УДК622.1.528.931

д.т.н. Машанов А.А., Сарыбаев М.А., Арзуева Э.В.

Казахский национальный технический университет

им. К.И. Сатпаева

О роли структуры при оценке месторождений мрамора

Массив скальных горных пород разбит системами трещин на естественные (структурные) отдельности. Эти отдельности сохраняют все основные физико-механические свойства пород, из которых состоит месторождение полезных ископаемых.

Структурные отдельности скальных горных пород, слагающие месторождения полезных ископаемых, имеют в плане, как правило, форму параллелограмма.

Рисунок 1 Схема двойникования

Если предположить, что последний образовался в результате деформации прямоугольника (что удобно для вычисления), то она может характеризоваться постоянной величиной по аналогии с односеточной двойниковой прослойкой, (рис 1) край которой является частичной дислокацией, вектор Бюргерса которой равен

где а – расстояние между кристаллическими плоскостями в направлении, перпендикулярном плоскости двойникование (в нашем случае расстояние между плоскостями одной системы трещин, α – угол двойникования) (в нашем случае угол отклонения стороны исходного прямоугольника).

Вектор Бюргерса может быть использован как характеристика мраморных, гранитных и прочих месторождений блочного камня, а также при расчете устойчивости горных выработок.

При оценке и проектировании месторождений стенового и облицовочного камня необходимо выбирать направление развития горных работ с учетом геометрических параметров естественных отдельностей, слагающих массив пород.

Перед началом строительства и эксплуатации карьера стенового и облицовочного камня строится опытный карьер размерами 10х10м, который дает возможность определить блочность и трещиноватость месторождения.

Кондиционные блоки, выпиливаемые из естественных отдельностей, имеют прямоугольную форму, тогда как естественная отдельность, как было сказано выше, имеет форму параллелограмма.

Если естественные отдельности имеют острые углы, то для получения кондиционных блоков требуется пассировка, т.е. придание им прямоугольной формы. При пассировке теряется до 30% объема извлеченной продукции.

В процессе добычи только половина выпиленной породы представляет собой готовую продукцию, остальное идет в отходы. Это штыб от пропилов (размеры 0-6мм), оскол (30-100мм), бутовый камень(100-400мм).

Таким образом, при проектировании предприятий и составлении плана горных работ необходимо учитывать направление доминирующих систем трещин, образующих параллелограммы структурных отдельностей.

При оценке месторождения стенового и облицовочного камня вектор Бюргерса может быть использован как величина, характерная для данного месторождения, и получения в результате съемки систем трещин и обработки их результатов. И чем это величина меньше, тем выше выход кондиционных блоков на данном месторождении.

При построении эллипсоида деформации он вписывается в параллелограмм структурной отдельности (рис.2).

Рисунок 2 Эллипс деформации

При этом образуется угол α – отклонение осей эллипса от направления систем сопряженных трещин, который является показателем фазового перехода деформации горных пород от упругой к пластической:

где b₁= короткая сторона исходной фигуры (параллелограмма)

b – малая полуось эллипса.

Таким образом, при оценке месторождений блочного камня можно использовать аналог вектора Бюргерса, который наряду с объемом структурных отдельности, послужит дополнительным показателем выхода товарной продукции будущего карьера.

Литература:

1.Машанов А.А. Трещиноватость горных пород. Алматы.: 2000, 124 с.

2.Машанов А.А., Байгурин Ж.Д., Солтабаева С.Т. Влияние углов структурных отдельностей при проектировании карьеров. Сборник новости науки Казахстана N1.с.74-77.