2.2. Пластичность и хрупкость

Единой методики оценки пластичных и хрупких свойств горных пород нет. Например, Международное бюро по механике горных пород принимает за основной показатель пластических свойств нормативный предел текучести. Цилиндрический образец с отношением испытывается на одноосное сжатие. Нагружение образца производится циклами «нагрузка – разгрузка» (рис. 6). За нормативный предел текучести К_т принимается напряжение σ_т, при котором после снятия нагрузки остаточная деформация ε_ост равна упругой ε_у:

;

.

Рис. 6. Схема к определению нормативного предела текучести

2.3. Разрыхление и усадка

Под разрыхлением понимают увеличение объема породы при переходе ее из плотного (в массиве) в рыхлое (при разрушении) состояние. Количественной оценкой разрыхления пород является коэффициент разрыхления

,

где

V_р – объем разрыхленной порода;

V – то же до разрыхления (в массиве).

Коэффициент разрыхления зависит от многих факторов: равномерности дробления, формы кусков, влажности, времени и др. При погрузке породы в сосуды коэффициент разрыхления зависит также от формы сосуда и соотношения между размерами сосуда и кусков породы.

Разрыхленная порода со временем уплотняется, что приводит к уменьшению ее объема (усадке). Наиболее интенсивно усадка породы имеет место при искусственном ее уплотнении (трамбовании). Количественно усадка породы характеризуется коэффициентом усадки

где

V_р – объем свежеразрыхленной породы;

– объем породы после уплотнения.

Для скальных пород . Для осадочных пород с высокой начальной (до рыхления) пористостью (лёсс, почвенный слой, суглинок) возможны случаи, когда .

2.4. Трение

Трение – поверхностная сила, проявляющаяся в сопротивлении перемещению горной породы по другому материалу или самой породе. Сила трения всегда направлена против движения.

Основные случаи трения:

I. Внешнее трение (по имеющейся поверхности).

А. При поступательном движении.

а) по одной поверхности:

1) порода о другой материал;

2) порода о породу;

б) по нескольким поверхностям:

1) порода о другой материал;

2) порода о породу.

Б. При вращательном движении;

1) порода о другой материал;

2) порода о породу.

II. Внутреннее трение (по образующейся при разрушении поверхности):

а) чистый срез;

б) срез со сжатием.

Внешнее трение породы о другой материал имеет место при доставке полезного ископаемого по рештакам , при резании и алмазном бурении горных пород .

Внешнее трение породы о породу имеет место при скреперной доставке руды по почве выработки , при выпуске отбитой руды и при самоизмельчении руды в мельницах .

Внутреннее трение при чистом сдвиге в горном деле встречается редко. Обычно имеет место внутреннее трение со сжатием (рис. 7.б).

Рис. 7. Внешнее трение:

а – при чистом сдвиге; б – при сдвиги со сжатием

3. Некоторые особенности сыпучих и плывучих пород

3.1. Общие сведения

Сыпучие горные породы характеризуется наличием готовых поверхностей раздела между твердыми частицами, расположенными хаотично. Это обусловливает отсутствие сопротивления породы растяжению, но наличие сопротивления сжатию (трение между частицами).

Твердые частицы породы опираются друг на друга в отдельных точках и по небольшим поверхностям с различной ориентировкой, что обусловливает значительную пористость сыпучих пород и их значительную сжимаемость за счет снижения пористости.

Для сыпучей горной породы различают: насыпную массу (вес), объемную массу (вес) и удельную массу (вес). Насыпной называется масса единицы объема сыпучей породы при свободной (без уплотнения) отсыпке. Объемной называется масса единицы объема сыпучей горной породы при любом давлении (уплотнении). Удельной называется масса единицы объема твердых частиц сыпучей горной породы. Угол наклона поверхности сыпучей горной породы к горизонту при свободной (без уплотнения) отсыпке называется углом естественного откоса.