24. Влияние минерального состава и строения пород на их прочность

Из породообразующих минералов наибольшей прочностью обладает кварц. По данным исследователей, предел прочности при сжатии кварца превышает 500 МПа, полевых шпатов, пироксенов, авгита, роговой обманки, оливина и других железисто-магнезиальных минералов — 200—500 МПа.

Кальцит имеет асж около 20 МПа. Поэтому большей прочностью обладают кварцсодержащие породы, что подтверждается графиком, на котором область максимума асж пород соответствует плотности кварца (2,65ХЮ3 кг/м3).

Наоборот, если в состав горной породы входят малопрочные минералы (кальцит, слюда), то ее предел прочности значительно снижается. ас>к известняков также уменьшается при переходе от кремнистых к глинистым. Прочностные характеристики пород очень чувствительны к их структуре.

Прочность сцементированных пород в первую очередь определяется прочностью и качеством цемента (матрицы), а не заполнителя. Наличие более прочных несжимаемых зерен в менее прочной матрице иногда не только не упрочняет ее, а наоборот, способствует более легкому разрушению породы.

На границе включения и матрицы под действием внешних нагрузок, вызвавших средние напряжения а, возникают касательные напряжения tmax.

25. Акустические свойства горных пород

АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА горных пород — определяют характер распространения упругих волн в горных породах.

Необратимые потери энергии при распространении упругих волн связаны с акустическим поглощением горных пород, обусловленным в основном внутренним трением и теплопроводностью. В различных частотных диапазонах вклад этих механизмов в общее поглощение не одинаков, т.к. их параметры зависят от частоты волны. Акустическое поглощение — одна из причин дисперсии скоростей упругих волн и искажения импульсных сигналов, распространяющихся в горных породах Степень затухания колебаний оценивают с помощью коэффициента потерь g или добротности Q

К основным показателям акустических свойств относится также скорость распространения упругих (продольных, поперечных и поверхностных) волн

Акустические свойства тесно связаны с физико-механическими свойствами, термодинамическим состоянием и структурными особенностями среды. Скорости распространения упругих волн возрастают с увеличением модулей упругости и плотности пород и давления (глубины залегания); коэффициент затухания уменьшается с глубиной. Акустические свойства зависят также от температуры: при её увеличении скорость упругих волн уменьшается, а коэффициент затухания возрастает.

27. Горно-технологические свойства породы

Горно-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА горных пород — свойства и параметры, характеризующие реакцию горных пород на воздействие на них различных инструментов (например, буровых), механизмов (например, экскаваторов) или технологических процессов (например, взрыва). Технологические свойства принято различать и объединять по видам, группам, категориям и классам, имеющим определённые диапазоны тех или иных технологических свойств и характеристик. На одном и том же месторождении даже одинаковые по наименованию горные породы могут относиться к различным категориям и классам.

Технологические параметры горных пород подразделяются на несколько групп по принципу принадлежности к определённым процессам воздействия:

1) характеризующие общую разрушаемость горных пород механическим способом, например твёрдость, крепость, вязкость, дробимость и др.;

2) характеризующие разрушаемость горных пород определёнными механизмами, например буримость, сопротивляемость резанию, экскавируемость, взрываемость, удельные усилия внедрения и др.;

3) оценивающие воздействие породы на инструмент, например абразивность;

4) оценивающие качество полезных ископаемых, например коксуемость для углей, морозостойкость и термостойкость для строительного камня;

5) устанавливающие производительность или эффективность различных процессов воздействия на горные породы (кроме разрушения), например обогатимость, флотируемость, устойчивость в отвалах и др.;

6) определяющие эффективность воздействия на горных породах различными немеханическими методами с целью их разрушения, упрочнения, плавления и т.д., например термобуримость, нагрев высокой частоты, электромеханическая разрушаемость и др.