Трещиноватость горных пород, её влияние на изменения физико-механических свойств пород на примере месторождения Нойон-Тологой
Необходимо отметить, что сочетание такого многообразия факторов, как вторичные преобразования и различная степень трещиноватости пород предопределили изменчивость физико-механических свойств пород даже в пределах одной пробы.
По данным лабораторных исследований, объемная масса основных горных пород, распространенных на площади месторождения, составила
- базальты – 2,53-2,74 г/см3 (в среднем 2,63 г/см3), конгломераты – 2,53-2,66 г/см3,
песчаники – 2,59-2,7 г/см3, сиенит-порфиры – 2,29-2,57 г/см3.
Объемная масса измененных базальтов составляет 2,3-2,71 г/см3.
Для руд месторождения с общими рядовыми содержаниями свинца и цинка (в сумме 4,6%) объемная масса составляет 3,4-3,5 т/м3. Рудам с суммарным содержанием свинца и цинка равным 2,2 % (что составляет 92 % от всех руд месторождения) соответствует объемная масса на уровне 3,05-3,1 т/м3.
Таб. 4. 0 Физико-механические свойства пород Нойон-Тологойского месторождения
Наименование пород |
Плотность частиц грунта, г/см3 |
Плотность породы, г/см3 |
Пористость, % |
Водопоглощение ,% |
Прочность на сжатие в воздушно-сухом состоянии, МПа |
Прочность на сжатие в водонасыщенном состоянии, МПа |
Коэффициент размягчаемости |
Базальты |
2,67-2,79* 2,71 |
2,53-2,74 2,63 |
0,4-4,8 2,6 |
0,1-1,5 0,64 |
104-199** 155 |
92-160** 130 |
0,73-0,93** 0,84 |
Базальты трещиноватые |
2,7-2,86 2,79 |
2,59-2,74 2,66 |
2,9-4,0 4,6 |
1,15-3,4 2,3 |
75-129 105 |
44-91 74 |
0,57-0,88 0,70 |
Базальты измененные |
2,64-2,78 2,71 |
2,3-2,71 2,50 |
2,3-9,1 5,4 |
1,4-4,7 3,3 |
21-104 58 |
7-54 28 |
0,29-0,65 0,47 |
Конгломераты |
2,71-2,77 2,73 |
2,53-2,66 2,61 |
2,2-8,7 4,3 |
0,9-2,0 1,5 |
70-144 102 |
40-111 67 |
0,5-0,79 0,63 |
Песчаники |
2,71-2,72 2,71 |
2,59-2,7 2,63 |
0,7-4,4 2,9 |
1,2-1,7 1,5 |
89-137 119 |
58-100 82 |
0,65-0,73 0,69 |
Сиенит-порфиры |
2,65-2,74 2,7 |
2,29-2,57 2,47 |
4,8-7,1 5,8 |
2,0-3,7 2,9 |
37-157 90 |
25-119 69 |
0,71-0,87 0,76 |
Примечание: *-в числителе минимальное и максимальное значения, в знаменателе – среднее.
** - данные характеризуют породы массивной текстуры.
Расчетная пористость пород изменяется от 0,4 до 9,1 %. Максимальные вариации водных свойств в зонах дробления с наложенными процессами, где влажность может составлять 9-17%.
Водопоглощение горных пород изменяется от 0,1 до 4,7 % и составляет в среднем 1,7 %. Наименьшее водопоглощение характерно для плотных и слаботрещиноватых пород, что обусловлено их невысокой пористостью. Влажность руд в среднем колеблется в пределах 0,4-2,5% и лишь единичные пробы увлажнены до 4,4%.
Руды и вмещающие породы месторождения относятся к средним и, частично, низким категориям крепости. Коэффициент крепости пород и руд по шкале проф. М. М. Протодьяконова, определенный расчетным способом, колеблется от 6 до 12, категория пород по по буримости VIII-IX. Руды характеризуются коэффициентом крепости от 6 до 10. Колебания коэффициента крепости одних и тех же пород происходят из-за разной степени их гидротермальных изменений, степени дробления и трещиноватости. Высокой прочностью пород и руд обусловлено извлечение керна хорошей сохранности. Так, процент выхода керна в большинстве скважин, пробуренных на площади месторождении, составил не менее 80-90%. Лишь при проходке зон интенсивной нарушенности и глинистых швов целостность керна существенно нарушалась.
Сопротивление одноосному сжатию неизмененных базальтов, в зависимости от степени их трещиноватости, изменяется от 75 до 199 МПа (до 199 МПа) и в среднем равно 105-155 МПа. При этом коэффициент размягчаемости их обычно составляет более 0,75 (неразмягчаемые породы). Более низкими прочностными свойствами характеризуются породы с порфировой структурой. Так, сопротивление одноосному сжатию миндалекаменных базальтов составило: в воздушно-сухом состоянии – 66-122 МПа (в среднем – 87 Мпа); в водонасыщенном состоянии – 27-97 МПа (в среднем 49 МПа). Измененные базальты в большинстве случаев классифицируются как размягчаемые породы средней прочности и малопрочные (σсж. – менее 60МПа).
Прочностные свойства пород дайкового комплекса, вследствие структурных особенностей, несколько ниже, чем у базальтов. В зависимости от состояния пород сопротивление одноосному сжатию (σсж.) сиенит-порфиров меняется от 37-92 МПа до 157 МПа (среднее – 90 МПа). Данные породы практически не снижают прочность в водонасыщенном состоянии.
Наибольшей способностью к размоканию, набуханию и снижению прочностных свойств во влажном состоянии обладают конгломераты верхнегазимурской свиты. При взаимодействии с водой их прочностные свойства (70-144 МПа) снижаются на 25-35 % (до 40 %). Существенное снижение прочностных свойств в водонасыщенном состоянии характерно и для метасоматически измененных базальтов (коэффициент размягчаемости 0,29-0,65). Интенсивно каолинизированные породы при замачивании размокают и становятся рыхлыми.