Влияние природных факторов на прочность горных пород

Инженерная классификация горных пород

Коэффициент крепости пород определяется следующим образом:

1) Из монолитного куска горной породы изготавливается образец кубической или цилиндрической формы.

2) Образец помещается в установку, где создается вертикальное давление с по­мощью соосных пуансонов;

3) Величина давления увеличивается и доводится до разрушения материала. Значение давления может записываться в кгс/см². Например, δ_сж=1000 кгс/см²

 

4) Рассчитывается коэффициент крепости по шкале профессора

Рисунок 4 – Послойные трещины в породах ложной кровли угольного пласта

М.М. Протодьяконову:

f = δ_сж/100=1000/100=10

М.М. Протодьяконов, основываясь на коэффициенте крепости, все породы разделил на 10 катего­рий, обозначаемые римскими цифрами (таблица 1).

Влияние состава и структуры на прочность.Минералы могут быть крепкие и слабые (см. п.2.2). С ростом прочности минералов, слагающих породу, растет прочность и горной породы. А так же с увеличением в горной породе процентного содержания прочных минералов растет и прочность породы. Породообразующие минералы могут присутствовать либо в виде зерен и кристаллов, либо в виде тонкой цементирующей массы. Правило зависимости прочности породы от прочности минералов действует в любом из этих случаев.Минеральные частицы, слагающие горные породы, в разной степени связаны. Эти связи называют структурными связями.

Кристаллические связи - по своей природе электровалентные или

Таблица 1 − Категории горных пород по их прочности

Категория	Коэф. Крепости, f	Горная порода
I		Кварциты, базальты крепкие, вязкие
II		Граниты, кварцевые порфиры, кремни. Сланцы, кварцит, очень крепкие песчаники, известняки
III		Граниты, песчаники, извест­няки, конгломерат (антрацит­ной стадии), железные руды.
IIIa		Слабый гранит, песчаник, мрамор, доломит, колчедан.
IV		Песчаник (каменноугольной стадии), железистые руды.
IV a		Песчанистые сланцы (алевро­литы), сланцевые песчаники (алевритистые песчаники).
V		Аргиллит крепкий, слабый песчаник, известняк, конгло­мерат (буроугольной стадии).
V a		Мергель, аргиллит.
VI		Магнезит, известняк, мел, соль, гипс, мерзлый грунт, антра­цит, мергель, выветренный песчаник, каменистый грунт.
VI a	1.5	Грунт щебнистый, разрушен­ный сланец, слежавшаяся галька и щебень, каменный уголь, отвердевшая глина.
VII	1.0	Глина (чистая), мягкий каменный уголь, крепкие на­носы.
VII a	0.8	Песчанистые глины, лёсс, гравий.
VIII	0.6	Почва, торф, суглинок, сырой песок.
IX	0.5	Песок, осыпи, мелкий гравий, добытый уголь.
X	0.3	Плывуны, болотистый грунт, разжиженный лёсс.

Таблица 2 − Шкала крепости углей

Классификация по крепости	f	Буримость мин./1 м (руч­ным электросверлом)	Порода
I		1,9	Антрациты глинистые, твердые угли с колчеданом.
II	1.6	1.4	Антрациты со слабо выраженным кливажом, твердые угли с клива­жом
III	1.2-1.3	1.0	Антрациты с явным кливажом, угли средней крепости с выра­женным кливажом.
IV	0.7-0.8	0.7	Мягкие антрациты, угли с явно вы­раженным кливажом и разбитые трещинами.

ионные. Присущи магматическим, метаморфическим породам, и песчаникам, испытавшим действие температуры и давления. В воде нерастворимы, однако возможно разрушение кварцевых зерен за счет расклинивающего действия воды по микротрещинам. Способны сопротивляться без деформаций.

Цементационная связь – возникает из-за склеивания зерен цементом: коллоидной пленкой (состав SiO₄, окислы, органические соединения) и солями (CaCO_3, CaSO₄ и др.). Усиливается разложением зерен и взаимопроникновение зерен и цемента.

Коллоидные связи – присущи глинистым породам . Обусловлены силами молекулярного и электростатического притяжения и усиливаются при обезвоживании пород.