Общая оценка сопротивления горных пород разрушению

В работах академика В. В. Ржевского дана базовая оценка со­противляемости пород разрушению по их основным базовым свой­ствам: пределам прочности пород при сжатии, растяжении, сдвиге, по плотности, блочности и т. д.

Разрушение породы происходит в результате возникновения в определенных объемах под действием внешних сил напряжений сжатия σ _сж, сдвига σ_сдв и растяжения σ_раст превышающих ее пределы прочности. Суммарное действие разрушающих сил при разной степени участия напряжений сжатия, сдвига и растяжения может быть условно оценено предельным сопротивлением породы разрушению:

σ_р = κ₁σ_сж + κ₂σ_сдв + κ₃σ_раст.

Значения коэффициентов к_1, к_2, к₃ неодинаковы для различ­ных процессов разрушения. Для относительной оценки сопротив­ления пород разрушению (трудности разрушения) можно принять условно равное участие пределов прочности при сжатии, сдвиге и растяжении в сопротивлении разрушению:

σ_р = ⅓ (σ_сж + σ_сдв + σ_раст).

Предельное сопротивление разрушению породы в массиве σ_рм отличается от сопротивления разрушению образца σ_р и зависит от его трещиноватости и от плотности породы ρ _п:

σ_рм = k_трσ_р + k_пlρ_п,

где k _тр — коэффициент влияния трещиноватости, значение ко­торого неодинаково для различных процессов разрушения; к_п — коэффициент влияния плотности породы; l — путь преодоления силы тяжести кусками породы, численно равный средней ширине развала.

Общую относительную оценку сопротивления массива гор­ной породы разрушению можно произвести по следующему эм­пирическому выражению:

σ_р = ⅓ k_тр (σ_сж + σ_сдв + σ_раст) + 33 ρ_п.

Для практических расчетов рекомендуется пользоваться об­щим безразмерным показателем трудности разрушения породы:

П_тр = 0,005k_тр (σ_сж + σ_сдв + σ_раст)+0,5 ρ_п.

На основе обработки экспериментальных данных более 500 типов горных пород В. В. Ржевским все породы по трудности раз­рушения разделены на 25 категорий.

Широкий диапазон категорий позволяет достичь высокой точ­ности классификации пород по трудности разрушения. Погреш­ность на одну категорию ведет к погрешности в определении тех­нических и экономических показателей не более чем на 4—5%, что не выходит за пределы точности инженерных расчетов в гор­ном деле.

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.