книги из ГПНТБ / Лебедкова А.А. Горное дело учеб. пособие

А Н Н О Т А Ц И Я

Работа выполнена в соответствии с програм­ мой курса "Горное дело" для студѳнтов-заочников специаль­ ности 0107 - "Гидрогеология и инженерная геология" и вклю­ чает разделы: основы горного деда, буровзрывные работы, проведение и крепление горных выработок, вскрытие и раз­ работка месторождений полезных ископаемых, с распределе­ нием часов между отдельными разделами курса соответствен­ но 15, 30, АО и 15%

Учебное пособие по курсу "Горное дело" может быть исполь­ зовано также студентами других специальностей геолого-разве­ дочных ВУЗов.

Р е ц е н з е н т ы :

I . Кафедра бурения Ухтинского политехнического института, доктор технических наук, проф. ПАНОВ Г.Е.

Е.Калининский политехнический институт, доктор технических наук, проф. ЧЕРВИНСКИЙ П.Л.

Р А З Д Е Л I

О С Н О В Ы Г О Р Н О Г О Д Е Л А

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ГЕОЛОГИИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГОРНЫХ ПОРОДАХ И МЕСТОРОЖДЕНИЯХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Горные породы и полезные ископаемые

Горная порода - любое минеральное вещество, слагающее твердую часть земной коры.

По своему физическому состоянию, независимо от соста­ ва, горные породы разделяются на коренные и наносы.

Коренные породы, залегающие на месте своего образова­ ния, не подвергались разрушению; по своему происхождению делятся на изверженные (магматические), осадочные и мета­ морфические (видоизмененные).

Наносы - рыхлые осадочные породы, образовавшиеся в ре­ зультате разрушения коренных пород (выветривания, размыва водой и т .д .)._

Горные породы и минералы, которые можно использовать для различных целей, называются полезными ископаемыми.

Горные породы, вмещающие полезное ископаемое или зак­ люченные в его толще в виде прослойков и прожилков, назы - ваются пустыми породами.

Естественное скопление полезного ископаемого, приуро­ ченное к определенной площади я занимающее определенный объем в земной коре, называется месторождением полезного ископаемого.

По своему значению в народном хозяйстве месторождения разделяются на промышленные и непромышленные.

Промышленные - это месторождения, имеющие достаточно

большие запасы полезного ископаемого высокого качества и приемлемые условия разработки на современном уровне разви­ тия техники и экономики.

Непромытленные - это месторождения, имеющие либо не­ большие запасы полезного ископаемого, либо низкое его ка­ чество, или трудные условия разработки.

С развитием техники и технологии все большее число непромышленных месторождений переходит в категорию промыш­ ленных.

Минеральное вещество, ради которого производится раз­ работка месторождения, называется полезным компонентом.Его содержание в определенной мере определяет, к какой катего­ рии относится данное месторождение: промышленной или непро­ мышленной.

Понятие о Физико-механических свойствах горных пород

Горные породы обладают физико-механическими свойства­ ми, зависящими от их состава, условий накопления, последую­ щих тектонических процессов и условий залегания.

Плотность - отношение массы породы к ее объему / т/м3/ . Может также характеризоваться отношением объемного веса к удельному или степенью заполнения единицы объема породы ми­ неральным веществом.

Пористость - свойство горной породы, характеризующееся коэффициентом пористости, т .е . отношением объема пор в по­ роде к объему самой породы. Характеризуется коэффициентом пористости

Трещиноватость пород характеризуется наличием трещин, образовавшихся в результате тектонических процессов, проис­ ходящих в земной коре.

Кливаж - плоскости, по которым порода более легко от­ деляется от общей массы.

Разрыхдяемость - свойство породы, характеризующееся

-пористость и объемный вес породы в массиве;

-пористость и объемный вес породы в разрых­ ленном состоянии.

Влажность - количество воды, находящейся в порах,трещи­ нах и др. полостях породы. Выражается в процентах по весу.

Влагоемкость - свойство горной породы впитывать и удер­ живать определенные порции воды.

Водопроницаемость - способность породы пропускать че­ рез себя воду под давлением.

Пучение - свойство породы увеличиваться в объеме в ре­ зультате различных физико-химических процессов при действии на породу воды,, воздуха, проявлении пластических деформаций.

Упругость - свойство породы восстанавливать свою форму и размеры после прекращения действия на нее внешних сил.

Пластичность - свойство породы давать остаточные дефор­ мации, не разрушаясь.

Хрупкость - способность породы разрушаться под дейст­ вием внешних нагрузок без предварительных пластических дефор­ маций.

Слоистость - ослабление связи между отдельными слоями породы.

Крепость пород - сопротивление, которое приходится прео­ долевать при отделении породы от массива.

Твердость - способность породы сопротивляться внедре­ нию в нее другого тела, например, острого инструмента.

Вязкость - сопротивляемость силам, стремящимся разъеди­ нить частицы породы.

Прочность - способность породы сопротивляться действию внешних сил. Паспорт прочности горных пород графически строится по величинам пределов прочности при растяжении

/ (jp) и при сжатия ( (Je# ) в простом (одноосном) напряжен­ ном состоянии /Р и с .І /. Соответствующие этим отрезкам круга Мора будут предельными. При изменении предельного напряжен­ ного состояния породы от простого растяжения (Гр до просто­ го сжатия (Тсж получается семейство предельных кругов Мора, любой круг которого, касательный к огибающей, соответству­ ет одному из предельных напряженных состояний и отсекает на оси ( j отрезки, со ответ ствущие максимальным (j, и минималь­ ным главным напряжениям. Ординаты точек на этой кривой оп­

Р и с .І. График Мора, характеризующий прочность пород.

В некотором приближения огибающую можно считать прямой, уравнение которой имеет вад

Помимо воѳго, при горных работах учитывается следующие факторы:

1)устойчивость - способность горных пород в кровле и боках горных выработок стоять без обрушения при различной площади обнажения;

2)водоносность - фактор, определяющий способ ведения горных работ;

3)выветрелость горных пород, особенно на их выходах вблизи поверхности.

Породы, в зависимости от степени их крепости, при гор­ ных работах условно подразделяются на: рыхлые и сыпучие; мягкие; вязкие; ломкие; крепкие; весьма крепкие.

С учетом перечисленных свойств производится планирова­ ние и производство горных работ.

Классификация горных пород

Горные работы по выемке полезного ископаемого и пород находятся в тесной зависимости от физико-механических свой­ ств пород, главным образом, от их крепости.

Для характеристики крепости горных пород проф.М.М.Протодьяконов ввел цифровой показатель - коэффициент крепости, являющийся одной сотой частью предела прочности породы на сжатие « Й * > . І . в .

/= 0,01 (?сЖ

При выборе коэффициента у следует учитывать физичеокое состояние пород, т .е . их выветрелость, трещиноватость, смятие при дислокациях, близость расположения к дневной по­ верхности.

Большим достоинством этой классификации является ее науч­

рупненных норм" (СУН) на горные работы, по которым возмож­ но определить их общий объем, стоимость проходки вычисляет­ ся по сметным нормам (ССН).

На горных предприятиях применяется также классификация пород по буримости и взрываемости (Е11Ш и В ), по которой кре­ пость пород и трудность их добывания оценивается временем чистого бурения I м шпура в минутах.

Эта классификация пород с делением их на одиннадцать категорий позволяет определять способы ведения горных работ и их производительность.

Классификация включает следующие категории пород по кре­ пости и способу разработки: внекатегорная разработка взрыв­ ным способом ( у = 15-25); разработка взрывным способом со­ ответственно при крепости у ' = ІО -ІІ, 12-14, 8-9 и 6; раз­ работка взрывным способом и отбойными молотками соответст­

Кроме приведенных классификаций пород существуют и дру­ гие, используемые в различных отраслях горной промышленнос­ ти и в строительстве.

Основные задачи и организация геологической службы

Геологические исследования недр земли предусматривают обеспечение промышленности и народного хозяйства различными видами минерального сырья и включают: выявление месторожде­ ний полезных ископаемых; определение его количества и каче­

горных пород, а также изучение особенности экономики района. Координацию и планомерное проведение всех геологических исследований в Советском Союзе осуществляет Министерство гео­

логии и охраны недр, объединяющее ряд геологических управ­ лений.