БУРОВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРНЫХ ПОРОД

Горные породы — агрегаты минеральных частиц, связанных между собой непосредственно силаіми молекулярного сцепления или посредством посторонних цементирующих веществ. В первом случае прочность связи меньше прочности самого кристалла и от прочности связи зависит прочность породы. Во втором случае це­ментирующее вещество определяет прочность породы, оно может быть слабее или прочнее основных частиц.

На прочность горной породы влияют также размеры зерен — чем они меньше, тем прочнее порода. При зернах размером > 1 мм влияние размера зерна менее заметно. Трещиноватость и слоис­тость уменьшают прочность горной породы.

Сопротивление горных пород сжатию велико и колеблется в довольно широких пределах даже для одной и той же породы, что объясняется различной крупностью зерен и структурой породы (табл. 10).

Некоторые осадочные породы анизотропны — их сопротивление сжатию различно в разных направлениях. Наиболее анизотропны глинистые сланцы. У. них сопротивление сжатию вдоль плоскости напластования составляет 0,5—0,75 величины сопротивления в на­правлении, перпендикулярном этой плоскости. •

Сопротивление растяжению и сдвигу у горных пород невелико и составляет от 2 до 10% величины сопротивления сжатию.

Горные породы — упруго-хрупкие тела, разрушаются в тот мо­мент, когда напряжение достигает «редела упругости. При всесто­роннем сжатии прочность горных. пород значительно повышается (в 2—4 раза). Повышается и упругость их.

І Таблица 10

Горная порода

Сопротивле­ние1 сжатию, кГ/см2

Гранит........................................................................................................

Песчаник сливной (кварцит) . . . .............................................................

Песчаник с известковым цементом.........................................

Глинистый сланец (с различными цементами).....................................

800—1500 1000—1800 1500 и выше 200—1000 до 500

1 Давление 1 кГ/смг = 9,81 -10* н/м'*.

Прочность горных пород изменяется, также, в зависимости от скорости приложения нагрузки. Л. А. Шрейнер [15] приводит дан­ные (табл. 11), согласно которым при динамическом (ударном) вдавливании пуансона в породу сопротивление ее. в 8,4—8,7 раза меньше, чем при статическом. Это явление содействует эффектив­ности ударно-вращательного бурения. Однако при очень больших скоростях приложения сжимающих нагрузок, что имеет место при взрыве, сопротивление горных пород сжатию, согласно эксперимен­тальным данным Грина и Фоулиеа [14], в 10—12 раз больше, чем при статических нагрузках.

Таблица 11

Горная порода

Динамическая твердость

Стати­ческая

КГм/см3

КГ/см"

Твердость, кГ/см2

Кварцит шокшинский..................................................

Габбродиорит............................. ................................

80 42 19

8000 4200 1900

70 000 37 000 16 000

При взрыве заряда ВВ в массиве горной. породы последняя раз­рушается не только от действия газов взрыва на стенки зарядной камеры, но также и от действия ударной волны, вызванной в поро­де в момент взрыва. Разрушающее действие ударной волны зави­сит от ее скорости и амплитуды. Последние зависят от величины импульса, переданного взрывом породе, и от акустической жестко­сти породы. Акустической жесткостью породы называется произве­дение объемного веса породы на скорость продольной волны в

Таблица 12

Коэффи­

Угол

Кате--

Степень

Порода

Циент

Внутрен­

Тория

Крепости ,

Крепости

Него тре-

. t ;

Її;

F

Ння <р

I

В высшей степени крепкие породы

Наиболее крепкие, плотные и вязкие кварциты и базальты. Исключитель­ные по крепости другие породы

20

87°08'

Її

Очень креп­кие по­роды

Очень крепкие гранитовые породы, квар­цевый порфир, очень крепкий граннт, кремнистый сланец. Менее крепкие, чем указанные выше, кварциты. Са­мые крепкие песчаники и известняки

15

86Р11'

III

Крепкие

Гранит (плотный) и гранитовые породы.

10

84° 18'

Породы

Очень. крепкие песчаники и известня­

Ки. Кварцевые рудные жилы. Креп­кий конгломерат. Очень крепкие же­лезные руды

. I-IIa

То же

Известняки (крепкие). Некрепкий гра­нит. Крепкие песчаники. Крепкий мрамор. Доломит. Колчеданы

8

82°53'

IV

Довольно крепкие породы

Обыкновенный песчаник. Железные ру-

ДЬЇ

6

80°32'

IVa

То же

Песчанистые сланцы. Сланцевые песча­ники

5

78°41'

V

Средние породы

Крепкий глинистый сланец. Некрепкий песчаник и известняк, мягкий конгло­мерат

4 .

75°58'

Va

Средние породы

Разнообразные сланцы (некрепкие). Плотный мергель

3

71°34'

VI

Довольно мягкие породы

Мягкий сланец. Очень мягкий извест­няк, мел, каменная соль, гипс. Мерз­лый грунт, антрацит. Обыкновенный мергель. Разрушенный песчаник, сце­ментированная галька и хрящ, каме­нистый грунт

2

63°26'

Via

То же

Щебенистый грунт. Разрушенный сла­нец, слежавшаяся галька н щебень, крепкий каменный уголь. Отвердев­шая глина

1,5

56°19'

VII

Мягкие по­роды

Глина (плотная). Мягкий каменный уголь. Крепкий нанос, глинистый

1,0

45°00'

Грунт

38°40'

Vila

То же

Легкая песчанистая глина, лёсс, гравий

0,8

VIII

Землистые породы

Растительная земля, торф, легкий сугли­нок, сырой песок

0,6

30°58'

IX

Сыпучие породы

Песок, осыпи, мелкий гравий, насыпная земля, добытый уголь

0,5

26е .'50'

X

Плывучие породы

Плывуйы, болотистый грунт, разжнж - женный лёсс и другие разжижжен - ные грунты

0,3

16°42'

Массиве. Скорость продольной волны в скальных породах состав­ляет 2000—5800 м/сек и может быть определена по формуле

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРНЫХ ПОРОД

(38)

Где W — скорость продольной волны, м/сек-, Е — модуль упругости породы, кГ/м2; g — ускорение силы тяжести, м/сек2-, р — плотность породы, кг/м3.

. Знание прочности и упругих характеристик горных пород позво­ляет определять затраты труда, энергии и материалов при произ­водстве горных работ.

■В разное время <■ отдельными учеными и организациями были предложены различные методы классификации торных порой. Не­которые из них получили весьма широкое распространение. —

Проф. М. М. Протодьяконов в 1908 г.. опубликовал классифика­цию крепости пород, в основе-которой лежит их прочность на сжа­тие. Это была первая научнообоснованная классификация пород, позволившая подсчитывать затраты труда и материалов при веде­нии горных работ.

Согласно классификации проф. М. М. Протодьяконов а (табл. 12), горные породы разделены на десять категорий, причем катего­рии III, IV, V, VI и VII имеют две подкатегории.

Коэффициентом крепости f проф. М. М, Протодьяконов назвал величину временного сопротивления сжатию, уменьшенную в

100 раз, т. е. / =7оо • Этот коэффициент характеризует относитель­ную прочность породы и входит во многие эмпирические формулы, 'предложенные проф. М. М. Протодьяконовым [10].

При нормировании горных работ в СССР, кроме шкалы проф. М. М. Протодьяконова, применяют и другие шкалы классификации пород. Известны классификации Криворожского рудного бассей­на, Гипроцветмета, Гиредмета, Главзолота, Союзвзрывпрома, Шах - тостроя и др. Большинство этих классификаций основано на пока­зателях скорости рабочего процесса (скорость бурения) или изно­са рабочего инструмента (количество затупившихся буров при выбуривании 1 м шпура).

В табл. 3 приложения приведены некоторые из упомянутых шкал и сравнение их со шкалой проф. М. М. Протодьяконова.

Для увязки со шкалой проф. М. М. Протодьяконова упругих ^характеристик горных пород проф. А. Н. Ханукаев рекомендует 'породы с коэффициентом крепости от 1 до 8 относить к породам средней акустической жесткости (от 5 • 105 до 15 • 105 г/см3 ■ см/сек). Более крепкие породы, скорость продольных волн в которых со­ставляет 4000 м/сек и более, относить к породам с большой акусти­ческой жесткостью (15 • 105 — 25 • 105 г/см3 • см/сек). В этих породах при разрушении их взрывом ударные волны имеют, по мнению А. Н. Ханукаева, первостепенное значение [17].

БУРОВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ

Средства огневого взрывания

Для огневого взрывания служат капсюли-детонаторы, огнепро­водный шнур и средства его поджигания. Капсюль-детонатор представляет собой гильзу 1 (рис. 15), в которой запрессовано небольшое количество инициирующего ВВ. Гильзы делают из плотной бумаги …

Ручные пневмосверла и гидросверла

Пневмосверла предназначены для бурения шпуров по углю в шахтах, опасных по газу или пыли, а также в шахтах, разрабаты­вающих крутопадающие пласты, где забойные машины работают на пневматической энергии. Для бурения …

БУРОВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ

П. я. ТАРАНОВ Основной экономической задачей советского народа на ближай­шие 20 лет является, как это указано в Программе КПСС, при­нятой XXII съездом партии, создание материально-технической ба­зы коммунизма. Решение этой задачи …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.