Объект исследования и задачи в области разрушения горных пород

Разрушение горных пород - это наука о процессах нарушения сплошности природных структур горных пород (минеральных агрегатов или массивов) под действием внешних сил.
Объект исследований составляют горная порода и механизм ее разрушения при использовании различных источников энергии и способов передачи энергии горному массиву.
К числу основных задач разрушения горных пород как науки следует отнести следующие:
- установление закономерностей разрушения и отделения горной породы от горного массива при извлечении из недр твердых полезных ископаемых;
- изучение традиционных и создание новых способов передачи горной породе внешней энергии, обеспечивающей ее разрушение;
- раскрытие механизма разрушения горной породы;
- выявление закономерностей изменения свойств горной породы, подвергнутой разрушению;
- изучение явлений, сопровождающих процессы разрушения и отделения горной породы от горного массива.
Разрушение горных пород как наука включает в себя в качестве основных ряд разделов.
В одном из них рассматриваются процессы передачи горной породе внешней энергии, обеспечивающей ее разрушение. Известны следующие способы разрушения: механический, взрывной, термический, гидравлический, электровзрывной, комбинированный, соответствующие различным механизмам передачи энергии.
Имеются попытки использования и других физических и химических процессов передачи энергии горной породе.
Теория распространения микро- и макронарушений в горной породе составляет другой важный раздел разрушения горных пород. Исследования в этом разделе сосредоточены на изучении воздействия нагружения на структурные неоднородности горной породы на различном уровне (от дислокации кристаллов до видимых трещин в разрушаемых блоках), влияния скорости нагружения на процессы разрушения породы, характеристик прочности горных пород и методов их измерения, изменения прочностных и фильтрационных свойств горной породы.
Область знаний, развивающих теорию фрагментации горной породы под действием внешних нагрузок, включает описание процессов дробления горной породы под воздействием различных видов нагружения, видов распределения кусков по размерам и связи параметров распределения с видом нагружения.
Процессы взрывного разрушения горных пород как наиболее распространенного способа отделения горной породы от массива при освоении недр составляют крупный и весьма значимый в научном и практическом отношении раздел. Здесь совершенствуется теория работы взрыва в породе, изучается распространение волн напряжения и сейсмических волн в массиве, развивается теория распространения ударных воздушных волн, исследуются закономерности распространения пылегазовых выбросов. К этому разделу относят знания о создании и применении новых взрывчатых веществ, изготавливаемых непосредственно на горных предприятиях, о проектировании и безопасном ведении взрывных работ.
В обширную область научных знаний объединяются исследования естественных процессов разрушения горных пород, связанных с оползнями, обвалами, оседаниями, тектоническими разломами и т.д.
До последнего времени наука о процессах разрушения горных пород под действием различных сил изучалась в рамках традиционной механики твердого тела. Для описания процессов разрушения использовались закономерности, установленные в теории упругости и пластичности: реологические свойства изучались в теории ползучести. Однако поведение горных пород имеет много специфических особенностей, связанных с неоднородностью свойств горного массива, и поэтому закономерности поведения среды, установленные в основном для однородных сред, имеют ограниченное применение в решении задач горной механики. Физические явления в горной породе достаточно специфичны и требуют специальных знаний и методических подходов для их решения.
Особенности применения энергии взрыва в освоении недр определили необходимость выполнения широкого круга исследований по изучению свойств взрывчатых веществ, предназначенных для горного производства, особенностей работы взрыва, необходимых условий безопасности.
Разрушение горных пород как наука связано со многими отраслями знаний: физикой и механикой твердого тела; физикой образования и распространения микро- и макронарушений; теорией дислокаций; теорией упругости, пластичности, ползучести и реологией; физикой и механикой быстро протекающих процессов; теорией горения и детонации взрывчатых веществ; теорией образования и распространения сейсмических волн; теорией распространения воздушных ударных волн; теорией образования и распространения аэрозолей в атмосфере; теорией дробления и измельчения материалов; физикой и механикой фильтрации жидкости и газа в пористых средах; теорией вероятностей при описании статистических закономерностей распределения крупности отдельностей и распределения свойств горного массива.

---