Розділ 1: Гірничі виробки

Тема 2: Властивості та класифікація гірських порід

План заняття

1.Властивості гірничих порід.

2.Класифікація гірничих порід.

1.Властивості гірничих порід.

Щільність – маса одиниці об'єму породи з усіма що містяться в порах рідинами і газами.

Твердість – опір породи при впровадженні в неї гострого інструмента (надає більший вплив на процес руйнування породи ріжучим інструментом)

В'язкість – опір породи відділенню від масиву деякої її частини.

Пружність – здатність виявляти пружні деформації (повертатися до колишньої форми і розмірам після припинення дії сил).

Пластичність – властивість породи змінювати свою форму без руйнування.

Міцність – опірність механічним впливам (характеризується величиною сил, при яких порода руйнується).

Шаруватість – наявність в породах шарів, мало або зовсім не пов'язаних між собою.

Тріщинуватість – наявність у породі тріщин, що виникли при тектонічних процесах або в результаті ведення гірничих робіт. По шарах і тріщинам порода більш легко відділяється від масиву, отже, виймати такі породи легше, але стійкість їх менше і вони створюють більшу гірський тиск.

Вологоємність – властивість породи поглинати і утримувати вологу.

Повзучість – безперервний у часі розвиток деформацій в породах при постійному навантаженні.

Кліваж – розподіл породи за системою дрібних субпараллельных площин тектонічного походження. Кліваж послаблює породу, полегшує вилучення її, але ускладнює управління гірським тиском.

Розпушованість – властивість породи збільшуватися в об'ємі при видобутку порівняно з обсягом її в масиві. Характеризується коефіцієнтом розпушення. Кр = Vp/Vм, де Vp – обсяг розпушеному породи, м3; Vм – обсяг тієї ж породи в масиві, м3. Коефіцієнт розпушення залежить від складу, будови, фортеці, грудкуватості породи, він дорівнює 1,1–2,2.

Кут природного відкосу – найбільший кут, який може бути утворений відкосом вільно насипаної гірської маси в стані рівноваги з горизонтальною площиною. Він залежить від грудкуватості та форм часток породи, шорсткості їх поверхні, а також від щільності і вологості породи. Величина кута природного укосу дорівнює 10-120 для торфу, пісковика і 40-500 для мокрого суглинку, глини, вугілля.

Кут внутрішнього тертя – кут, тангенс якого дорівнює коефіцієнту внутрішнього тертя сипучого породи або коефіцієнтом міцності породи в масиві за шкалою проф. М. М. Протодьякова.

Коефіцієнт міцності породи (за шкалою проф. Протод'яконова) – величина, що наближено характеризує відносну опірність породи руйнуванню при видобутку і дорівнює одній десятій частині межі міцності породи при одновісному стисненні тобто , де – , межа міцності при одновісному стискуванні, МПа. Якщо межа міцності,

2.Класифікація гірничих порід.

Земна кора або літосфера — це кам'яна оболонка землі товщиною 15-70 км, яка зверху обмежена гідросферою і атмосферою, а знизу — так званою мантією. Земна кора складається з гірських порід. Вони поділяються на корінні і наносні.

Корінні породи — це породи, які залягають на місці первісного створювання і не піддавалися руйнуванню.

Наносні — це пухкі осадові породи, які утворилися в результаті руйнування корінних порід. Руйнування корінних порід відбувалося внаслідок вивітрювання, розмивання водою і т. п.

Корінні породи за походженням поділяють на: вивержені (магматичні), осадові і метаморфічні (видозмінені).

Магматичні породи утворилися в результаті остигання розплавленої магми. До вивержиних порід відносяться граніт, діорит, габро, діабаз, базальт та ін.

Осадові породи утворилися в результаті накопичення опадів, головним чином у водному середовищі, а також в результаті діяльності льодовиків. До них належать вугілля, аргіліт, алевроліти, піщаник, вапняк, глина та ін.

Метаморфічні породи утворилися з магматичних або осадових порід, що зазнали змін (метаморфізм) в надрах землі під впливом температури і тиску. Характерними представниками метаморфічних порід є кварцити, мармур.

Стійкі агрегати одного або декількох мінералів, що утворюють самостійні геологічні тіла, називають гірськими породами (піщаник, кварцит, граніт, мармур, кварцит залозистий, вапняк, базальт тощо).

Вони складаються із зерен одного або кількох мінералів або з мінералів і уламків інших порід.

Мінералом називається природне тіло, приблизно однорідне за хімічним складом і фізичними властивостями, що утворюється в результаті фізико-хімічних процесів у земній корі. Серед мінералів розрізняють породоутворюючі мінерали, що входять в якості постійних компонентів до складу гірських порід.

Гірські породи і мінерали, які можуть бути використані в природному вигляді або після відповідної переробки, називаються корисними копалинами. У природі вони зустрічаються в твердому, рідкому і газоподібному станах.

Гірські породи, що вміщають корисна копалина або ув'язнені в його товщі, називаються порожніми породами.

Розділення гірських порід на корисні копалини і пусті породи є відносним. В залежності від потреб народного господарства в мінеральній сировині, технології його видобутку і переробки на гірничому підприємстві одні і ті ж гірські породи можуть бути і корисними копалинами, і порожніми породами. Крім цього, витягнуті з надр і укладені у відвали порожні породи можуть з часом, у міру розвитку технології переробки, перейти в категорію корисних копалин.

Корисні копалини у вигляді мінералів і гірських порід відносяться до твердих корисних копалин; рідини і гази, що заповнюють природні порожнини в гірських породах, — до рідким і газоподібним. До твердих корисних копалин відносяться вугілля, руди чорних і кольорових металів, дорогоцінне каміння, солі, будівельні гірські породи (доломіт, піски, глини, кварцити, граніти та ін).

Рідкими корисними копалинами є нафта, розсоли, води; до газоподібним корисних копалин відносять природні гази: метан, етан, пропан.

Природне скупчення корисної копалини в земній корі, займає певний обсяг в ній, називається родовищем корисних копалин. Родовища можуть бути: корінні і розсипні.

Розсипні родовища утворилися в процесі фізичного вивітрювання корінних гірських порід та хімічного впливу на них різних факторів.

За видобуванням корисної копалини розрізняють рудні і нерудні родовища. <>iРудою називається природна мінеральна речовина, з якого шляхом відповідної переробки витягуються містяться в ньому, метали і корисні мінерали. НА ПОЧАТОК