Строение массива и классификация горных пород

Массив осадочных горных пород – это слоистая среда, сложенная из литологических разностей, представленных в основном алевролитами, аргиллитами, песчаниками и известняками. Мощность которых измеряется в широких пределах. В свою очередь каждая литологическая разность состоит из отдельных слоёв породы. Отличных по механическим свойствам. Контакты между литологическими разностями и слоями обычно чётко выражены и заполнены слабыми породами, допускающими при изгибе свободное проскальзывание слоёв относительно друг друга.

Важнейшие структурно-механические особенности массива горных пород – слоистость, трещиноватость, неоднородность и анизотропность. Существует два вида слоистости: микрослоистость (т.е. слоистость в пределах одной литологической разности) и макрослоистость (наличие различных литологических разностей)

По характеру происхождения различают трещиноватость горных по­род естественную и искусственную. Естественная трещиноватость пород связана с особенностями их природного образования и последующих из­менений, а искусственная формируется в результате производственной деятельности человека.

Для осадочных пород характерна анизотропность, т.е. изменение физико-механических свойств по различным направлениям. Наиболее кон­трастно эти свойства отличаются между собой параллельно и перпенди­кулярно слоистости (напластованию).

При ведении подземных и особенно очистных работ протекание про­цессов деформаций и разрушения горного массива зависит от его струк­турно-механических особенностей. Для качественной оценки условий про­текания этих процессов при очистных работах целесообразно использо­вать классификации, предложенные проф. А.А. Борисовым.

1. Классификация горных пород по ориентировке относительно угольного пласта.

Ложная кровля - слой слабой породы, залегающий над пластом и обрушающийся вслед за выемкой (рис. I.I).

Непосредственная кровля - толща легкообрущающихся пород, нагруз­ка со стороны которой воспринимается массивом и крепью.

Основная кровля - толща прочных труднообрушащихся пород, на­грузка со стороны которой воспринимается массивом и обрушенными по­родами или закладкой.

Массив горных пород, залегающий над разрабатываемым угольным пластом, называют надугольной толщей, залегающий под пластом - подугольной толщей.

2. Классификация горных пород кровли по распределению жесткости слоев пород.

Жесткостью слоя породы называется произволение EI , где E - модуль деформации, I - момент инерции.

Слои рассматриваются в направлении снизу вверх, начиняя от пласта:

равной жесткости

 E₁I₁ ≈ E₂I₂ ≈ … ≈ E_nI_n

возрастающей жесткости  

E₁I₁ < E₂I₂ < … < E_nI_n

произвольных отношений жесткости

E₁I₁ ≠ E₂I₂ ≠ … ≠ E_nI_n

3. Классификация горных пород по слоистости:

весьма тонкослоистые - мощность слоя h_i < 0,2м;

тонкослоистые h_i = 0,2...1 м;

среднеслоистые h_i = 1...3 м;

крупнослоистые h_i = 3...10 м;

весьма крупнослоистые h_i > 10 м.

4. Классификация горных пород по трещинаватости:

слаботрещиноватые - одна система трещин, расположенных на рас­стоянии более 1 м друг от друга;

среднетрещиноватые - две системы взаимно пересекающихся трещин, расположенные на расстоянии до 1 м друг от друга;

сильнотрещиноватые - несколько систем взаимно пересекающихся трещин, расположенных на расстоянии до 0,5 м друг от друга;

весьма сильнотрещиноватые - несколько систем взаимно пересекаю­щихся трещин, расположенных на расстоянии менее 0,2 м друг от друга.

5. Классификация горных пород кровли по устойчивости обнажений:

неустойчивые - породы обрушаются вслед за выемкой;

слабоустойчивые - в призабойной полосе шириной до 1 м породы устойчивы в течение 2-3ч;

среднеустойчивые - в призабойной полосе шириной до 2 м породы устойчивы до 1 сут;

устойчивые - в призабойной полосе шириной до 2 м породы имеют длительную устойчивость до 2 сут;

весьма устойчивые - в призабойной полосе шириной 5-6 м породы обладают длительной устойчивостью.

Эти классификации являются условными, отражают качественную сторону, но удобны для оценки пород. Вмещающих угольные пласты.