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 разрушения основывается 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.