Технологические свойства горных пород: классификация и характеристики

Технологические свойства горных пород описывают их способность противостоять различным видам механического воздействия в естественных условиях залегания. Эти свойства носят комплексный характер, поскольку зависят не только от физико-механических характеристик самой породы, но и от конкретных условий ведения горных работ. К основным технологическим свойствам относятся: сопротивляемость резанию, буримость, дробимость и измельчаемость, а также несущая способность (сопротивляемость вдавливанию).

Сопротивляемость резанию

Это свойство отражает способность породы противостоять механическому воздействию, которое создаёт в массиве комплекс напряжений — сжатия, растяжения и сдвига. Преодоление этих напряжений приводит к разрушению породы и отделению от основного массива кусков или слоёв. Количественно данное свойство оценивается коэффициентом сопротивления резанию KF, который показывает давление, развивающееся непосредственно в зоне разрушения при внешнем воздействии.

Буримость пород

Буримость характеризует способность горной породы сопротивляться внедрению в неё бурового инструмента. На практике этот параметр оценивается по скорости бурения или по времени, затрачиваемому на проходку при стандартизированных условиях и режимах бурения.

Дробимость и измельчаемость

Дробимость — это способность породы (или её кусков) разрушаться на фрагменты меньшего размера под определённым уровнем внешнего воздействия. Основным показателем дробимости служит гранулометрическая характеристика, которая представляет собой зависимость между процентным содержанием кусков разной крупности и относительной деформацией исходного куска.

Измельчаемость — более тонкий процесс, описывающий способность кусков породы разрушаться до частиц размером в десятки микрометров (0,074 мм и менее). Данное свойство характеризуется кинетикой процесса измельчения, которая может существенно различаться для разных типов пород.

Несущая способность (сопротивляемость смятию)

Несущая способность породы [3] характеризуется коэффициентом сопротивления смятию p0, выражаемым в Н/см³ или МПа/м. Этот коэффициент определяется как сила (в ньютонах), под действием которой стержень с опорной площадью торца 1 см² погружается в породу на глубину 1 см. При проектировании и эксплуатации горной техники допустимые давления под опорными поверхностями ходовых устройств устанавливаются с учётом возможного их погружения в грунт на 6–12 см.

Значения коэффициента p0 для различных пород варьируются в широких пределах в зависимости от их категории. Согласно данным [7], для мокрой глины и рыхлого песка этот показатель составляет около 2 МПа/м, в то время как для сухих мергелей и плотной глины он может достигать 13 МПа/м.