Плотностные, прочностные и упругие свойства горных пород, единицы их измерения. Оценка трещиноватости массива горных пород.

Основными плотностными свойствами горных пород являются плотность, объемная масса, удельный вес, объемный вес, насыпная объемная масса и пористость.

Под плотностью породы р понимают массу ее в единице объема за вычетом объема пор, пустот и трещин. Плотность породы измеряют в кг/м³ (в производстве иногда — т/м³). Плотность каменных углей— 1300—1500, песчаников, алевролитов, известняков — 2580—2800, магматических и метаморфических пород, в зависимости от содержания в них металла, от — 2700 до 5000 кг/м³.

Объемная масса горной породы р₀ — это масса в ее естественном состоянии без нарушения ее пор, пустот и трещиноватости в единице объема. Объемная масса большинства пород находится в пределах от 1300 до 4500 кг/м³, т.е. от 1,3 до 4,5 т/м³. Объемная масса каменных углей— 1300—1400, песчаников, алевролитов и аргиллитов — основных пород кровли и почвы пла­стов угля — 2400—2650 кг/м³. Объемная масса глин, суглинков и других пород вблизи земной поверхности равна в основном 1700—2300 кг/м³.

Насыпная объемная масса породы — масса разрыхленной породы в единице объема. Ее измеряют, как и объемную массу р, в кг/м³. Насыпная объемная масса (кг/м³)

р>н = р /K_v,

где K_v—коэффициент разрыхления породы.

Насыпная объемная масса каменных углей — 900—1000, песчаников и алевролитов— 1200—1400 кг/м³.

Пористость горной породы характеризует объем пустот, имеющихся в ней. Пористость определяется делением объема пустот в породе на полный ее объем и выражается в процентах.

Прочность — свойство горной породы воспринимать внеш­ние силовые воздействия не разрушаясь. Критерием прочности являются временные сопротивления одноосному сжатию, сдвигу и растяжению (оък, сгсд и ор).

Горные породы характеризуются различной величиной прочности на сжатие, растяжение, сдвиг и изгиб. Наибольшой прочностью обладают породы на сжатие, наименьшей — на растяжение. Прочность на изгиб и сдвиг (срез) занимает промежуточное положение между прочностью пород на сжатие и растяжение. Предел прочности горных пород при сжатии в 5—35 раз больше, чем при растяжении

Показатели прочности пород на сжатие и растяжение имеют первостепенное значение для решения вопросов разрушения и отбойки их от массива в забое выработки, погрузки и транс­портирования горной массы и нормирования горнопроходческих работ.

В среднем для горных пород указанные критерии прочности находятся примерно в соотношении сток: а_од :сг_р = 1,0:0,3:0,1. Прочность горных пород при объемном сжатии в несколько раз выше, чем при одноосном.

Абразивность — способность горных пород изнашивать контактирующие с ней поверхности режущего инструмента и деталей горных машин при работе. Абразивность пород оценивается средней потерей в массе (в миллиграммах) мерного цилиндрического стержня при истирании его в определенных усло­виях. По абразивности горные породы разделены на 8 классов.

Твердость — свойство горной породы сопротивляться про­никновению в нее горного инструмента.

Упругость — свойство горной породы возвращаться к пер­воначальной форме и размерам после устранения воздействия на нее внешних сил.

Пластичность — свойство пород изменять свою форму при сохранении объема.

Хрупкость — способность горной породы разрушаться при незначительной пластической деформации.

Разрыхляемость — увеличение объема породы при выемке ее из массива. Оценивается коэффициентом разрыхления:

Коэффициент разрыхления характеризует увеличение объ­ема породы при разрушении (в процессе проведения вырабо­ток, выемки полезного ископаемого).

#