Общая оценка сопротивления горных пород разрушению

Изменение состояния горных пород на всех стадиях разработки связано, как правило, с и разрушением, происходящим в различной форме, степени и объемах.

Сопротивление пород разрушению оценивается следующими положениями.

1. Разрушение происходит под действием внешних (реже внутренних) сил в результате возникновения в определенных объемах породы напряжения при сжатии, сдвиге и растяжении, превышающих соответствующие пределы прочности Èсж, Èсдв, Èраст.

2. Суммарное действие сил разрушения при различных напряжениях при сжатии, сдвиге и растяжении может быть оценено предельным сопротивлением породы разрушению (МПа).

Gр = К₁Gсж + К₂Gсдв + К₃Gраст. (2.1)

Значения К _1, К₂ и К₃ показывают долю участия соответствующих напряжений при разрушении; они неодинаковы для различных процессов разрушения. Для общей относительной оценки сопротивления пород разрушению (трудности разрушения) может быть принято условие равной доли участия разрушающих разрушений (пределов прочности):

Gр = (Gсж + Gсд + Gраст)/3. (2.2)

3. Предельное сопротивление разрушению породы в массиве зависит от его трещиноватости (третьего порядка), а также плотности породы ;

Gр.м = Ктр Gр + kвℓ g 10^-3, (2.3)

где kв и ℓ – cоответственно степень влияния и путь преодоления сопротивления от веса породы.

Общую относительную оценку сопротивления породы разрушению можно произвести по эмпирическому выражению

Gр.м = [Ктр (Gсж + Gсдв +Gраст) +10-3 gℓ]/3, (2.4)

Где Gсж, Gсдв, Gраст выражены МПа; - в кг/м³; Ктр – коэффициент, учитывающий трещиноватость пород; g – ускорение свободного падения, м/с².

Для практических расчетов удобнее пользоваться общим показателем трудности разрушения породы

Пр = 0.05[Ктр(Gсж + Gсдв + Gраст) + 10^-3 g], (2.5)

Пределы прочности горных пород при сжатии изменяются в диапазоне от 0.1 до 450 МПа, при сдвиге – от 0.01 до 75 МПа, при растяжении – от 0 до 43 МПа, а плотность пород – от 1200 до 4800 кг/м³

Классификация горных пород по относительной трудности произведена по величине Пр. На основе обработки экспериментальных данных для более чем по 500 типам горных пород все породы по относительной трудности разрушения разделены на пять классов:

І - класс – мягкие, плотные и связные полускальные породы (Пр. - 1–5);категории пород 1, 2, 3, 4, 5;

ІІ – класс – легкоразрушаемые скальные породы (Пр = 5.1–10); категории пород 6, 7, 8, 9, 10;

ІІІ- класс скальные породы средней трудности разрушения (Пр = 10.1–15); категории пород 11, 12, 13, 14, 15;

ІV- класс – трудноразрушаемые скальные породы (Пр.= 15.1–20); категории пород 16, 17, 18, 19, 20;

V- класс - весьма трудноразрушаемые скальные породы (Пр = 20.1–25) категории пород 21,22, 23, 24, 25.

Таким образом, по трудности разрушения все породы делятся на 25 категорий; показатель категории совпадает с величиной Пс. Редко встречаются породы с Пр > 25 относятся к внекатегорным.

Общий показатель трудности разрушения породы Пр определяет относительное сопротивление горных пород при воздействии внешних усилии. Это воздействие характерно для всех процессов открытой разработки, и показатель Пр предназначен для общей технологической оценки горной породы как объекта разработки. По величине Пр. можно определить и правильно выбрать способ механизации горных работ и основное оборудование по процессам. Показатель Пр. не предназначается для расчетов отдельных процессов открытой разработки. Для этого используют показатель трудности бурения, взрывания, экскавации и транспортирования пород, имеющую единую методологическую основу определения с показателем Пр.