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

2. Горные породы как объект разработки. Массив. Горная масса. Образец.

Объектами горных разработок являются все виды горных по­род: коренные, залегающие в толще земной коры по месту своего образования, и покрывающие их наносы – породы из­мельченные, переотложенные или перенесенные. При разра­ботке породы подвергаются различного рода воздействиям, главным образом механическим: ударам, сдвигу, уплотнению, перемещению, в результате чего изменяется их состояние. В общем случае различают естественное или искусственно из­мененное (взрывом, механическим разрушением, водопонижением, химическим укреплением и т. п.) состояния горных пород.

Для ведения горных работ в забое необходимо знать ха­рактеристики горных пород в их естественном состоянии. Для других целей (погрузки, перемещения, складирования, дробле­ния и др.) определяют и учитывают свойства пород в искус­ственно измененном состоянии.
Цели воздействия на породы различны, и они определяют пределы знаний тех или иных свойств пород. Характеристики свойств пород в различных объемах могут отличаться друг от друга, например, из-за блочной трещиноватости.
Поэтому при изучении горных пород выделяют понятия по­родного массива, горных пород в массиве, разрыхленных гор­ных пород (горных масс) и отдельных изолированных кусков (образцов) горных пород (рис. 1.4).
Породный массив (сокращенно «массив») - это геологиче­ское тело, состоящее из совокупности горных пород, сформи­ровавшееся в определен­ной геолого-структурной обстановке и характери­зующееся присущими ему физическими и гео­логическими особенно­стями.
Г орная порода, нахо­дящаяся в массиве в ес­тественном состоянии, называется горной поро­дой в массиве.
Разрушенные горные породы - это разрых­ленные, раздробленные искусственно или в ре­зультате сдвижении мас­сивов твердые или связ­ные горные породы. Естественно рыхлые по­роды также могут пе­рейти в группу разрушенных вследствие нарушения их пер­воначальной укладки и сцепления в результате, например, погрузочно – транспортных работ.
Отдельные части скальных и связных пород, а также ма­лые объемы рыхлых пород представляют собой образцы гор­ных пород.
Следовательно, образцы горных пород – это те исходные элементы, сочетание которых образует более сложные кон­струкции – горную породу в массиве, массив горных пород, разрушенную породу.
Измельчение горных пород, выделение из них полезных компонентов, контроль состава связаны с разделением мине­ралов, свойства которых предопределяют технику и технологию измельчения и обогащения. Поэтому физика горных пород изучает также всю совокупность минералов, слагающих породы.
Подобно тому, как свойства массива горных пород обу­словлены свойствами, расположением и взаимной связью об­разующих его пород, свойства образца обусловлены свойст­вами, расположением и связью слагающих его минералов.
Основные физические закономерности наиболее четко про­являются при изучении образцов горных пород и минералов.
Отличия в свойствах и поведении пород в образце и в мас­сиве, а также массива горных пород и горной массы обуслов­лены:
- различием в составе (в образце минеральный состав не всегда соответствует составу породы в массиве или разрыхлен­ной породы; массив пород сложен разнородными по составу породами);
- различием в строении – расположении основных структур­ных элементов, их формы, ориентировки (так, в образце мо­жет отсутствовать слоистость, в то время как массив горных пород слоистый);
- различными внешними условиями, в которых находится по­рода: давлением, температурой, электрическими полями, сте­пенью и характером насыщения пород газами и жидкостями и т. д.;
- силами связей, контактными условиями и степенью нарушенности пород - образец чаще всего менее нарушен трещи­нами и пустотами, чем порода в массиве, массив горных пород или разрушенная горная порода.
Нарушенность пород проявляется в их трещиноватости.
Трещиноватость – это совокупность трещин, имеющихся в породном массиве. Как правило, все горные породы имеют ту или иную степень трещиноватости.
Наличие пор, пустот и трещин в породах предопределяет их многофазность, так как все пустоты в естественных условиях обычно бывают заполнены газами, жидкостями или инородными телами, что обусловливает возникновение в поро­дах множества физических эффектов, отличающих их поведе­ние от классических твердых тел.