2.3 Фізичні властивості гірських порід

Фізичні властивості гірських порід – внутрішні, властиві даній гірській породі особливості, які зумовлюють її відмінність або спільність з іншими гірськими породами і виявляються як реакція на вплив зовнішніх фізичних полів або середовищ. До базисних фізичних властивостей гірських порід і мінералів належать:

- щільнісні – об'ємна маса, пористість;

- механічні – межа міцності на стиск та межа міцності на розтягнення, модуль поздовжньої пружності (модуль Юнга), коеф. відносних поперечних деформацій (коефіцієнт Пуассона), а також пружність, пластичність, твердість, міцність,крихкість, дробимість, розпушуваність гірських порід;

- теплові – коефіцієнт теплопровідності, питома теплоємність, термічне розширення;

- електромагнітні – питомий електричний опір, відносна діелектрична проникність, відносна магнітна проникність, електризація та результати вивчення гірських порід спеціальними методами (ЕПР, ЯМР тощо).

Крім того, до основних фізичних властивостей гірських порід належать хвильові, радіаційні, гідрогазодинамічні та реологічні властивості.

Широкий діапазон значень фізичних властивостей гірських порід пояснюється різноманіттям їх мінерального складу, будови, багатофазністю, а також генезисом.

В залежності від характеру зв’язків окремих зерен розрізняють такі типи гірських порід:

- п у х к і (роздільно-зернисті) - механічні суміші різних мінералів або зерен одного мінералу, не пов’язаних між собою, наприклад, пісок, ґравій, галька;

- з в’я з н і (глинисті) – гірські породи з водно-колоїдними зв’язками частинок між собою, наприклад, глини, суглинки, боксити; їх особливість - висока пластичність при насиченні водою;

- т в е р д і (скельні та напівскельні) - з жорсткими та пружними зв’язками, що мають фізико-хімічну природу, наприклад, пісковики, граніти, діабази, гнейси.

Як об'єкт гірничих розробок гірські породи поділяють на скельні, напівскельні, щільні, м'які, сипучі, зруйновані. За структурою гірські породи поділяють на кристалічні, приховано-кристалічні, склуваті, порфірові, уламкові.

За текстурою – масивні, пористі, шаруваті. Характеристики та гірничо-технологічні властивості гірських порід – твердість, міцність, абразивність, тривкість, буримість, висаджуваність (вибуховість), збагачуваність.

Як фізичні тіла гірські породи характеризуються щільнісними, пружними, міцнісними, тепловими, електричними, магнітними, радіаційними і іншими властивостями, які в першу чергу залежать від їх мінерального складу і макробудови (структурно-текстурних ознак).

• Густина гірських порід 1000 (туфи) — 4700 кг/м³

• модуль поздовжньої пружності 5х10⁹ −1,5·10¹¹ Па;

• коефіцієнт Пуассона 0,15-0,38;

• межа міцності при стисненні до 5·10⁸ Па;

• межа міцності при розтягу до 2,0·10⁷ Па;

• коефіцієнт теплопровідності 0,2 −10 Вт/(м·К);

• питома теплоємність 0,5-1,5 кДж/кг·К;

• коефіцієнт лінійного теплового розширення 2·10^-6-4·10^-4К^-1;

• питомий електричний опір 10^-2-10¹² Ом·м;

• відносна діелектрична проникність 2^-30;

• магнітна сприйнятливість 10^-7-3,0.