Прочность пород на глубине и, после выноса, на поверхности. Материал на одно сообщение
Сергей Гамеев 23 июля 2019 г.
Мы на глубине около 500 метров шахте проходили квершлаг - капитальную горную выработку по песчанику. Буришь бурки для взрывчатки - целых 6 часов пол забоя - до того крепкая. И после взрыва вывозят на поверхность. На свал. А я как то на дачу для бордюров насобирал песчаника этого большие глыбы и хотел на пластушки разбить молотом - но не тут то было. Взял их на фонтан самодельный и пластушки тоже песчаника - через 7 лет - труха, в руках расщемляется. Мороз и солнце, вода, ветер, может и воздух сделали - да, а тут сотни тысяч лет. ХМММ.
Попробуем найти ответ. Например, здесь.
"Влияние глубины залегания пород.
С увеличением глубины залегания физико-механические свойства пород могут изменяться. Это объясняется тем, что породы, залегающие на большой глубине, подвергаются значительному всестороннему сжатию, вызванному геостатическим давлением.
Под влиянием всестороннего сжатия происходит уплотнение пород. Наибольшее уплотнение пористых пород (от 2,0 до 2,5 гс/см3) происходит до глубины залегания —1500 м.
Уплотнение породы сопровождается снижением ее буримости.
Следует указать, что порода высокой твердости мало изменяет свои механические свойства под влиянием высоких давлений и температур, имеющих место на больших глубинах. Наоборот, осадочные породы невысокой твердости и плотности на больших глубинах под влиянием высоких давлений и температуры уплотняются и твердость их может увеличиться в 3—4 раза, в соответствии с чем изменится и их буримость".
Есть и несколько иная точка зрения:
Практика разработки месторождений показывает, что до глубины порядка 1000 м прочность той или иной породы изменяется очень мало. Более интенсивные изменения свойств пород (снижение пористости, повышение плотности, прочности, упругих свойств) происходят при дальнейшем увеличении глубины работ. Несмотря на повышение плотности, с глубиной более заметно начинают проявляться ползучесть пород, снижение устойчивости обнажений, склонность к динамическим проявлениям горного давления. Возрастание гравитационного давления с увеличением глубины является причиной повышения вертикального и горизонтальных напряжений. В породах, подверженных всестороннему сжатию на больших глубинах, уменьшается объем пор и пустот, повышаются их плотность и прочность, особенно в осадочных и метаморфизованных породах.
Многие исследователи считают, что на глубинах более 1000 м вертикальные и горизонтальные напряжения выравниваются и достигают таких величин, что породы начинают приобретать пластические свойства. Доказательством этому служат сближение и разрушение стенок скважин и боков горных выработок, пройденных даже в довольно крепких породах.
По данным исследований на угольных шахтах Донбасса при увеличении глубины с 450 до 1450 м пористость пород уменьшается в два три раза, а их прочность возрастает на 20 – 80 %. Пористость песчаника на Прокопьевско-Киселевском месторождении с увеличением глубины от 300 до 1200 м снижается в 2 раза, а предел прочности на сжатие возрастает примерно на 50 % на каждом интервале в 1000 м.
Вот что происходит на больших глубинах:
Ожидалось, что будет обнаружена ярко выраженная граница между гранитами и базальтами, в керне по всей глубине обнаруживались только граниты. Однако за счёт высокого давления и повышенной температуры у гранитов сильно менялись физические свойства.
Как правило, поднятый керн рассыпался от активного газовыделения в шлам, так как не выдерживал резкой смены давлений. Вынуть прочный кусок керна удавалось только при очень медленном подъёме бурового снаряда, когда «излишний» газ, находясь ещё в поджатом до большого давления состоянии, успевал выходить из породы[22].
При подъёме с глубины 5-7 км газовыделение из керна заметно уже и без гелия.
Однако сам по себе этот керн остается пока привычным нам камнем, округлым куском «булыжной мостовой». А ещё глубже, в частности по Кольской сверхглубокой, вынуть прочный кусок керна стало проблемой. Получалось это только при очень медленном подъеме бурового снаряда, когда «излишний» газ, находясь еще в поджатом до большого давления бурового раствора состоянии, успевал из породы выходить. Нормальный же подъем превращал породу в шлам (труху). Происходил так называемый «взрыв второго рода», т.е. физический (не химический) взрыв.
Источник.
Мы на глубине около 500 метров шахте проходили квершлаг - капитальную горную выработку по песчанику. Буришь бурки для взрывчатки - целых 6 часов пол забоя - до того крепкая. И после взрыва вывозят на поверхность. На свал. А я как то на дачу для бордюров насобирал песчаника этого большие глыбы и хотел на пластушки разбить молотом - но не тут то было. Взял их на фонтан самодельный и пластушки тоже песчаника - через 7 лет - труха, в руках расщемляется. Мороз и солнце, вода, ветер, может и воздух сделали - да, а тут сотни тысяч лет. ХМММ.
Попробуем найти ответ. Например, здесь.
"Влияние глубины залегания пород.
С увеличением глубины залегания физико-механические свойства пород могут изменяться. Это объясняется тем, что породы, залегающие на большой глубине, подвергаются значительному всестороннему сжатию, вызванному геостатическим давлением.
Под влиянием всестороннего сжатия происходит уплотнение пород. Наибольшее уплотнение пористых пород (от 2,0 до 2,5 гс/см3) происходит до глубины залегания —1500 м.
Уплотнение породы сопровождается снижением ее буримости.
Следует указать, что порода высокой твердости мало изменяет свои механические свойства под влиянием высоких давлений и температур, имеющих место на больших глубинах. Наоборот, осадочные породы невысокой твердости и плотности на больших глубинах под влиянием высоких давлений и температуры уплотняются и твердость их может увеличиться в 3—4 раза, в соответствии с чем изменится и их буримость".
Есть и несколько иная точка зрения:
Практика разработки месторождений показывает, что до глубины порядка 1000 м прочность той или иной породы изменяется очень мало. Более интенсивные изменения свойств пород (снижение пористости, повышение плотности, прочности, упругих свойств) происходят при дальнейшем увеличении глубины работ. Несмотря на повышение плотности, с глубиной более заметно начинают проявляться ползучесть пород, снижение устойчивости обнажений, склонность к динамическим проявлениям горного давления. Возрастание гравитационного давления с увеличением глубины является причиной повышения вертикального и горизонтальных напряжений. В породах, подверженных всестороннему сжатию на больших глубинах, уменьшается объем пор и пустот, повышаются их плотность и прочность, особенно в осадочных и метаморфизованных породах.
Многие исследователи считают, что на глубинах более 1000 м вертикальные и горизонтальные напряжения выравниваются и достигают таких величин, что породы начинают приобретать пластические свойства. Доказательством этому служат сближение и разрушение стенок скважин и боков горных выработок, пройденных даже в довольно крепких породах.
По данным исследований на угольных шахтах Донбасса при увеличении глубины с 450 до 1450 м пористость пород уменьшается в два три раза, а их прочность возрастает на 20 – 80 %. Пористость песчаника на Прокопьевско-Киселевском месторождении с увеличением глубины от 300 до 1200 м снижается в 2 раза, а предел прочности на сжатие возрастает примерно на 50 % на каждом интервале в 1000 м.
Вот что происходит на больших глубинах:
Ожидалось, что будет обнаружена ярко выраженная граница между гранитами и базальтами, в керне по всей глубине обнаруживались только граниты. Однако за счёт высокого давления и повышенной температуры у гранитов сильно менялись физические свойства.
Как правило, поднятый керн рассыпался от активного газовыделения в шлам, так как не выдерживал резкой смены давлений. Вынуть прочный кусок керна удавалось только при очень медленном подъёме бурового снаряда, когда «излишний» газ, находясь ещё в поджатом до большого давления состоянии, успевал выходить из породы[22].
При подъёме с глубины 5-7 км газовыделение из керна заметно уже и без гелия.
Однако сам по себе этот керн остается пока привычным нам камнем, округлым куском «булыжной мостовой». А ещё глубже, в частности по Кольской сверхглубокой, вынуть прочный кусок керна стало проблемой. Получалось это только при очень медленном подъеме бурового снаряда, когда «излишний» газ, находясь еще в поджатом до большого давления бурового раствора состоянии, успевал из породы выходить. Нормальный же подъем превращал породу в шлам (труху). Происходил так называемый «взрыв второго рода», т.е. физический (не химический) взрыв.
Источник.