|
Введение
Интенсивное использование полезных ископаемых Украины на протяжении почти двух веков привели к тому, что в настоящее время полезные ископаемые добываются или на достаточно большой глубине, например, уголь или находятся в зоне шельфа Азовского и Черного морей. Такое положение приводит к необходимости вложения существенных затрат для добычи полезных ископаемых, что ложится значительным бременем на бюджет страны.
Снизить затраты на добычу полезных ископаемых возможно при применении высокоэффективных технологий и современной техники. Разработка такой техники и технологии должна базироваться на достижениях горной науки и, в частности, на глубоких знаниях о свойствах горных пород, горных массивов, в их естественном состоянии и после воздействия на них горными работами.
Изложению современных представлений о свойствах горных пород и массивов и об их возможном изменении в результате ведения горных работ посвящен этот учебник.
При написании учебника использованы труды известных ученых и специалистов, внесших весомый вклад в изучение свойств горных пород: М.М. Протодьяконов, П.М. Цымбаревич, Г.Н. Кузнецов, Н.А. Цытович, Л.И. Барон, И.А. Турчанинов, Ж.С. Ержанов, Ю.А. Векслер, И.В. Баклашов, С.В. Кузнецов,
П.А. Ребиндер, К.В. Руппенейт, Л.А. Шрейнер, А.И. Берон, Б.Н. Кутузов, А.Н. Ханукаев, В.Н. Кобранова, В.В. Ржевский, Н.В. Мельников, Л.А. Насонов, М.А. Иофис, Э.В. Каспарьян.
Классификация физико-технических свойств горных пород
Минеральный состав и строение , а также многофазность горных пород предопределяют различное их поведение при воздействии нагрузок , тепла , электрического поля , т.е. различные их физические свойства . Под физическим свойством породы понимают ее особое поведение ( ответную реакцию) при воздействии на нее определенных физических полей или сред . Численно каждое физические свойство породы оценивается одним или несколькими параметрами (показателями ,характеристиками ) , являющимся количественной мерой свойства . Свойства пород и соответствующие им параметрами , характеризующие ответную реакцию пород на воздействие определенных инструментов ( например ,буровых ) , механизмов или технологических процессов (например , взрыва ), называют горно-технологическими . Всю совокупность физических и горно-технологических параметров пород описывающих их поведение в процессах разработки , принято называть физико-техническими параметрами . Факторы , обусловливающие численное значение тех или иных физико-технических параметров горных пород и минералов и их изменчивость , под -разделяют на две группы . Это внутренние факторы , своей сущностью связанные с породой (минералом) и определяющие ее название (минеральный состав и строение для пород химический состав и кристаллическая решетка для минералов ), и внешние (различные физические поля , внешнее воздействие , окружающие и проникающие в породу среды ), обобщенно называемые внешним полем .
В физике горных пород под понятием « внешнее поле » подразумевают тот вид энергии или вещества , под воздействием которого в данный момент находится порода . Физико-технические параметры подразделяют по виду соответствующих внешних полей , вызывающих ответную реакцию породы . Исходя из этого выделяют механическое поле (давление) и соответствующие ему механические свойства пород , тепловое поле (температура ,тепловой поток ) и тепловые свойства , электрическое , магнитное и радиационное поля и такие же свойства пород .Кроме того , существует еще вещественное поле (флюиды) и соответствующие ему гидравлические и газодинамические свойства . Воздействие знакопеременных нагрузок на горные породы описывается акустическими свойствами , воздействие электромагнитных волн – электромагнитными свойствами . Как следует из определения , горно-технологические параметрами соответствуют конкретным условиям и средствам воздействия на породы . Горно-технологические параметрами пород подразделяются на несколько групп по принципу принадлежности к опреденным процессам технологического воздействия :
характеризующие общую разрушаемость пород механическим способом , например твердость , крепость , вязкость и дробимость ;
оценивающие воздействие породы на инструмент , например абразивность ;
оценивающие воздействие породы на инструмент , например абразивность ;
оценивающие качество полезных ископаемых , например коксуемость для углей , морозостойкость и термостойкость для строительного камня;
устанавливающие производительность или эффективность иных процессов воздействия на горные породы (кроме разрушения ) , например обогатимость , флотируемость , устойчивость в отвалах и т.д ;
определяющие особое поведение пород при разработке месторождений полезных ископаемых , например выбро-опасность , самовозгораемость и др. ;
оценивающие эффективность воздействия на горные породы разлычними немеханическими методами с целью их разрушения , упрочнения , плавления и т.д.; например термобуримость , критерий эффективности нагрева токами высокой частоты , электротермомеханическая разрушаемость и др.
Физико-технические параметрами , описывающие объемный , накопительный процесс , являются скалярными и не зависят от направления действия внешнего поля (например ,плотность ,теплоемкость) .
Остальные параметрами зависят от направления поля действия и степени ориентации минеральных частиц и поэтому в общем виде описываются векторами и тензорами. Они называются тензорными. Классификация наиболее часто применяемых физико-технических свойств и параметров пород приведено на таблице.
К базовым отнесено 12 элементарных исходных и независимых физических параметров позволяющих вычислять максимальное количество других параметров пород. Базовые физические параметры служат общим фундаментом для изучение всех пород. Поэтому их определение является обязательным.
Do'stlaringiz bilan baham: |
