Сжимаемость и упругость горных пород

Способность горных пород к восстановлению первоначальной формы и объема после внешнего воздействия различного рода (механического, термического или иного) характеризуется такими параметрами как сжимаемость и упругость.

Испытание образцов горных пород разных форм на сжатиеПоказатель сжимаемости горной породы определяет ее способность к изменению объема при внешнем воздействии. В зависимости от типа реакции породы на давление по всей ее поверхности выделяется необратимая сжимаемость, которая выражается в необратимой деформации горной породы, и обратимая сжимаемость, также обозначаемая как объемная упругость и выражаемая способностью горной породы восстанавливать свою первоначальную форму в той или иной степени. Показатель объемной упругости характеризуется коэффициентом сжимаемости (bt) и напрямую коррелирует с температурными показателями. Так, при повышении температуры показатель упругости горной породы снижается, аналогично к его снижению приводит повышение показателя влажности. Для показателя упругости имеет значение и структура природного агрегата: пористые породы отличаются меньшей упругостью по сравнению с монолитными. Наконец, показатель упругости обладает прямой зависимостью от показателя горного давления и увеличивается с ростом последнего.

Несмотря на то, что горная порода может не относиться к типу необратимо сжимаемых, для упругой деформации существует определенный предел, после которого полноценное восстановление первоначального объема становится невозможным. Показатель предела упругой деформации определяем минимально необходимое напряжение, требуемое для формирования необратимых деформационных последствий.

Определение показателя упругости для конкретной горной породы может определяться рядом физических методик. К подобным методикам относятся статическое воздействие (например, при помощи пресса с последующей оценкой деформации образца) и динамическое тестирование (определяет показатель упругости на основе оценки скорости распространения в породе упругих колебаний). Также в числе методик определения упругости горной породы можно выделить быстрые методики – например, замеры высоты отскока от породы бойка или шарика.

Измерение показателя упругости горной породы позволяет определить наиболее предпочтительный и эффективный метод работы на конкретном объекте, которые необходимы не только при бурении скважин, но также при проведении работ по разрушению горных массивов. Чем большим показателем упругости характеризуется та или иная горная порода, тем выше риски, связанные с горными ударами.