§ 102. Состояние вопроса

Неопределенность общей формулировки добываемости горных по­род, приведенной в § 101, послужила причиною тому, что для прак­тических приложений были предложены и предлагаются многочислен­ные классификации горных пород по добываемости.

В основу этих классификаций кладутся различные признаки: про­стейшие представления о крепких, средних и слабых породах (при субъективных оценках), сочетания физических свойств и сложения породы, крепость породы (Протодьяконов), число затупленных буров на 1 погонную единицу длины скважины (Шахтострой, Кузбасс, Су­ханов и др.), производительность бурения в погонных единицах длины скважины за час чистого времени работы (ЦНИГРИ и др.), вре­менное сопротивление породы раздавливанию (НКТП), расход энер­гии на бурение единицы объема породы, ударная проба и др.

Не входя в подробное рассмотрение этих классификаций, отме- Iим, что они отличаются или грубым эмпиризмом, или приданием без достаточных оснований решающего значения какому - либо од­ному свойству породы или признакам, содержанием которых являет­ся само по себе недостаточно определенным и т. д. Поэтому эти классификации не получили на практике широкого применения.

§ 103 Факторы разрушения горных пород

Разрушение юрной породы может быть естественным или искусст­венным- Первое происходит под влиянием естесственных факторов и обычно благоприятствует последующему искусственному разрушению— добыче. Подробное рассмотрение естественных факторов разруше­ния горных пород принадлежит соответствующим разделам геологии и выходит за рамки настоящей работы. Отметим здесь лишь такие дологические явления, как орогеническое и эпейрогеническое дви­жение земной коры, землетрясения и в особенности выветривание, которые приводят к разрушению горных пород или к значительным теформациям, связывающим остаточные напряжения.

К искусственным факторам разрушения горных пород относятся все средства горных работ. Они подразделяются на физические, химические и механические. К физическим средствам добычи отно­сятся: замораживание пород, нагревание их (огневой способ); к хи­мическим — растворение пород (выщелачивание), газификация (камен­ного угля) и, наконец, к механическим — применение горных инстру­ментов и машин, гидравлическая работа, действие взрыва (взрывные

"ИМ ¹ VI'

работы). Наибольшее применение имеют механические средства до­бычи, которые в дальнейшем и рассматриваются.

Воздействия на горную породу механических средств добычи име­ют целью создание в породе местных напряженных состояний, при­водящих к ее разрушению — добыче.

Эффект добычи в конечном счете принадлежит к экономической категории. Поэтому наиболее рациональными при определенных усло­виях должны считаться такие виды механических воздействий на по­роду, которые приводят к ее разр>шению в необходимом по усло­виям объеме в возможно короткий срок и при затрате минимальной механической работы.

Усилия, которые прикладываются к породе для добычи, по харак- Iеру своего действия могут быть: динамическими (ударными), стати­ческими, переменными и комбинированными. Применение каждого из этих видев усилий П(>и определенных условиях в большей или мень­шей степени отвечает указанным выше экономическим требованиям. При этом, конечно, важное значение приобретает соответствие ве­личины и характера действия прикладываемого \силия физико-ме­ханическим свойствам породы.

В принципе величина и характер действия усилия, прикладываемо- 1 о к породе в забое, должны отвечать тому из видов механическо- ю сопротивления, которое для данной породы является'наименьшим но сравнению с остальными видами сопротивлений.

Для горных пород вообще наименьшим является сопротивление на растяжение, затем следует сопротивление на сдвиг (скалывание) и, на­конец, наибольшим является сопротивление на сжатие. Разрушение горной породы растяжением по понятным причинам трудно осущест­вимо. Поэтому наибольшее применение для добычи имеют инструмен­ты и машины, действующие по принципам скалывания и сжатия. Пос­леднее при этом получается наиболее эффективным, если оно основа­но на клиновом действии — статическом или лучше динамическом. Это последнее широко осуществляется в современных горных инструмен­тах.

Ударному клиновому действию обычно сопутствует скалывание, на­пример, при у/'арно-вращательном бурении шпуров. Скалывание, как самостоятельный вид разрушения горной породы, осуществляется при работе цепными врубовыми машинами, а также при вращательном бу­рении шпуров и скважин.

Наиболее эффективным при соответствующих условиях является разрушение горной породы с помощью взрывных работ. Здесь исполь­зуются бризантное и метательное действие взрыва.

Наконец, при гидравлической работе используются удар и стати­ческое действие высоконапорной водяной струи.

Вообще добыча п( очных пород производится исключительно с по­мощью динамических усилий. К весьма слабым, в частности к рыхлым, породам достаточно приложения статических усилий.