Обратная связь
|
Физико-механические свойства горных пород
По физико-механическим свойствам и инженерно-геологическим условиям в пределах участка первой очереди "Поле шахты "Майская" выделяются три группы пород: четвертичные отложения, пермские угленосные породы, затронутые выветриванием и пермские угленосные породы, не затронутые выветриванием.
Четвертичные отложения распространены на всей пощади участка. Мощность их колеблется от 5,0 до 50,0 м. Четвертичные отложения представлены глинами и суглинками, или чередованием этих разновидностей пород.
Глины в разрезе распространены в виде пластовых и линзовидных залежей мощностью от первых долей до 10 и более метров. По цвету глины коричневые с различными оттенками и интенсивностью окраски или синевато-серые с карбонатными включениями и обуглившимися растительными остатками. Слои и линзы глин могут чередоваться как между собой, так и со слоями суглинков. По гранулометрическому составу они относятся к пылеватым (среднее содержание пылеватых частиц 59,95%). В естественном состоянии плотные, вязкие, плохо поддаются размыванию и рыхлению. Образцы в воде не размокают.
Суглинки - темно-коричневые, бурые, серовато-желтые и серые с синеватым и зеленоватым оттенками, нередко со следами ожелезнения или гумусированные, от твердых, тугопластичных до мягкопластичных, а серовато-желтые могут характеризоваться как мягкопластичные. По гранулометрическому составу относятся к пылеватым со средним содержанием пылеватых частиц до 70,88%. В естественно-влажном состоянии образцы в течение от 1-2 часов и до суток полностью размокают.
Прочность прилипания вышеуказанных пород составляет 71 кг/см2, прочность примерзания - 19-27 кг/см2.
Основные показатели физико-механических свойств четвертичных отложений приведены в таблице 1.7.1.
Таблица 1.7.1
Физико-механические свойства четвертичных отложений
| Свойства
| Един.
изм.
| Типы пород, от-до
ср
| | суглинки
| глины
| |
|
|
|
| | Удельный вес грунта
| г/см³
| 2,71-2,76
2,73
| 2,73-2,74
2,73
| | Объемный вес влажного грунта
| г/см³
| 1,84-2,12
2,0
| 2,08-2,1
2,09
| | Объемный вес скелета грунта
| г/см³
| 1,45-1,76
1,6
| 1,72-1,76
1,73
| | Естественная влажность
| %
| 20,45-29,56
25,01
| 18,94-20,94
20,42
| | Пористость
| %
| 35,77-46,89
41,38
| 35,77-37,00
36,56
| | Коэффициент пористости
|
| 0,557-0,883
0,709
| 0,557-0,587
0,576
| | Предел текучести
| %
| 29-43
36,6
| 42-49
| | Предел раскатывания
| %
| 21-27
| 24-29
| | Число пластичности
|
| 9-17
13,5
| 17-20
| | Максимальная молекулярная влагоемкость
| %
| 16-23
18,6
| 20-25
| | Угол внутреннего трения
| градус
| 16°42`-28°54`
23°52`
| 21°48’-24°18`
22°43`
| | Коэффициент внутреннего трения
|
| 0.300-0.550
0,443
| 0.400-0.450
0,419
| | Сцепление
| кг/см²
| 0,150-0,550
0,387
| 0,400-1,500
0,944
|
Все коренные отложения (пермские углевмещающие породы) подразделяются на два, существенно отличающихся друг от друга, вида:
Породы, затронутые выветриванием характеризующиеся большой изменчивостью физико-механических параметров и пониженными прочностными характеристиками, залегают на небольших глубинах от дневной поверхности в пониженных обводненных формах рельефа местности до 60-80 м. и до глубины 70-90 метров на крутых склонах и водораздельных пространствах с небольшой мощностью покровного чехла (рыхлых четвертичных образований).
Визуальными признаками выветрелых коренных пород являются их повышенная трещиноватость, наличие на поверхности трещин и в самой породе гидроокислов железа. В нижней части зоны выветривания увеличивается количество трещин, заполненных кальцитом.
Породы, не затронутые выветриванием, залегают на глубинах ниже зоны приповерхностного выветривания, характеризуются пониженными значениями пористости, влажности, трещиноватости, отсутствием налета гидроокислов железа и более высокими значениями (показателями) прочностных свойств.
Углевмещающие породы пермского возраста, как правило, представлены переслаиванием разнозернистых алевролитов и песчаников. Аргиллиты в разрезе встречаются относительно редко в виде небольших по мощности слоев и линз, обуславливающих на контактах с угольным пластом наличие ложных кровли и почвы. Кроме того, во всех литологических разностях нередко встречаются прослои, линзы и включения мощностью от 0,50 до 1,10 м крепких минерализованных пород, характеризующихся весьма высокими показателями прочности (временное сопротивление сжатию их может достигать величины от 1007 до 1651 кг/см2).
В общем объеме вскрыши коренных пород крепкие прослои и линзы могут составлять от долей до 2 - 3%, причем встречаться они могут не только в различных литологических разностях, но и в различных стратиграфических горизонтах (уровнях).
В пределах участка такие прослои встречаются или в составе основной кровли, или на контакте ее с непосредственной кровлей. Не исключено, что в толще пород, перекрывающей угольный пласт, имеется два или даже более горизонтов, обогащенных подобными включениями. Ниже приводится краткая общая характеристика углевмещающих пород по их литологическим разностям.
Песчаники серые и темно-серые, преимущественно мелко и тонкозернистые, реже среднезернистые, с преобладающей волнистой и косой слоистостью за счет растительного детрита. В состав песчаников входят: полевой шпат - 10-15%, кварц - 15-25%, кварциты - 15-20%, средние и кислые эффузивы - 15-20%, обломки осадочных пород - 7-20%. Цемент - гидрослюдистый, глинисто-карбонатный и карбонатный, по типу поровый и порово-пленочный.
Алевролиты темно-серые и серые, однородные и слоистые. Слоистость обычно обусловлена наличием тонких слойков песчанистого материала и сидеритизированных слойков, а так же за счет изменения цвета, обусловленного наличием повышенного или пониженного содержания детрита. В разрезе толщи, перекрывающей угольный пласт, распространены алевролиты мелко- и крупнозернистые. Крупнозернистые алевролиты по своему составу ближе к песчаникам.
Мелкозернистые алевролиты на 60-70% состоят из тонкоалевролитовой фракции, обломки которой наполовину являются силикатными (кварц, полевые шпаты, обрывки и обломки слюдистых минералов) и на 50% - карбонатные (кальцит, сидерит). Цемент глинисто-карбонатный или карбонатно-глинистый. Тип цемента в основном поровый и порово-пленочный с переходом в базальный.
Аргиллит – темно-серая, иногда до черного цвета, массивная осадочная горная порода с раковистым изломом, однородная или слоистая за счет чередования слойков различной окраски. Под микроскопом в составе аргиллита нередко обнаруживаются обломки алевролитовой фракции до 10–15%. Типичные представители аргиллитов имеют гидрослюдистый состав с примесью углистого вещества и карбонатов.
Мелкозернистые (в том числе и тонкозернистые) алевролиты и аргиллиты склонны к набуханию, легко поддаются процессам выветривания (после пребывания на воздухе в течение суток или даже в течение меньшего срока – растрескиваются, а при небольшом физическом воздействии рассыпаются на мелкие кусочки).
Немногочисленные внутрипластовые породные прослои, чаще всего представленные алевролитом мелкозернистым или аргиллитом, размокают в воде до состояния дресвы или глинистого материала.
Физико-механические свойства пород, затронутых процессами выветривания, представлены в таблице 1.7.2, не затронутых процессами выветривания в таблице 1.7.3.
Таблица 1.7.2
Физико-механические свойства пород, затронутых процессами выветривания
| Свойства
| Песчаники,
от - до
среднее
| Алевролиты,
от - до
среднее
| Аргиллиты,
от - до
среднее
| Минерализованные прослои и включения
от - до
среднее
| |
|
|
|
|
| | Действительная плотность, г/см3
| 2,60-2,71
2,64
| 2,55-2,75
2,64
| 2,55-2,68
2,61
| 2,71-2,77
2,73
| | Кажущаяся плотность, г/см3
| 2,16-2,47
2,36
| 2,14-2,47
2,30
| 1,95-2,38
2,20
| 2,66-2,72
2,69
| | Естественная влажность, %
| 0,72-13,49
4,34
| 2,29-15,40
6,71
| 4,45-13,04
8,25
| 0,84-1,16
0,99
| | Пористость, %
| 9,10-23,46
13,31
| 10,40-31,23
18,29
| 12,06-35,45
21,37
| 2,17-2,95
2,65
| |
| | | | | | Продолжение таблицы 1.7.2
| |
|
|
|
|
| | Временное сопротивление сжатию, кг/см2
| 12,2-471,4
232,6
| 8,2-250,0
83,7
| 39,2-94,7
66,9
| 1027,6-1684,7
1323,5
| | Временное сопротивление растяжению, кг/см2
| 1,0-36,7
15,3
| 14,3-22,4
18,4
| 3,1-10,2
6,7
| 62,2-120,4
100,0
| | Коэффициент внутреннего трения
| 0,781-1,106
0,932
| 0,649-0,869
0,767
| 1,036-1,072
1,054
| 0,932-1,072
1,000
| | Угол внутреннего трения, градус
| 38-48
| 33-41
| 46-47
46030'
| 43-47
| | Сцепление., кг/см2
| 2,0-73,5
35,7
| 40,8-45,9
42,9
| 7,1-19,4
13,3
| 153,1-251,0
205,0
| | Сцепление с учетом коэффициента структурного ослабления, кг/см2
| 0,06-2,2
1,1
| 1,2-1,4
1,3
| 0,2-0,6
0,4
| 4,59-7,53
6,15
|
Таблица 1.7.3
Физико-механические свойства пород, не затронутых процессами выветривания
| Свойства
| Песчаники,
от - до
среднее
| Алевролиты,
от - до
среднее
| Аргиллиты,
от - до
среднее
| Минерализованные прослои и включения
от - до
среднее
| |
|
|
|
|
| | Действительная плотность, г/см3
| 2,54-2,78
2,66
| 2,61-2,86
2,66
| 2,54-2,75
2,62
| 2,71-2,77
2,73
| | Кажущаяся плотность, г/см3
| 2,46-2,66
2,50
| 2,36-2,67
2,47
| 2,10-2,54
2,34
| 2,66-2,72
2,69
| | Естественная влажность, %
| 0,52-2,51
1,83
| 1,75-5,47
3,17
| 1,19-10,21
4,79
| 0,84-1,16
0,99
| | Пористость, %
| 2,36-9,40
7,54
| 7,55-15,36
9,99
| 2,41-26,00
13,14
| 2,17-2,95
2,65
| | Временное сопротивление сжатию, кг/см2
| 311,2-842,9
595,9
| 159,2-785,7
496,9
| 24,8-873,5
259,6
| 1027,6-1684,7
1323,5
| | Временное сопротивление растяжению, кг/см2
| 20,4-68,4
41,8
| 14,3-55,1
32,7
| 28,4-84,0
38,3
| 62,2-120,4
100,0
| | Коэффициент внутреннего трения
| 0,700-1,192
0,966
| 0,767-1,423
1,035
| 0,601-1,280
1,000
| 0,932-1,072
1,000
| | Угол внутреннего трения, градус
| 35-62
45,5
| 37-58
46,8
| 31-52
| 43-47
| | Сцепление., кг/см2
| 49,0-144,9
89,8
| 40,8-96,9
73,5
| 4,1-171,4
61,7
| 153,1-251,0
205,0
| | Сцепление с учетом коэффициента структурного ослабления, кг/см2
| 1,5-4,3
2,7
| 1,2-3,2
2,2
| 0,12-5,1
1,9
| 4,59-7,53
6,15
|
|
|