Лекции по дисциплине «физика горных пород» навоий 2017 Жиянов А. Б. Курс лекции по дисциплине «Физика горных пород»

Буримость – степень сопротивления породы разрушению буровым инструментом. Она включает в себя в скрытом виде такие механические характеристики пород, как упругие свойства, прочность, пластичность, а также технологические показатели – твердость, вязкость, и абразивность.
Все горные породы по величине П_б подразделяются на 25 категории ( П_бот 1 до 25) с выделением пяти классов :
1 класс – лекгобуримые (П_б= 1÷5)
2 класс - средней трудности бурения ( П_б= 6÷10)
3 класс – труднобуримые (П_б= 11÷15)
4 класс – весьма труднобуримые (П_б= 16÷20)1
5 класс – исключительно труднобуримые (П_б=21÷25)
Породы с показателем П_б > 25 относятся к внекатегорным. Введение показателя П_б упорядочивает и облегчает технологические расчеты буровых установок: их производительность, режим и техническую скорость бурения в конкретных горнотехнологических условиях.
Физические свойства и явления в породах используются не только для расчета параметров существующих станков, но и для совершенствования способов механического бурения. Интерес представляют методы гидравлического воздействия, методы приложения к породам упругих колебаний, ударных нагрузок и др.
При термическом бурении на породу воздействует высокотемпературная сверхзвуковая газовая струя, которая интенсивно разогревает тонкий поверхностный слой породы и вызывает в нем термические напряжения, приводящие к отколу от поверхности мелких чешуек.
Следовательно, термическое бурение пород происходит путем «шелушения», хрупкого отделения от нагреваемой поверхности небольших пластинок породы.
При взрыве образуется зона сжатия ( зона пластических деформации ), в которой порода либо переизмельчается ( скальные и полускальные породы), либо уплотняется ( часть плотных и мягкие глинистые породы). При этом преодолевается сопротивление породы силам сжатия и сдвига. При взрывном дроблении массива скважинными зарядами радиус зоны сжатия составляет (1-7,5)d³, где d³ – диаметр заряда.
За зоной сжатия расположена зона трещинообразования; радиус ее при скважинных зарядов составляет (20-50)d³. Здесь энергия взрыва расходуется на преодоление сопротивления породы с сдвигу, растяжению и частично сжатию.
За зоной трещинообразования следует зона сотрясения, которая с удалением от заряда переходит в зону упругих деформации . Зоны сжатия и трещинообразования образуют вместе зону регулируемого дробления. В зоне сотрясения также частично происходит разрушение пород по естественным трещинам ( без дробления отдельностей массива )- это зона нерегулируемого дробления. При взрывных работах стремятся максимально увеличить зону регулируемого дробления путем управления действием взрыва. Разрушение пород при взрыве происходит в результате совокупного воздействия расширяющихся продуктов детонации, ударных волн и волн разгрузки. Расширяющие газы разрушают пород непосредственно в месте закладки ВВ. Одновременно они передают энергию взрыва в массив. Коэффициент передачи энергии взрыва в массив составляет 0,4 -0,6 . Энергия в массиве вблизи заряда распространяется в виде ударной волны.
Разупрочнение ( ослабление) пород- технологический процесс, применяемый либо с целью исключения буровзрывных работ, либо с целью повышения эффективности их. Ослаблению чаще всего подвергают мерзлые горные породы. Как известно, из-за смерзаемости рыхлых и связных пород на вскрышных работах пи добыче мягких и влажных руд, глин, песка, гравия в зимнее время возникают существенные затруднения.
Многочерпаковые и роторные экскаваторы, а также бульдозеры и скреперы вообще не способны разрабатывать мерзлую горную породу без предварительной ее подготовки к выемке.
Ослабление мерзлых пород осуществляют механическими и немеханическими методами.
Наиболее часто механическое рыхление осуществляют буровзрывными работами, рыхлителями, дизель –молотами и т.д.
В случае поверхностного нагрева применимы закономерности распространения тепла в полубесконечном твердом теле .
Разогрев пород с поверхности при большой глубине нагрева длителен, мало производителен и дорог.
Оттаивание пород осуществляют также непосредственным пропусканием электрического тока по разогреваемому участку.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. 
   Ржевский В.Н. Основы физики горных пород. М.: Недра 1989. 672 с.
   
2. 
   Новик Я.С. Физика горных пород. М.: Недра 1986. 458 с.
   
3. 
   Астафьев Ю.П. Управление состоянием массива горных пород. Киев ВШ. 1986. 672 с.
   
4. 
   Арсентьев А.И. Устойчивость бортов и осушение карьеров. М.: Недра
   

1986. 359 с.