Твердость и пластичность. Трещиноватость (часть 2)

Метод Шрейнера позволяет определять не только твердость породы, но и оценивать ее упругость и пластичность. На рис. 5.1 представлены зависимости δ=f(F) для хрупких, упруго-пластичных и пластичных пород. Хрупкие породы характеризуются разрушением без заметных пластических деформаций. Упруго-пластичные породы до разрушения претерпевают как упругие (участок О—А), так и пластические (участок А—С) деформации. Для пластичных пород характерно отсутствие хрупкого разрушения. Упруго-пластичные свойства пород характеризуются коэффициентами хрупкости и пластичности. Коэффициент хрупкости представляет собой отношение работы, затраченной на деформирование образца до предела упругости, к общей работе деформации до момента разрушения, которые пропорциональны площадям ОАР и ОВСО на рис. 5.1.

Коэффициентом пластичности называется отношение общей работы деформации до момента разрушения к полной работе упругих деформаций породы:

Л. А. Шрейнер предложил классификацию пород по пластичности, в которой коэффициент пластичности изменяется от 1 до 6. Для высокопластичных пород, которые не дают хрупкого разрушения под штампом, коэффициент пластичности принято считать равным бесконечности.
В Институте горного дела им. А. А. Скочинского предложен метод определения твердости путем внедрения штампов в необработанную поверхность образцов. Используются образцы объемом 150—200 см3 с двумя примерно параллельными гранями и цилиндрические штампы диаметром 2—4 мм. Получаемый показатель авторы назвали контактной прочностью Рк. Он меньше твердости по штампу и корреляционная связь между ними выражается соотношением:

Учитывая изменяющуюся площадь контакта из-за необработанной поверхности образцов, для получения более или менее достоверных результатов по этой методике следует проводить большое количество испытаний.
Минералы и горные породы кроме статической, могут характеризоваться и динамической твердостью, самым распространенным методом определения которой является метод Шора. По этому методу на испытываемый образец с высоты 25 см свободно сбрасывается боек массой 2,4 г, имеющий на нижнем конце алмазный наконечник. Мерой твердости является высота первого отскока. Приборы для определения динамической твердости называются склероскопами (например, склероскоп Шора, склероскоп Тархова).
Трещиноватость. Под трещиноватостью понимают совокупность трещин (разрывов сплошности в массиве горных пород) любого происхождения, всех размеров и направлений.
Трещиноватость является важнейшей характеристикой породного массива, оказывающей существенное влияние на выбор системы разработки, на параметры буровзрывных работ. Ее необходимо учитывать при определении устойчивости горных пород, расчете горного давления, выборе крепи, расчете сетки шпуров и скважин, удельного расхода ВВ, выборе типа ВВ и при решении других задач. Поэтому трещиноватость отнесена к горнотехническим свойствам.
Трещины разделяют на закрытые (с плотно сомкнутыми стенками) и открытые. Ширина раскрытия изменяется от долей миллиметра до десятков сантиметров. Трещины с раскрытием более 1 м относятся к разрывам.
Существует несколько классификаций горных пород по трещиноватости, в основу которых положены генетические, морфологические, горнотехнические и другие признаки. В настоящее время при определении горного давления, расчетах крепи, определении удельного расхода взрывчатых веществ в горном деле пользуются классификацией, представленной в табл. 5.6.

---