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, δсж=1000 кгс/см2

 

4) Рассчитывается коэффициент крепости по шкале профессора

Рисунок 4 – Послойные трещины в породах ложной кровли угольного пласта

М.М. Протодьяконову:

f = δсж/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 (CaCO3, 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.