Горнотехнологические свойства горных пород (часть 1)

К базовым физико-механическим свойствам горных пород относят пределы прочности пород при сжатии σсж и растяжении σр, модуль продольной упругости (модуль Юнга) Е и коэффициент относительных поперечных деформаций (коэффициент Пуассона) μ. Горнотехнологические свойства характеризуют горные породы как объекты разработки применительно к инженерным расчетам технологических процессов.
Применительно к процессам проведения выработок и выбору горнопроходческих машин имеют применение следующие горнотехнологические свойства: пределы прочности массива горных пород при сжатии Rсж и растяжении Rр, коэффициент крепости по М. М. Протодьяконову f, угол внутреннего трения φ и коэффициент трения tg φ, угол естественного откоса, а также горнотехнологические характеристики: абразивность, кусковатость и др. Некоторые горнотехнологические характеристики устанавливают эмпирическим путем. Они определяют поведение горной породы при воздействии на нее инструментом и рабочими органами горных машин.
Пределом прочности называют условное напряжение, отвечающее наибольшей нагрузке, предшествовавшей разрушению образца горной породы. Предел прочности зависит от минералогического состава, структуры и пористости породы, характера цемента, степени выветрелости и др.
Различают пределы прочности пород сжатию, растяжению (разрыву) и сдвигу. В общем случае предел прочности (Па) определяют из соотношения

где Р — разрушающая нагрузка (сила), Н; F — площадь, на которую действует приложенная нагрузка, м2.
Предел прочности при сжатии σсж и растяжении σр широко используют в горном деле. Предел прочности при растяжении значительно ниже предела прочности при сжатии. По экспериментальным данным σp= (0,02÷0,12)σcж. Для практических расчетов (если не известны данные испытаний горных пород на растяжение) предел прочности при растяжении принимают σр=0,1σж
Модуль упругости — коэффициент пропорциональности Е между действующим нормальным напряжением σп и относительной линейной продольной деформацией образца горной породы ε1:

где Δl — абсолютная деформация, м: l — база, на которой измерена деформация, м.
Модуль упругости горных пород изменяется в пределах от 10в3 до 3∙10в5 МПа.
Коэффициент поперечных деформаций (коэффициент Пуассона) устанавливает отношение между поперечной εd и продольной εi относительными деформациями: μ=εd/εi. Для большинства горных пород μ, колеблется в интервале от 0,15 до 0,35.