Характеристика плотных, мягких и сыпучих пород

Характеристика разрушенных пород.

Разрушенные горные породы различаются по степени связности, кусковатости и прочности в куске, которая соответствует прочности пород до разрушения.

Связность отражает характер связей между смежными кусками породы, сопротивление отрыву которых значительно меньше по сравнению с сопротивлением сдвигу. Степень связности зависит в первую очередь от разрыхленности разрушенных пород, а также от кусковатости, что выражается величинами сцепления Кс (связи природного характера), зацепления Кз (связи механического характера) и угла внутреннего трения пород ρ.

Разрыхленность характеризует увеличение объема разрушенной породы по сравнению с занимаемым в массиве и определяется величиной коэффициента разрыхления К_р.

По степени связности разрушенные породы подразделяются на три категории:

I -я категория – сыпучие разрушенные породы. Характеризуется наличием многочисленных воздушных промежутков между кусками, но возможно зажатие отдельных кусков и зацепление между ними. К_р =1,4-1,65 и более.

II-я категория - связано сыпучие разрушенные породы. Характеризуются наличием небольших воздушных промежутков (пустот) между отдельными природными блоками и кусками. Сцепление между ними отсутствует, но куски зажаты и сохраняется зацепление между кусками. К_р =1,2-1,3. Насыпь не имеет четко выраженных откосов.

III-я категория – связно разрушенные породы. Представлены природными отдельностями массива, не полностью разделенными между собой. К_р =1,03-1,05.

Кусковатость определяют по среднему линейному размеру куска.

Разрушенные породы по кусковатости подразделяются на пять категорий:

1-я – очень мелко разрушенные породы с размером наиболее крупных кусков до 0,4 – 0,6 м, d_ср ≤0,1м;

2-я - мелко разрушенные породы с размером кусков до 0,6 – 1,0 м. d_ср =0,15-0,25 м;

3-я – средне разрушенная порода с размером кусков дор 1,0-1,4 м. d_ср =0,25-0,35 м;

4-я – крупно разрушенная порода с размером наиболее крупных кусков 1,5 – 2,0. d_ср =0,4-0,6м;

5-я – весьма крупно разрушенные породы, которые содержат отдельные куски размером 2,5 – 3,0 м и более. d_ср =0,7 – 0,9 м.

Породные куски, имеющие размеры больше допустимых по технологическим условиям разработки, называются негабаритами.

Разрушенные породы, перемещенные и уложенные в насыпи и отвалы, характеризуются коэффициентом внутреннего трения, равным тангенсу угла естественного откоса (β). Обычно β= 34-38˚. При высоте насыпей крупнокусковатых пород Н_н≤10 м угол β= 42-45˚.

Плотные породы включают твердые глины, мел, бурые и каменные угли и др. Предел прочности пород при одноосном сжатии равен 5-20 МПа. Они способны в массиве сохранять откосы под углом до 60-70˚ при высоте до 10-20м. Их можно разрабатывать горными машинами без предварительного рыхления при достаточных усилиях копания (не менее 0,3-0,4 МПа). Довольно часто при отсутствии мощной техники такие породы перед выемкой взрывают или рыхлят. При быстром сдвиге плотные породы скалываются, но при длительном воздействии нагрузки оно ведут себя как пластичные тела. Угол внутреннего трения β= 18-35˚.

Мягкие породы включают песчаные глины, суглинки, мягкие угли и др. Предел прочности их при сжатии 1 – 5 МПа, угол внутреннего трения β= 14-23˚. Достаточно легко без предварительного рыхления разрабатываются всеми видами выемочных машин с усилием копания 0,2 – 0,3 МПа и способны сохранять откосы под углом 50 - 60˚ при Н_у до 7 – 15 м. При высыхании эти породы становятся полутвердыми, а под действием воды набухают.

К сыпучим породам относятся однородные пески. Угол откоса в насыпях и в массиве не должен превышать угла внутреннего трения (β= 19-37˚). Усилие копания в песках наименьшее, т.к. силы сцепления между отдельными частицами практически отсутствуют.