1. Основные понятия предмета физики горных пород

ФГП – оформившаяся в самостоятельный раздел горной науки в 60-х годах прошлого века, положила начало новому подходу к породе как объекту геологических, физических исследований и горных разработок одновременно.

ФГП изучает физические свойства породы и процессы с целью использования их для решения задач горного производства.

Место ФГП среди других наук определяется ее методами, объектами и направленностью исследований.

По объектам исследованийФГП близка к геологическим наукам – кристаллографии, минералогии, петрографии. Без знания минерального состава и структурно-текстурных особенностей пород и условий их залегания невозможно изучение физических свойств пород, обоснованное объяснение физических явлений, происходящих в них. Поэтому данные о составе, строении, генезисе пород, их залегании ФГП заимствует у геологических наук и использует для своих исследований.

По методам исследованийФГП близка к физике твердого тела, явления и свойства объясняются и изучаются с позиций современной физики твердого тела, используется ее математический аппарат и экспериментальные методы.

В тоже время, изучаемые ФГП объекты значительно разнообразнее, более сложны и зависят от большего количества случайных факторов, чем в физике твердого тела. Законы влияния и возникновения всех этих факторов практически невозможно одновременно учесть. В связи с этим в ФГП широко применяется аппарат теории вероятности и мат. статистики, что предопределяет использование экспериментально установленных закономерностей и корреляционных зависимостей, использование для описания физических явлений в породах макроскопического (феноменологического) метода.

В целях совершенствования горного производства ФГП изыскивает резервы повышения производительности труда через познание свойств горных пород. Горное производство как в условиях открытых, так и подземных горных работ состоит в общем виде из следующей технологической цепочки: бурение, взрывание, выемка взорванной массы, транспортирование пород, их складирование, первичная обработка, измельчение полезного ископаемого и его обогащение. Эти стадии процесса добычи полезного ископаемого связаны с воздействием на породу различных машин и механизмов. При этом наибольшая эффективность работы горного предприятия достигается при оптимальном соответствии параметров машин и механизмов физическим характеристикам породы.

Параметры машин и механизмов должны быть приспособлены к изменяющимся свойствам горных пород. Их высокая эффективность будет зависеть от наличия датчиков и устройств, дающих информацию о свойствах, составе и состоянии массива пород. Следовательно, разработка методов контроля процессов также входит в задачи ФГП.

Физические параметры пород не являются строго неизменными и в некоторых пределах ими можно управлять. Например, свойства пород могут меняться при нагреве, охлаждении, насыщении их жидкостями, воздействии эл. тока и т.д. Поэтому возникает задача исследования результатов таких воздействий на породу.

Изучение физических явлений в породах дает возможность совершенствовать как машины и механизмы, так и методы горной технологии, создавать принципиально новые способы добычи полезных ископаемых и извлечение полезных ископаемых из руд.

Из вышеизложенного вытекают следующие научные и практические задачи, которые решает ФГП:

А) Установление физических, физико-технических и технологических характеристик горных пород, необходимых для расчета режимов работы и производительности существующего горного оборудования при проектировании горных предприятий и планирования их работы.

Б) Разработка и создание принципиально новых физических методов воздействия на породы, выявление областей их применения, расчет их эффективности.

В) Разработка принципиально новой технологии производства горных работ на базе изучения физических свойств пород.

Г) Изыскание методов и путей создания систем контроля за составом, состоянием и поведением горных пород в процессах горного производства, основанных на изучении свойств пород.

ФГП подразделяется на следующие разделы:

1. Механику пород, изучающую механические свойства пород и механические явления, происходящие в породах в процессе разработки месторождений полезных ископаемых.

2. Акустику пород, изучающую распространение упругих колебаний в породах и все физические процессы, с ними связанные.

3. Термодинамику пород, в область исследования которой входят тепловые свойства и тепловые процессы в горных породах.

4. Электродинамику и радиационную физику пород, объединяющую исследования по электрическим, магнитным, радиоволновым и ядерным свойствам и явлениям в горных породах.