Eksploatacja Złóż

Dział: MECHANIKA

GÓROTWORU

Temat: Właściwości

fizyczne i mechaniczne

skał.

1. Naukę zajmującą się

ciśnieniem górotworu, jego

skutkami w wyrobiskach

górniczych w postaci

odkształceń, przemieszczeń i

zniszczeń oraz

przewidywaniem i

opanowaniem tych procesów

nazywa się MECHANIKĄ

GÓROTWORU.

W górotworze

nienaruszonym robotami

górniczymi, pod wpływem

ciężaru warstw

nadległych (a więc siły

ciężkości), powstają w

skałach równoważące je

naprężenia.

Wykonanie wyrobiska

górniczego powoduje

zaburzenia tej równowagi, a

naprężenia górotworu

powodują pojawienie się na

wszystkich powierzchniach

wyrobiska sił działających w

kierunku powstałej w

górotworze pustki.

Siły te określa się nazwą

CIŚNIENIA GÓROTWORU.

2. Znajomość mechaniki

górotworu jest niezbędna

przy:

• Projektowaniu i prowadzeniu robót

górniczych, a w szczególności przy:

- określeniu właściwego przekroju

poprzecznego oraz kształtu wyrobisk

korytarzowych,

- prawidłowej ich lokalizacji,
- właściwym doborze obudowy

górniczej,

- wyborze właściwego systemu

wybierania złoża,

•Rozpoznaniu powstawania

koncentracji niebezpiecznych

naprężeń w górotworze oraz

zastosowaniu odpowiednich

środków i sposobów w celu ich

rozładowania,

•Określeniu skutków

wybierania złoża dla terenu,

obiektu oraz budynków na

powierzchni.

3. Do własności fizycznych

skał należą:

a) ciężar właściwy to ciężar

jednostki objętości skały

jednorodnej (zbita masa bez

pustych przestrzeni) wyrażony w

[kN/m3]

b) ciężar objętościowy to ciężar

jednostki objętości skały w

stanie naturalnym (z porami i

szczelinami) wyrażony w

[kN/m3]

c) porowatość skały to obecność w

skale pustych przestrzeni (pory,
szczeliny). Porowatość skał ma
duże znaczenie dla
gazonośności, wodonośności i
wytrzymałości skał

d) wodochłonność lub nasiąkliwość

skał jest zdolnością wchłaniania i
zatrzymywania wody przez skałę
wskutek jej porowatości

e) plastyczność skały czyli trwałe

zmienianie swojego kształtu pod
wpływem działania sił
zewnętrznych bez wywołania
pęknięć i nie powracania do
pierwotnego kształtu po ustaniu
działania tych sił.
Charakterystyczna własność dla
skał ilastych np. dla glinu,
kaolinów, niektórych łupków.

4. Do własności mechanicznych

skał należą:

a) wytrzymałość skały czyli

odporność jej na działanie sił

mechanicznych. Zależy ona od:

-

wytrzymałości ziaren, z których

zbudowana jest skała,

-

własności spoiwa ziaren,

-

porowatości i zawilgocenia skał,

-

występowania w skale pęknięć,

zwietrzeń, uskoków.

Rozróżnia się wytrzymałość na:
- ściskanie,
- rozciąganie,
- zginanie,
- ścinanie.

Urządzenie do określenia własności

mechanicznych skał otaczających

wyrobisko górnicze.

Zestaw penetrometru skada się z sondy, w której

wnętrzu umieszczono czujnik

wysokociśnieniowej pompy wyposażonej w

manometr, zestawu przedłużaczy oraz miernika

wysuwu czujnika zaopatrzonego w skalę.

Sondę wprowadza się do otworu wiertniczego w

stropie za pomocą przedłużaczy, wzdłuż których

wykonano podziałkę. Sonda połączona jest

hydraulicznym przewodem z pompą.

Badanie rozpoczyna się od górnej części otworu

i stopniowo sprowadza się sondę penetrometru

w dół. Mierzy się naprężenia krytyczne

niszczące ściankę badanego otworu pod

wpływem nacisku czujnika.

Naprężenia te określa się za pomocą manometru

i miernika wysuwu czujnika

b) zwięzłość skał, nazywa się
odporność na oddzielanie się
od niej odłamków za pomocą
narzędzi lub uderzeń

.

Zwięzłość skał określa się za

pomocą WSKAŹNIKA

ZWIĘZŁOŚCI, przy czym

powszechnie przyjmuje się

klasyfikację skał wg

radzieckiego uczonego

Protodiakonowa.

Wskaźnik zwięzłości ƒ jest

liczbą niemianowaną i określa

się ją laboratoryjnie. Im

wyższy wskaźnik tym bardziej

zwięzła i trudniej urabialna

jest skała.

Klasyfikację Protodiakonowa

stosuje się przy doborze

maszyn do urabiania, oceny

nacisku skał na obudowę itp.

c) sprężystość skały

nazywa się własność
zmieniania przez nią

kształtu pod działaniem sił

zewnętrznych i

przyjmowania kształtu

pierwotnego po ustaniu sił.

Pytania kontrolne:

• Czym zajmuje się mechanika

górotworu.

• Co to jest ciśnienie górotworu.
• Wymień własności fizyczne skał.
• Wymień własności mechaniczne skał.
• Do czego służy penetrometr

hydrauliczny.