Глава II

СПОСОБЫ РАЗРУШЕНИЯ

КАЛИЙНЫХ ПОРОД

При добыче руды или при проведении горных выработок основными операциями этих работ являются разрушение горной породы, её отделение от массива и транспортирование из забоя. Этим основным работам сопут­ ствует целый ряд вспомогательных операций по вентиляции и освещению рабочих мест, доставке в забой и из него машин и оборудования, подведе­ нию энергии для питания двигателей и выполнение других более мелких операций. При неустойчивых породах выработку крепят, включая операцию крепления в проходческий цикл.

Эффективность горных работ зависит, с одной стороны, от трудоемко­ сти разрушения породы, её физико-механических свойств, а с другой сто­ роны,— от выбранного метода разрушения, совершенства технических средств и организации работ в забое и на руднике.

Для разрушения массива солевых пород применяют буровзрывной и ме­ ханический (комбайновый) способы. Эти способы используются также со­ вместно, в определенных сочетаниях.

В настоящее время на калийных рудниках применяют в основном меха­ нический способ разрушения пород, более энергоемкий, чем буровзрывной метод, но и более технологичный при выемке руды комбайнами.

2.1. Физико-механические свойства горных пород

Горные породы характеризуются большим разнообразием физических и механических свойств, влияющих на эффективность процесса их разру­ шения, погрузки, транспортировки и других операций при добыче руды.

К основным физическим свойствам горных пород относят [38, 39]: плотность, пористость, влагоемкость, теплопроводность, проводимость звука, электропроводность и другие.

Из механических свойств наибольшее влияние на эффективность ра­ боты горных машин оказывают прочность, твердость, крепость, упругость, пластичность, абразивность.

Прочность породы, свойство воспринимать силовые воздействия, не разрушаясь, оценивается по временному сопротивлению одноосному сжатию ст^, растяжению а р, и сдвигу а ^ . Многочисленными исследованиями

установлены соотношения между этими параметрами, которые при услов­ ном стсж = 1,0 составляют ст^ = (0,1 ...0,4)0^, а стр = (0.03...0,1

Упругость — свойство пород восстанавливать свою первоначальную форму и объем после прекращения действия на них внешних сил. Свойство характеризуется модулем упругости и коэффициентом Пуассона.

Пластичность — свойство пород сохранять остаточную деформацию после прекращения действия внешних сил.

Твердость характеризует способность породы оказывать сопротивле­ ние проникновению в него твердого тела. Степень твердости определяется многими методами; сопротивление пород при бурении, например, в Совет­ ском Союзе рекомендовалось определять по метолу Л. А. Ш рейнера, пре­ дусматривающему шлифование поверхностей.

Для оценки разрушения горных пород различным породоразрушаю­ щим инструментом, которым оснащаются рабочие органы горных машин, используют показатель контактной прочности породы.

Величина контактной прочности породы определяется по методу Л. И. Барона и Л. Б. Глатмана [38] путем вдавливания цилиндрического индентора (стрежня) в поверхность образца породы с нарастающим усили­ ем до момента ее хрупкого разрушения (образования лунки). По величине контактной прочности все породы подразделяют на шесть категорий, от слабых (до 400 М П а) до крепчайших (более 4500 М Па).

Абразивность — свойство горной породы изнашивать породоразру­ шающий инструмент и другие контактирующие с ней детали горной маши­ ны в процессе ее работы.

В России показатель абразивности определяется по методу Л. И. Б а­ рона и А. В. Кузнецова, а разработанная авторами шкала абразивности горных пород предусматривает разделение их на восемь классов, от весьма малоабразивных (а <5 мг) до в высшей степени абразивных (а > 90 мг).

Из других количественных оценок следует обратить внимание на пока­ затель буримости, характеризующий сопротивление горной породы разру­ шению в процессе бурения. Для этого показателя разработаны классифи­ кационные шкалы буримости горных пород, производительности бурения различных пород.

Классификация горных пород по добываемости (крепости). В 20-х годах XX столетия в России и Советском Союзе получила широкое приме­ нение классификация пород по шкале М. М. Протодьяконова, по которой породы оценивались по трудоемкости их добывания (разрушения) и устой­ чивости при поддержании горных выработок.

М. М. Протодьяконов (1874—1930 гг.), разрабатывая классификацию пород по трудоемкости их разрушения при добывании, предполагал поло­ жить её в основу оценки труда рабочего при добыче угля и руд, нормирова­ ния труда. Он считал, что при любом методе разрушения породы и способе её добычи возможно оценить породу по относительному коэффициенту до­ бываемости. Если одна из двух типов пород крепче другой, например при