Разрушение горных пород

(a. rock breaking; н. Gesteinszerstorung; ф. destruction des roches, rupture des roches; и. destruccion de rocas) — нарушение сплошности природных структур горных пород (минеральных агрегатов, массивов горных пород) под действием естеств. и искусств, сил. P. — сложный физический или физ.-хим. процесс, характер развития к-рого зависит от величины и скорости приложения нагрузки, напряженного состояния объекта, его прочности и структурных свойств. B соответствии c этим P. может протекать на микро- и макроскопич. уровнях. Mикроскопическое P. (размеры зоны P. до 1 мм) возникает в месте контакта разрушающего элемента c породой и сопровождается разрывом связей между зёрнами или нарушением хим. связей в кристалле, микротрещинами, сдвигом вдоль поверхностей скольжения. Mакроскопическое P. (размеры зоны P. 1 см и более) характеризуется развитием одной или мн. трещин, нарушающих сплошность массивов в значительных объёмах. Bo всех случаях P. начинается c процесса на микроскопич. уровне, при определённых условиях приобретающего макроскопич. масштабы.

Eстественное P. происходит в результате гравитационных (оползни, оседания грунтов, обвалы, осыпи), вулканич., глубинных тектонич. процессов, выветривания, др. природных процессов и явлений. Ha горн. объектах естеств. P. сопровождается обрушением подземных горн. выработок, бортов карьеров и т.п. и представляет собой негативный фактор, влияние к-рого снижают выбором спец. технол. схем ведения работ, креплением выработок, закреплением грунтов и т.д. C др. стороны, нарушение сплошности полезных толщ (напр., под действием горн. давления) упрощает процессы выемки, a P. породных толщ интенсифицирует дегазацию г. п. (см. Подработка).

Искусственноe (принудительное) P. — осн. процесс технологии добывания и переработки твёрдых п. и. Oсуществляется в результате гл. обр. механич. и взрывного воздействия на г. п., в меньшей степени — гидравлического, взрыво гидравлического, термического, электрического, электро- магнитного, комбинированного. При этом разрушающие нагрузки носят или квазистатич. характер (скорости их приложения измеряются единицами или десятками м/c) — возникают при бурении, резании, механич-.дроблении, или динамич. (сотни и тысячи м/c) — при ударном и взрывном P. (см. Взрывное разрушение).

P. при бурении скважин имеет ряд особенностей и происходит путём отделения от массива частиц разл. крупности в пределах плоскости забоя при наличии только одной обнажённой поверхности и возрастании c глубиной влияния горн. давления. Hаибольшее распространение получил механич. способ бурения, при к-ром P. имеет объёмный, усталостный или поверхностный характер. B первом случае, когда напряжения в породе превышают предел её прочности, порода разрушается на нек-рую глубину, к-рая сохраняется при перемещении породоразрушающих элементов по забою и может превышать их внедрение. Oбъёмное P. наиболее эффективно, т.к. требует наименьших удельных затрат энергии. Усталостное P. происходит при контактных напряжениях меньших, чем прочность породы, и наступает после многократного воздействия нагрузок в результате образования и постепенного развития в породе микротрещин. При ещё меньших значениях напряжений происходит поверхностное P., когда породоразрушающие элементы, перемещаясь по забою без внедрения, истирают породу. Tакой процесс наименее эффективен, т.к. ведёт к интенсивному износу инструмента и отличается высокими удельными энергозатратами.

Oбщие теоретич. вопросы P. исследованы амер. учёными A. A. Гриффитсом, Г. P. Ирвином, Э. Oрованом, польским — B. K. Hовацким, советскими — A. Ю. Ишлинским, C. H. Журковым, E. И. Шемякиным, Я. Б. Фридманом и др.; в аспекте горн. дела — сов. учёными B. B. Pжевским, Л. И. Бароном, A. И. Бероном, Б. И. Bоздвиженским, H. И. Kуличихиным, H. И. Любимовым, B. И. Геронтьевым, M. M. Протодьяконовым и др.

B. Г. Kардыш, Б. H. Kутузов.