Временная классификация пород по трещиноватости
Свойства горных пород,
влияющие на эффективность
их разрушения при бурении
и взрывании
Изучение различных свойств пород, разработка методики их определения и учета имеют большое значение для выбора типа применяемых буровых машин, рационального способа отбойки породы, установления норм на выполнение буровых и удельных расходов ВВ на взрывные работы и т.д.
При бурении и взрывании эффективность разрушения горных пород определяется различными свойствами. Это связано с тем, что при бурении зона разрушения под лезвием инструмента имеет небольшие размеры (доли сантиметра) и зависит от микросвойств горных пород: твердости, прочности, абразивности, зернистости, вязкости и т.д.
При взрывании в проходческих забоях и при выемке рудных залежей мощностью до 3 м зарядами диаметром 40—
60 мм зона дробления имеет размеры до 1,0 м. При этом разрушение породы происходит в стесненных условиях, когда имеющейся открытой поверхности забоя недостаточно для проявления действия заряда как на неограниченной поверхности. При этом важное значение имеют прочность пород на сжатие и сдвиг, а также степень пористой и трещинной пустотности породы и интенсивности трещиноватости, однородность свойств в контуре сечения забоя.
При взрывании на карьерах и подземной разработке месторождений мощностью 5 м и более зарядами 100—300 мм зона разрушения имеет размеры от 3 до 10 м и эффективность дробления массива при этом зависит от макросвойств породы и прежде всего от его трещиноватости, а также от прочности и разрушаемости отдельностей, слагающих массив при соударении и их плотности.
|
|
|
Твердость и абразивность влияют, главным образом, на износ инструмента при бурении, выбор величин осевого усилия на буровой инструмент и частоты его вращения.
Крепость характеризует способность пород сопротивляться разрушению под действием внешних воздействий и в основном характеризуется коэффициентом крепости. При бурении резанием массив часто характеризуют контактной прочностью ¾ способностью проникать в поверхность породы металлического пуансона под определенным усилием и образовывать лунки разрушения.
Твердость горной породы характеризуется сопротивлением проникновению в нее другого тела, не получающего при этом остаточной деформации.
Абразивность ¾ способность или свойство горных пород изнашивать при трении о них металлы, твердые сплавы и другие тела.
Пластичность ¾ свойство пород необратимо изменять, не разрушаясь, свою форму и размеры под действием внешних сил.
Хрупкость ¾ свойство пород разрушаться без пластических деформаций.
|
|
|
При бурении и взрывании скальные горные породы можно рассматривать как хрупкие тела. Наибольшую пластичность имеет глина. Для разрушения пластичных пород требуется увеличенный расход ВВ.
Вязкостью в горном деле принято характеризовать сопротивляемость породы силам, стремящимся отделить ее часть от массива. С увеличением вязкости пород эффективность процессов бурения и взрывания снижается.
Зернистость характеризуется крупностью зерен минералов, образующих породы. Различают крупнозернистые породы с зернами диаметром более 5 мм, среднезернистые ¾ с зернами диаметром 1—5 мм и мелкозернистые с зернами диаметром менее 1 мм. Чем меньше зерна минералов и чем прочнее цементирующие зерна вещества, тем труднее разрушаются порода при бурении и отдельности при взрывании.
Пористость характеризуется наличием мельчайших замкнутых пустот в горной породе.
Водоносность ¾ свойство пород задерживать воду и выделять ее при разработке месторождения (бурении скважин, проведении траншей и т.д.). Водоносность пород следует учитывать при выборе типа ВВ для заряжания скважин.
Плотностью породы называют массу ее единицы объема в естественном состоянии. От плотности горных пород зависит удельный расход ВВ, особенно при проведении взрывов на выброс.
|
|
|
Разрыхляемость ¾ свойство горных пород занимать больший объем в разрушенном состоянии по сравнению с объемом в массиве или целике. Отношение объема разрыхленной породы к ее первоначальному объему называют коэффициентом разрыхления. Наибольшим коэффициентом разрыхления характеризуются твердые, вязкие и абразивные породы.
Устойчивость ¾ свойство открытой поверхности горных пород сохранять свое положение не разрушаясь (обрушаясь). Этот показатель обычно характеризуется на открытых горных работах углом естественного откоса, т.е. углом, при котором откос породы находится в устойчивом состоянии. Величина его для разных пород меняется от 20 до 80°. Особенно важное значение приобретает устойчивость при разработке глубоких горизонтов карьера (ниже 300 м), а также при выводе бортов карьера на проектный контур: чем круче и устойчивее откосы уступов, тем меньший объем вскрышных пород надо извлечь при добыче проектного объема полезных ископаемых. Поэтому для увеличения устойчивости откосов уступов применяются специальные методы контурного взрывания.
Устойчивость пород при подземных горных работах (проходка выработок, отбойка руд) характеризуется величиной площади открытой поверхности в выработке или камере, которая сохраняется без обрушения.
|
|
|
Слоистость ¾ свойство пород относительно легко разделяться по плоскостям наслоения. При ведении работ в слоистых породах шпуры и скважины следует располагать под углом 45—90° к плоскостям наслоения, так как это улучшает эффективность взрыва и уменьшает вероятность искривления шпуров и скважин, особенно когда прослойки имеют разную прочность.
Трещиноватость характеризуется частотой и пространственным расположением трещин в массиве горной породы, которыми он разделен на отдельности различных размеров. Монолитных, т.е. не имеющих трещин, пород при открытой разработке месторождений полезных ископаемых практически не встречается.
Естественная трещиноватость горной породы определяется геологической характеристикой месторождения, т.е. ее генезисом и последующими тектоническими процессами, дополняется искусственной, зависящей от ведения взрывных работ. Она образуется в результате многократного сейсмического воздействия взрыва на массив, расположенный за пределами разрушаемого объема.
С увеличением величины и диаметра заряда искусственная (техногенная) трещиноватость массива и степень раскрытия трещин возрастают.
Трещиноватость влияет на кусковатость взорванной горной массы при массовых взрывах и проходке выработок, их оконтуривание, на выход негабарита. Одни и те же по составу породы при интенсивной трещиноватости разрушаются, не образуя негабарита, и, наоборот, при слабой трещиноватости дают большой выход негабарита, худшее оконтуривание сечения.
Поэтому при выборе методов ведения взрывных работ и установлении допустимого размера куска, проектировании паспортов буровзрывных работ при проходке для предприятия необходимо учитывать трещиноватость пород.
Трещиноватость массива характеризуется удельной трещиноватостью: числом открытых трещин всех систем, приходящихся на единицу длины прямой, проведенной в произвольном направлении. Величина, обратная удельной трещиноватости, дает среднее расстояние между трещинами, которое численно принимают равным среднему диаметру естественной отдельности.
Содержание крупных или мелких отдельностей в массиве до взрыва обычно выражается в процентах к его объему.
Для массивов одного происхождения разная степень трещиноватости на отдельных участках объясняется многократностью действия напряжений в них. Учитывая длительность процесса трещинообразования, естественно полагать, что более трещиноватые массивы образуются из менее трещиноватых: крупные отдельности при многократных силовых воздействиях превращаются в более мелкие.
Средний объем крупных отдельностей, слагающих массив, зависит от типа трещиноватости массива: чем больше содержание в массиве крупных отдельностей, тем больше их средний объем. Все породы по степени трещиноватости или содержанию в массиве крупных отдельностей условно разделены по предложению докт. техн. наук В.К. Рубцова на пять категорий (табл. 1.1).
Таблица 1.1
Временная классификация пород по трещиноватости
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 1337; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!