18.08.2017
В последние несколько лет весьма распространенными стали пластиковые двери. Объясняется это их практичностью, эстетичным внешним...


18.08.2017
Эффективное автономное отопление для коттеджей и дач является головной болью их владельцев. Централизованная подача тепла нередко...


18.08.2017
Ещё пару десятков лет назад традиционное культивирование приусадебных участков происходило с использованием некоторых подручных...


18.08.2017
Инженерная защита территорий и населения - это комплекс мероприятий, направленных на предупреждение и ликвидацию последствий...


18.08.2017
Кухня – то место где происходит процесс приготовления пищи, и где хозяйка дома проводит большую часть своего времени. Кроме того,...


17.08.2017
Щитовые двери – конструкции, в которых основу составляют облицованные с двух сторон пустотелые или сплошные щиты. Толщина полотна...


Классификация горных пород

23.12.2016

При проектировании, нормировании и производстве горных работ пользуются различными классификациями пород, в которых последние разделены на классы по тем или иным их свойствам, определяющим способ или эффективность выполнения производственных процессов.
По степени трудности отбойки пород от массива последние разделяют на четыре или пять групп и при этом заменяют термин «отбойка» терминами «добывание» или «выемка» с учетом того, что операция отбойки во многих случаях не отделима от операции удаления породы из забоя, в частности ее погрузки. Применительно к способам выемки целесообразно разделять породы на следующие группы.
1. Сыпучие рыхлые породы, состоящие из несвязных или слабосвязанных между собой частиц, отделение которых от массива достигается при минимальных усилиях. Отбойка этих пород, совмещаемая с удалением их от забоя, может осуществляться машинами, струей воды или в отдельных случаях вручную (лопатные работы). К породам этой группы относят песок, гравий, растительную землю, торф.
2. Относительно плотные, мягкие породы, состоящие из более или менее связанных между собой частиц небольших размеров. Отделение этих пород от массива также достигается при сравнительно незначительных затратах энергии и в большинстве случаев совмещается с удалением их из забоя. Для этих пород наиболее приемлема машинная выемка (при горноразведочных работах применяют и ручную выемку). В эту группу пород входят глины, суглинки, глинистые грунты, лёсс и т. п.
3. Хрупкие, ломкие (полускальные) породы, обладающие относительно значительной твердостью, но тем не менее способные к более или менее эффективному разрушению механическим способом. Во многих случаях процессу выемки этих пород предшествует предварительное разупрочнение (рыхление, оттайка мерзлых пород). Представителями этой Труппы пород могут быть глинистые сланцы, известняки, мергель, мерзлые осадочные породы, мел, каменный уголь.
4. Крепкие (скальные) породы, процесс выемки которых осуществляется при обязательном предварительном рыхлении взрывом. К этой группе относят большинство изверженных пород и частично осадочные породы — крепкие песчаники, известняки, доломиты и т. д.
Недостатком приведенной классификации является отсутствие четко ограниченных признаков для отнесения пород к той или иной группе, действительно — возможность и эффективность, например, машинной выемки определяется не только характеристикой породы, но также конструктивными особенностями и мощностью применяемых горных машин.
Изучая вопросы добываемости горных пород, крупнейший русский ученый М.М. Протодьяконов выявил зависимость между их прочностными свойствами и сопротивляемостью при различных процессах горных работ. В 1926 г. им была предложена классификация пород по коэффициенту крепости, пользующаяся до настоящего времени наибольшим распространением.
Коэффициент крепости представляет собой показатель, приближенно характеризующий относительную сопротивляемость пород разрушению. Величина коэффициента крепости пород f может быть определена различными способами, основным из которых является определение по сопротивляемости горных пород одноосному сжатию. Коэффициент крепости пород определяют по формуле
Классификация горных пород

где σсж — предел прочности пород на одноосное сжатие, кгс/см2.
Классификация пород по крепости, составленная М.М. Протодьяконовым, приведена в табл. 1.
Классификация горных пород

Отметим, что в практике разведки и разработки месторождений нередко встречаются породы с пределом прочности на сжатие, превышающим 2000 кгс/см2, в то время как наибольшая величина коэффициента крепости в приведенной классификации принята равной 20. Многолетний опыт использования шкалы крепости пород М.М. Протодьяконова свидетельствует о том, что расчетные формулы, в которые входит коэффициент крепости, дают достаточно точные для практических целей результаты и в тех случаях, когда наикрепчайшие породы характеризуются коэффициентом крепости, равным 20, т. е. вводить более высокие баллы для коэффициента нет необходимости.
С другой стороны, для некоторых пород, имеющих предел прочности на сжатие менее 100—200 кгс/см2, формулы для практических расчетов являются приемлемыми только в тех случаях, когда коэффициент крепости увеличивается до 3—4.
Наличие классификации пород по М.М. Протодьяконову, приближенно отражающей их общую характеристику по добываемости, не исключает целесообразности классифицировать горные породы по частным признакам для оценки тех или иных их технологических характеристик.
Для расчета норм выработки на бурение шпуров в геологоразведочных организациях и на горных предприятиях пользуются единой классификацией пород с разделением их на 20 категорий. В основу этой классификации, рекомендованной в 1969 г. Министерством геологии бывш. СССР в Единых нормах выработки (EHB), принято деление пород на категории по чистому времени бурения шпуров в стандартных условиях.
Сопоставление категорий пород по классификации М.М. Протодьяконова и EHB 1969 г. приведено в табл. 2.
Классификация горных пород

С учетом того, что в сыпучих, малосвязных и мягких породах геологоразведочные выработки еще во многих случаях проходят с ручной выемкой, в действующих в настоящее время EHB на горнопроходческие работы Министерства геологии России приводится следующая классификация горных пород по способам выемки (табл. 3).
Классификация горных пород

В различных ведомствах для нормирования горных работ пользуются целым рядом других классификаций, составленных применительно к тем или иным производственным условиям или операциям рабочих процессов.
Весьма существенное значение для технологии горных работ в процессе разведки и разработки месторождений имеют такие характеристики породных массивов, как трещиноватость, водопроницаемость или водообильность и устойчивость.
Трещиноватость породных массивов характеризуется количеством трещин и их размерами.
В зависимости от этих факторов различают породы:
1. Сильнотрещиноватые — с глубокими хорошо видимыми трещинами, располагающимися на расстоянии 10—30 см одна от другой.
2. Трещиноватые — с видимыми неглубокими трещинами, располагающимися в массиве в различных направлениях на сравнительно большом расстоянии (до 50 см).
3. Нетрещиноватые — без видимых невооруженным глазом трещин.
Трещиноватость пород оказывает существенное влияние на их устойчивость и способность разрушаться при горных работах.
Под водопроницаемостью понимают способность породы пропускать сквозь себя воду.
В рыхлых породах вода фильтруется в горную выработку, в более плотных — попадает в нее через открытые соединенные между собой поры и трещины. Количество воды, поступающее в выработку, характеризуется также водообильностью пород. По этому признаку породы разделяют на следующие группы:
1) сильноводообильные — дебит скважин более 10 л/с,
2) водообильные — с дебитом от 1 до 10 л/с,
3) слабоводообильные — с дебитом от 0,1 до 1 л/с,
4) водоносные — с дебитом от 0,01 до 0,1 л/с,
5) водоупорные — практически сухие,
6) водонепроницаемые — безводные.
В зависимости от количества воды, поступающей в горные выработки, применяют те или иные средства водоотлива.
Устойчивость пород, характеризующая способность их не обрушаться при обнажении снизу или с боков, имеет большое влияние на выбор средств поддержания выработок. Устойчивость пород зависит от их прочностных показателей, трещиноватости и в некоторых случаях — водообильности. Классификации пород по устойчивости носят несколько условный характер, приведем одну из них:
1. Весьма неустойчивые, не допускающие даже незначительных обнажений и требующие незамедлительного или даже опережающего возведения крепи.
2. Неустойчивые — допускающие на короткое время небольшое обнажение и требующие прочного крепления.
3. Средней устойчивости — допускающие на непродолжительное время обнажения на значительной площади и требующие поддержания вслед за обнажением.
4. Устойчивые — допускающие обнажение значительных площадей на сравнительно длительное время и требующие лишь частичного поддержания.
5. Весьма устойчивые — допускающие обнажение больших площадей на длительное время и не требующие поддержания.
Количественные характеристики устойчивости пород принимаются различными не только в тех или иных отраслях горной промышленности (горнорудной или угольной), но даже в отдельных, например угольных, бассейнах.