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

Опорные слова:
Минералы и горные породы. Массив. Горная масса. Образец. Кристаллические химиче­ские соединения. Кристаллы минералов. Структура и текстура. Коэффициент пористости пород. Слоистость горных пород. Объекты горных разработок.


Литература:

1. 
   Ржевский В.В., Новик Г.Я. Физика горних пород. М., Недра, 1979.
   
2. 
   Арипова Ф. М. Физико-механические свойства горных пород некоторых месторождений Средней Азии. Ташкент, Фан, 1977.
   
3. 
   Баклашов И. В., Картозия Б. А. Механика горных пород. М., Недра.
   
4. 
   Новик Г. Я. К проблеме исследования физических свойств горных по­род, – Научн. тр. МГИ, 1979. Физические и химические процессы горного производства, с. 150-156.
   

ЛЕКЦИЯ №2.


ТЕМА: ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВАХ ПОРОД И ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ.


Цель заняитие: Изучение общими понятиями о физико-технических свойствах породах и физических процессах.

План занятия:

1. 
   Классификация физико-технических свойств пород. Базовые физико-технические параметры.
   
2. 
   Влияние минерального состава и строения пород на их свойства.
   
3. 
   Экспериментальное определение физико-технических параметров пород.
   
4. 
   Классификация пород по физическим свойствам.
   

2.1. Классификация физико-технических свойств пород. Базовые физико-технические параметры.
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 физическое свойство породы оценивается одним или несколькими параметрами (показателями, характеристиками), являющимися количественной мерой свойства.
Свойства пород и соответствующие им параметры, харак­теризующие ответную реакцию пород на воздействие определен­ных инструментов (например, буровых), механизмов или тех­нологических процессов (например, взрыва), называют горно­технологическими.
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, подразделяют 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 те, так и другие связаны с волновыми процессами и поэтому могут быть объединены в общую группу волновых свойств.
Как следует из определения, горно-технологические параметры соответствуют конкретным условиям и сред­ствам воздействия на породы.
Горно-технологические параметры пород подразделяются на несколько групп по принципу принадлежности к определенным процессам технологического воздействия:
1) характеризующие общую разрушаемость пород механи­ческим способом, например твердость, крепость, вязкость и дробимость;
2) характеризующие разрушаемость пород определенными механизмами, например буримость, сопротивляемость резанию, экскавируемость, зарубаемость, взрываемость, удельные усилия внедрения и т. д.;
3) оценивающие воздействие пароды на инструмент, напри­мер абразивность;
4) оценивающие качество полезных ископаемых, например коксуемость для углей, морозостойкость и термостойкость для строительного камня;
5) устанавливающие производительность или эффективность иных процессов воздействия на горные породы (кроме разру­шения), например обогатимость, флотируемость, устойчивость в отвалах и т. д.;
6) определяющие особое поведение пород при разработке месторождений полезных ископаемых, например выбросоопасность, метаноносность, самовозгораемость и др.;
7) оценивающие эффективность воздействия на горные по­роды различными 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 параметры, описывающие объемный, накопительный процесс, являются скалярными и не зави­сят от направления действия внешнего поля (например, плот­ность, теплоемкость).
Остальные параметры 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 приведена в табл. 2.1. Оп­ределения параметров даны при рассмотрении соответствую­щих свойств горных пород в образце.
Известно более ста физико-технических параметров пород, измерить такое количество их для всех видов и разновидностей пород не представляется возможным.
С целью сопоставления разных пород, совместного их рас­смотрения, анализа и классификации выделяют некоторую ог­раниченную группу физико-технических параметров, являющу­юся минимально необходимой и достаточной для характери­стики породы как физического и геологического тела и объекта горной разработки одновременно. Такие параметры горных по­род носят; название базовых (табл. 2.2).

Таблица 2.1.

Классификация наиболее часто применяемых физико-технических параметров пород