КЛАССИФИКАЦИИ ГОРНЫХ ПОРОД
Классификации горных пород имеют большое практическое значение при ведении горных работ с точки зрения выбора бурильных машин, методов взрывных работ, определения норм выработки и расхода материалов.
Ниже приведены некоторые применяемые классификации горных пород.
Классификация горных пород по шкале проф. М. М. Протодьяконова. В основу этой классификации положен коэффициент крепости горных пород f, который характеризует относительную прочность горных пород на раздавливание при одноосном сжатии. Принято, что порода с прочностью на раздавливание 9,8-10е Н/м2 имеет коэффициент крепости, равный единице. Таким образом, порода, обладающая прочностью, например, 9,8 -107 Н/м2, имеет коэффициент крепости 1ю классификации 
проф. М. М. Протодьяконова (табл. 1.2):
т. е. коэффициент крепости показывает, во сколько раз данная порода крепче другой, крепость которой принята за единицу.
Проф. М. М. Протодьяконов считал, что коэффициент крепости характеризует породу во всех производственных процессах, т. е. если данная порода крепче другой в некоторое число раз, например, при бурении, то она, как правило, во столько же раз крепче ее и при других производственных процессах, например при взрывании.
Классификация проф. М. М. Протодьяконова (см. табл. 1.2) имеет десять категорий от I до X, часть из которых разбита на подкатегории (III—VII). Породы самые крепкие относятся к I категории, самые слабые — к X категории. Каждой группе пород соответствует коэффициент крепости f от 0,3 до 20. Эта классификация до настоящего времени на многих горнодобывающих предприятиях СССР применяется для ориентировочной оценки пород, а также при укрупненных проектных и сметных расчетах.
Для оперативного нормирования классификация пород по шкале проф. М. М. Протодьяконова непригодна. Для этих целей пользуются ведомственными классификациями по буримости и взрываемости.
Единая классификация горных пород по буримости. Специальной комиссией при ИГД АН СССР на основе исследований проф. А. Ф. Суханова разработан проект единой классификации по буримости. Буримость пород в этой классификации характеризуется чистой скоростью бурения шпура при следующих стандартных условиях опыта: тип бурильного молотка ПП-50В1; давление сжатого воздуха 0,45 МПа; характеристика бурового инструмента: диаметр головки бура 42 мм; форма лезвия бура кресто-
вая; угол приострения лезвия 90°; длина штанги 1 м; глубина бурения до 1 м.
В случае проведения опыта при условиях, отличных от стандартных, вводятся соответствующие поправочные коэффициенты. После определения скорости бурения по классификации находится наиболее близкая величина табличной скорости, и порода относится к этому классу. На этом принципе составлено большое число классификаций для определенных условий рудников, карьеров, бассейнов.
Классификации пород по взрываемости основаны на определении величины удельного расхода ВВ (принято за эталон аммонит 6ЖВ) при стандартных условиях взрывания. При этом в результате взрыва порода должна разрушаться на куски определенной крупности. Сравнение наиболее распространенных классификаций пород приведено в табл. 1.3.
В настоящее время на многих карьерах разработаны местные классификации массивов пород по взрываемости, в основу которых положены свойства массивов: трещиноватость и прочность отдельностей, наиболее существенно влияющие на расчетный удельный расход ВВ. В зависимости от этих свойств приводятся значения удельных расходов ВВ. Сравнительный анализ таких классификаций показывает, что в каждой из них имеются легко-взрываемые, средневзрываемые, трудновзрываемые и весьма трудновзрываемые массивы пород. Иногда в классификации вводятся промежуточные классы выше средней взрываемости и т. д. Сравнение одинаковых по характеристике взрываемости массивов показывает, что расчетный удельный расход в них может отличаться в 2 раза и более. Например, для трудновзрываемых
 |
массивов от 0,42 до 0,850 кг/м8, для средневзрываемых — от 0,32 до 0,65 кг/м3 и т. д.
Объективное сравнение взрываемости пород по таким «местным» классификациям невозможно. Поэтому МГИ совместно с ВНИИЦветметом разработана классификация массивов пород по взрываемости, исходя из стандартных условий проведения их оценки. За стандартные условия проведения опытных взрывов приняты: высота уступа 12—15 м, угол откоса 65—70°, диаметр скважин 243—269 мм; ВВ — граммонит 79/21; схема взрывания многорядная КЗВ с замедлениями по диагоналям, величина перебура 2 м; величина забойки 6 м.
При взрыве должен быть обеспечен выход крупной фракции пород (свыше 1000 мм), близкий к нулю.
Статистическим анализом установлено, что для стандартных условий взрывания расчетный расход ВВ на карьерах в основном меняется от 0,1 до 2 кг/м3. Чем выше расчетный удельный расход ВВ, тем больше диапазон его изменения в пределах3 одного класса.
На основе изложенных принципов установлено, что все разнообразие массивов пород по взрываемости можно разделить (табл. 1.4) на десять категорий (или классов). Эта классификация массивов по взрываемости введена на карьерах Минцветмета СССР для выбора расчетных удельных расходов ВВ при проектировании массовых взрывов.
На конкретном карьере могут обычно быть породы трех, максимум четырех категорий (например II, IV, VIII или III, VI и X). Однако в местных классификациях они названы, как правило, одинаково: легко-,средне- и трудновзрываемые. С введением этой классификации массивов можно дать объективную сравнительную оценку трудности взрывания различных массивов на разных карьерах.
Классификация пород по взрываемости (расчетному удельному расходу ВВ) треста Союзвзрывпром получена на основе обобщения громадного опыта ведения взрывных работ в различных породах (табл. 1.5).
В случае применения других ВВ значения qр и qв приведенных в табл. 1.5, следует умножить на переводной коэффициент е, принимаемый по табл. 1.6.
Расчетный удельный расход ВВ для зарядов нормального рыхления определяется по формуле
q= qвNq, где qв — расчетный удельный расход ВВ для зарядов выброса; Nq — относи-
тельная масса заряда, определяющая характер действия взрыва,равная отношению масс данного заряда изаряда нормального действия одной и той же Л НС.
Для зарядов нормального рыхления Nq принят равным приблизительно 1/3. Для получения заданного характера действия взрыва заряда принимают следующие величины Nq:для наибольшего камуфлета Nq ≈0,2; для нормального рыхления Nq ≈ 0,33 для выброса Nq ≥ 1.