Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Классификация горных пород

Реферат: Классификация горных пород
РефератПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Классификация, предложенная профессором В. В. Ржевским, составлена на основе относительного показателя трудности бурения Пб, в основу которого положены показатель груда, физические характеристики пород — предел прочности на сжатие <�тсж и сдвиг сгсд, плотность р. Для ориентировочного отнесения пород к той или иной категории крепости М. М. Протодьяконов предложил кажущийся коэффициент, или… Читать ещё >

Классификация горных пород (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Для практических целей классификация горных пород необходима при нормировании труда на отдельных видах работ.

Почти все горные процессы — отделение породы от массива, ее перемещение, дробление, сортировка, проветривание выработок, управление горным давлением — зависят в первую очередь от свойств пород.

Изучение физических свойств пород возможно только на основе обобщения их классификации по физическим свойствам.

Первые попытки классифицировать горные породы относятся к концу XVIII в.

В настоящее время известны классификации горных пород М. М. Протодьяконова, П. М. Цимбаревича, А. Ф. Суханова, В. В. Ржевского, Союзвзрывпрома, Криворожская, Главшахтстроя, по буримости, взрываемости и др.

Известные классификации горных пород в работе [39] разбиваются на две большие группы: общие и частные.

В общих классификациях горные породы разбиваются на большие группы по генетическому принципу, признаку минерального состава, по признаку строения или по тому и другому одновременно.

Частные классификации для целей горного дела используются при решении производственных или научных задач и основаны на разделении пород по какому-либо одному физическому свойству или характеристике.

Из частных классификаций можно указать:

  • • классификацию горных пород по коэффициенту крепости (различают породы в основном по пределу прочности на сжатие);
  • • по пористости, плотности, твердости, электропроводности, теплопроводности и т. д.;
  • • технологические классификации по какому-либо технологическому параметру (по буримости, взрываемости, экскавации, дробимости, обогатимости и др.).

Все общие классификации пород являются качественными, характеризующими минеральный состав и строение пород как основные факторы, от которых зависят физические свойства пород. Однако они не содержат в себе количественного признака.

Частные классификации являются количественными классификациями, но они построены по отдельным (единичным) свойствам пород без учета тех качественных показателей из общих классификаций, которые, по существу, определяют все их свойства.

В настоящее время наибольшее распространение нашли частные классификации.

Наиболее известной классификацией горных пород по крепости является шкала проф. М. М. Протодьяконова, в которой породы характеризуются коэффициентом крепости (табл. 8), являющимся относительной характеристикой рассматриваемой породы по сравнению с глинами, крепость которых принята за единицу.

Категория.

Степень крепости пород.

Порода.

Коэфф.

крепости.

I.

В высшей степени крепкие.

Наиболее крепкие, плотные и вязкие кварциты и базальты. Исключительные по крепости другие породы.

И.

Очень крепкие.

Очень крепкие гранитовые породы, кварцевый порфир, очень крепкий гранит, кремнистый сланец. Менее крепкие, чем указано выше, кварциты. Самые крепкие песчаники и известняки. Очень крепкие железные руды.

III.

Крепкие.

Гранит (плотные) и гранитовые породы. Очень крепкие песчаники и известняки. Кварцевые рудные жилы. Крепкий конгломерат.

Ша.

То же.

Известняки (крепкие). Некрепкий гранит. Крепкие песчаники. Крепкий мрамор. Доломит. Колчеданы.

IV.

Довольно крепкие.

Кварцит с трещинами. Обыкновенный песчаник. Железные руды (средней крепости).

IVa.

То же.

Песчанистые сланцы. Сланцевые песчаники.

V.

Средние.

Крепкий глинистый сланец. Некрепкий песчаник и известняк. Мягкий конгломерат.

Va.

То же.

Различные сланцы (некрепкие). Плотный мергель.

VI.

Довольно мягкие.

Мягкий сланец. Очень мягкий известняк, мел, каменная соль, гипс, мерзлый грунт, антрацит. Обыкновенный мергель. Разрушенный песчаник, сцементированная галька и каменистый грунт.

Via.

То же.

Щебенистый грунт. Разрушенный сланец, слежавшаяся галька и щебень, крепкий каменный уголь. Отвердевшая глина.

1,5.

VII.

Мягкие.

Глина (плотная). Мягкий каменный уголь. Крепкий нанос. Глинистый грунт.

1,0.

Vila.

То же.

Легкая песчанистая глина. Лесс. Гравий.

0,8.

VIII.

Землистые.

Растительная земля. Торф. Легкий суглинок. Сырой песок.

0,6.

IX.

Сыпучие.

Песок осыпь. Мелкий гравий. Насыпная земля. Добытый уголь.

0,5.

X.

Плывучие.

Плывуны. Болотистый грунт. Разжиженный лесс и другие разжиженные грунты.

0,3.

Для ориентировочного отнесения пород к той или иной категории крепости М. М. Протодьяконов предложил кажущийся коэффициент, или коэффициент крепости породы, который определяется путем деления на 100 предела прочности данной породы при одноосном сжатии, т. е.

Классификация горных пород.

В дальнейшем в коэффициент крепости Л. И. Бароном была внесена поправка: Классификация горных пород.

Коэффициент крепости / и кажущийся угол внутреннего трения связаны зависимостью.

Классификация горных пород.

Для сыпучих пород в качестве коэффициента крепости принимается числовое значение коэффициента внутреннего трения.

Коэффициент крепости пород широко используется в инженерных расчетах, особенно при определении параметров буровзрывных работ.

Единая классификация горных пород по буримости введена в действие с 1 января 1969 г. Классификация разработана в Центральном бюро планирования и нормирования труда (ЦБПНТ) в 1968 г. В основу ее положено время основного (чистого) бурения 1 м шпура в минутах в идентичных условиях различных по физическим свойствам пород.

Все горные породы разбиты на двадцать категорий.

Испытания горных пород по буримости проводились при следующих стандартных технических условиях:

  • • давление сжатого воздуха у перфоратора — 0,5 МПа;
  • • коронки однодолотчатой формы (в трещиноватых породах — крестовой формы), армированные твердыми сплавами ВК-15, ВК-8 В, ВК-11 В, с углом заострения 110° и диаметром 40 мм (для перфораторов ПТ-36 и КС-50 диаметр коронки бура 85 мм);
  • • бурение ручным молотком (перфораторами) с пневмоподдержкой, соответствующей типу молотка, с промывкой шпуров водой.

Единая классификация горных пород по буримости для нормирования горнопроходческих работ приведена в работе [14].

Горные породы категорий I—III не в мерзлом состоянии разрабатываются с помощью экскаваторов, бульдозеров, скреперов, отбойных молотков, мотобуров, мотоперфораторов, кайл, ломов, лопат; мерзлые породы категории I—III разрабатываются после их предварительного рыхления теми же механизмами.

Рыхлить можно механическими или взрывными способами.

Наименование классификации.

Категория пород.

Категория пород по ЕНВ, 1969 г.

V.

VI-X.

XI-XII.

XIII;

XIV.

XV.

XVI;

XVII.

XVIII.

XIX;

XX.

Коэффициент крепости пород по шкале проф. М. М. Протодьяконова.

4−5.

6−8.

6−10.

12−15.

Шпуры бурят пневмоили электросверлами. Породы категорий IV-IX (иногда XII) разрабатываются с применением буровзрывных работ при бурении шпуров пневмоили электросверлами, легкими пневматическими бурильными машинами (перфораторами); породы категорий 1Х (ХП)-ХХ — с применением буровзрывных работ при бурении шпуров перфораторами.

Сопоставление единой классификации горных пород и коэффициента крепости дано в табл. 9.

Угол внутреннего сопротивления.

Рис. 8. Угол внутреннего сопротивления: а — схема действия сил на площадке ТП, наклоненной под углом в к осям ху; б — угол внутреннего сопротивления

Характеристика горных пород.

Физико-механические свойства горных пород.

Группа.

Краткая.

Подробная.

Типичные представители каждой группы пород.

Прочность при сжатии, Па.

Вязкость (прочность на разрыв), Па.

Угол внутреннего трения.

Угол внутреннего сопротивления.

от-до.

средняя.

от-до.

средняя.

от-до.

средний.

от-до.

средний.

I.

Плывучие.

Мельчайшие и мелкие (нс свыше 0,10. .0,15 мм) песчаные и глинистые частицы с водой в разных пропорциях, определяющих различные консистенции и степень плывучести.

Плывучие пески и плывуны, разжиженные грунты.

;

;

;

;

о о.

оо о.

9°.

;

;

II.

Сыпучие.

Скопление различной формы и размеров зерен и небольших обломков пород без сцепления между собой или же со слабым сцеплением.

Рыхлые горные породы: галька, щебень, гравий, песок.

;

;

;

;

18°…26°35'.

22°15'.

;

;

III.

Мягкие.

Землистые глинистые и песчаноглинистые породы со связью между частицами, определяемой водой или землистым и глинистым цементом; породы преимущественно пластичные.

Наносы, слежавшиеся грунты, пластичные глины.

;

;

;

;

26°34'…50°.

38°15'.

;

;

Окончание табл. 10

Характеристика горных пород.

Физико-механические свойства горных пород.

Группа.

Краткая.

Подробная.

Типичные представители каждой группы пород.

Прочность при сжатии, Па.

Вязкость (прочность на разрыв), Па.

Угол внутреннего трения.

Угол внутреннего сопротивления.

от-до.

средняя.

от-до.

средняя.

от-до.

средний.

от-до.

средний.

IV.

Слабые.

Пористые породы малой твердости; породы слоистого и обломочного скольжения со слабой связью между частицами (глинистый, отчасти известковый цемент), но достаточно плотные или же пористые, со значительной связью между частицами.

Гипс, бурые и неплотные каменные угли, сланцы глинистые или конгломерат!,! и брекчии с глинистым цементом, туфы.

1,96−10″ 9,81 106

4,4−106

7,85−104 3,92−105

1,67−105

;

;

о о.

О о.

60°.

V.

Средние.

Пористые породы большей твердости; породы слоистого, обломочного и кристаллического сложения большей твердости, чем породы предыдущей группы, цемент известковый и отчасти кварцевый.

Известковый шпат, плотные сланцы, средней плотности известняки и песчаники.

9,81 106 3,92−107

1,96 107

3,92−106 1,52−106

7,65-Ю5

;

;

80°.

;

VI.

Крепкие.

Породы значительной твердости и плотности, вязкие сложнокристаллические изверженные породы равномернозернистого и порфировидного сложения; цемент преимущественно кварцевый.

Полевые шпаты (ортоклаз), кварцевые породы, гранитовый сиенит, габбро.

3,92−107 1,57−10*.

6,57−10*.

1,52−106 6,08−106

3,92−105 6,87−105

;

;

;

;

VII.

Весьма крепкие.

Породы предыдущей группы с проявлением твердости, плотности и вязкости в большей степени. Значительное содержание кварцевого цемента.

Кварцевые диориты, плотные кварциты, кремень, базальт.

1,57 10s 1,96 106

1,86−10*.

6,08−106 7,85−106

7,1610е

;

;

85°…87°.

86°.

В табл. 10 дана классификация горных пород по углу внутреннего сопротивления [}. Профессор П. М. Цимбаревич утверждал, что условие r=fN+С (где/) — коэффициент трения; N — нормальное напряжение, МПа; С — сила сцепления частиц связной породы между собой, МПа) должно соблюдаться для всевозможных положений площадки сдвига, проходящей через данную точку. С изменением положения площадки изменяется величина отношения т/N и угла /?, определяющего направление вектора напряжения (гг) (рис. 8). Чем больше угол /?, тем больше сдвигающее напряжение г выдерживает данная порода без разрушения. Для данной породы превышение некоторого критического угла (} называется углом внутреннего сопротивления. Для сыпучих пород угол внутреннего сопротивления равен углу внутреннего трения.

Классификация, предложенная профессором В. В. Ржевским, составлена на основе относительного показателя трудности бурения Пб, в основу которого положены показатель груда, физические характеристики пород — предел прочности на сжатие <�тсж и сдвиг сгсд, плотность р [14].

По этому показателю горные породы разделены на пять классов, а каждый класс подразделяется на категории (всего 25 категорий). Породы с показателем буримости Пб > 25 относятся к внекатегорийным.

Контрольные вопросы

  • 1. Характеристика пород: скальных, связных, сыпучих.
  • 2. Трещиноватость горных пород: характеристики, значение, классификация.
  • 3. Перечислите основные физические свойства горных пород.
  • 4. Прочность горной породы.
  • 5. Как влияет абразивность горных пород на технико-экономические показатели проведения горно-разведочных выработок?
  • 6. Деформационные свойства горных пород: пластичность, упругость.
  • 7. Что такое разрыхляемость горных пород и ее влияние на процесс погрузки породы?
Показать весь текст
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!