14)Механические свойства

Механические свойства горных пород являются разновидностью физиче­ских свойств. Они выражаются в способности горных пород оказывать сопро­тивление деформированию и разрушению под действием внешних сил. К ним относятся: прочность, абразивность, упругость, хрупкость, пластичность и др.

Прочностью горной породы называется способность ее сопротивляться воз­действию внешних сил, стремящихся разрушить связь между зернами, слагаю­щими эту породу. Она в значительной степени зависит от способа деформации. Поэтому различают прочность на сжатие, растяжение, изгиб и скалывание. Прочность пород также зависит от их минералогического состава, структуры, текстуры, пористости, характера связи между зернами, твердости частиц и сте­пени выветривания. Мелкозернистые породы обладают большей прочностью, чем крупнозернистые. Прочность сцементированных пород зависит от рода цемента. Прочность глинистых пород падает с увеличением влажности.

Твердостью называется способность породы оказывать сопротивление про­никновению в нее другого, более твердого тела и является частным случаем прочности при местном приложении разрушающих нагрузок. Это очень важное свойство горных пород, определяющее величину внедрения лезвия головки буров (резцов) и поэтому существенно влияющее на скорость бурения шпуров, скважин.

Различают агрегатную твердость, т.е. твердость породы в целом, и твердость отдельных минералов, из которых состоит порода. Агрегатная твердость зави­сит от твердости отдельных минеральных зерен, цементирующего вещества и плотности горной породы. Она в основном влияет на скорость разрушения по­роды при бурении шпуров. Твердость отдельных минералов обусловливает из­нос резцов породоразрутающего инструмента и сказывается на интенсивности разрушения породы только во времени.

Твердость горных пород зависит также от способа приложения нагрузок, ко­торые могут быть статическими и динамическими. Динамическая твердость почти в 10 раз меньше статической.

Твердость можно определять различными методами: царапанием, затухающими колебаниями, вдавливанием штампа, истиранием, резанием, отскоком бойка и др.

15) Деформационные свойства

Горные породы под действием приложенных нагрузок в одних, случаях ме­няют только свою форму и объем без разрыва сплошности (пластическая де­формация), в других разрушаются на отдельные элементы без заметной пласти­ческой деформации. В связи с этим выделяют такие важные свойства пород, как пластичность, хрупкость и упругость.

Пластичностью горных пород называется свойство породы в известных ус­ловиях и пределах под воздействием сил претерпевать остаточную деформацию (пластические деформации после снятия нагрузки) без микроскопических на­рушений сплошности.

Пластичности обычно противопоставляется понятие хрупкости, т.е. способ­ности горных пород при воздействии сил разрушаться без заметных пластиче­ских деформаций. Эти породы имеют слабую сопротивляемость разрушению при действии на них ударной нагрузки. В породах с повышенной хрупкостью усиливается эффект взрыва, но увеличиваются переборы по сечению, что при­водит к лишним затратам при погрузке породы, креплении выработки и пр.

Упругость - способность породы восстанавливать первоначальную форму и объем после снятия нагрузки.

Проявление тех или иных свойств у горных пород в значительной мере свя­зано с условиями нагружения. При мгновенном нагружении многие горные по­роды (песчаники, сланцы и др.) разрушаются на отдельные осколки, проявляя типичное свойство хрупкости. Вместе с тем эти же породы при постепенном нагружении ведут себя как упругие тела, т.е. пропорционально силам растут деформации. При длительном воздействии нагрузки в них проявляются оста­точные деформации, т.е. породы проявляют пластичность.

Таким образом, упругость, хрупкость и пластичность имеют относительный характер.

Вязкость - это сопротивление пород силам, стремящимся разъединить их частицы. В однородных и простых породах вязкость равномерна во всех на­правлениях. В породах неоднородного сложения или сложных вязкость, как и твердость, меньше вдоль слоев и больше в направлении, перпендикулярном к слоям. Наибольшей вязкостью обладают мелкозернистые породы.

Разрыхляемость - свойство горной породы увеличиваться в объеме при вы­емке ее из массива. Разрыхляемость породы характеризуется коэффициентом разрыхления /с_р.

Разрыхляемость существенно влияет на продолжительность процесса по­грузки породы. При больших значениях коэффициента разрыхления требуется загрузить большее число вагонов или бадей, произвести большее число черпа­ний ковшом породопогрузочной машины.