздуха 0,45 МПа; характеристика бурового инстру­мента: диаметр головки бура 42 мм; форма лезвия бура кресто-

вая; угол приострения лезвия 90°; длина штанги 1 м; глубина бурения до 1 м.

В случае проведения опыта при условиях, отличных от стан­дартных, вводятся соответствующие поправочные коэффициенты. После определения скорости бурения по классификации находится наиболее близкая величина табличной скорости, и порода отно­сится к этому классу. На этом принципе составлено большое число классификаций для определенных условий рудников, карьеров, бассейнов.

Классификации пород по взрываемости основаны на определе­нии величины удельного расхода ВВ (принято за эталон аммо­нит 6ЖВ) при стандартных условиях взрывания. При этом в ре­зультате взрыва порода должна разрушаться на куски определен­ной крупности. Сравнение наиболее распространенных классифи­каций пород приведено в табл. 1.3.

В настоящее время на многих карьерах разработаны местные классификации массивов пород по взрываемости, в основу ко­торых положены свойства массивов: трещиноватость и прочность отдельностей, наиболее существенно влияющие на расчетный удельный расход ВВ. В зависимости от этих свойств приводятся значения удельных расходов ВВ. Сравнительный анализ таких классификаций показывает, что в каждой из них имеются легко-взрываемые, средневзрываемые, трудновзрываемые и весьма трудновзрываемые массивы пород. Иногда в классификации вво­дятся промежуточные классы выше средней взрываемости и т. д. Сравнение одинаковых по характеристике взрываемости масси­вов показывает, что расчетный удельный расход в них может отличаться в 2 раза и более. Например, для трудновзрываемых

массивов от 0,42 до 0,850 кг/м⁸, для средневзрываемых — от 0,32 до 0,65 кг/м³ и т. д.

Объективное сравнение взрываемости пород по таким «мест­ным» классификациям невозможно. Поэтому МГИ совместно с ВНИИЦветметом разработана классификация массивов пород по взрываемости, исходя из стандартных условий проведения их оценки. За стандартные условия проведения опытных взрывов приняты: высота уступа 12—15 м, угол откоса 65—70°, диаметр скважин 243—269 мм; ВВ — граммонит 79/21; схема взрывания многорядная КЗВ с замедлениями по диагоналям, величина пере­бура 2 м; величина забойки 6 м.

При взрыве должен быть обеспечен выход крупной фракции пород (свыше 1000 мм), близкий к нулю.

Статистическим анализом установлено, что для стандартных условий взрывания расчетный расход ВВ на карьерах в основном меняется от 0,1 до 2 кг/м³. Чем выше расчетный удельный рас­ход ВВ, тем больше диапазон его изменения в пределах³ одного класса.

На основе изложенных принципов установлено, что все разно­образие массивов пород по взрываемости можно разделить (табл. 1.4) на десять категорий (или классов). Эта классифика­ция массивов по взрываемости введена на карьерах Минцветмета СССР для выбора расчетных удельных расходов ВВ при проектировании массовых взрывов.

На конкретном карьере могут обычно быть породы трех, мак­симум четырех категорий (например II, IV, VIII или III, VI и X). Однако в местных классификациях они названы, как правило, одинаково: легко-,средне- и трудновзрываемые. С введением этой классификации массивов можно дать объективную сравнитель­ную оценку трудности взрывания различных массивов на разных карьерах.

Классификация пород по взрываемости (расчетному удель­ному расходу ВВ) треста Союзвзрывпром получена на основе обоб­щения громадного опыта ведения взрывных работ в различных породах (табл. 1.5).

В случае применения других ВВ значения q_р и q_в приведен­ных в табл. 1.5, следует умножить на переводной коэффициент е, принимаемый по табл. 1.6.

Расчетный удельный расход ВВ для зарядов нормального рыхления определяется по формуле

q= q_вN_q, где q_в — расчет­ный удельный расход ВВ для зарядов выброса; N_q — относи-

тельная масса заряда_, определяющая характер действия взрыва,равная отношению масс данного заряда изаряда нормального действия одной и той же Л НС.

Для зарядов нормального рыхления N_q принят равным приблизительно 1/3. Для получения заданного характера действия взрыва заряда принимают следующие величины N_q:для наи­большего камуфлета N_q ≈0,2; для нормального рыхления N_q ≈ 0,33 для выброса N_q ≥ 1.