Накопление практических данных о свойствах горных пород

Горная наука выделилась в самостоятельную отрасль знаний в середине XVI века, посвятив начало своего существования изучению физических свойств пород и их классификации по различным технологическим признакам, первыми из которых стали добываемость и взрываемость. Первые попытки обобщить и зафиксировать накопившийся опыт предпринял во 1556 г. Георгий Агрикола. Он разбил породы на 4 класса: хрупкие, более крепкие, весьма крепкие и крепчайшие. В соответствии с этой классификацией, не имеющей количественного выражения, можно было определить рациональный способ отбойки и размеры очистных пространств.

Как отмечает в своей статье В.М. Косталевский, крупнейший ученый своего времени Абрахам Готтлоб Вернер в 1788 г. написал во Фрайберге работу, посвященную вопросам горного дела. В статье под названием «О различных степенях крепости породы, как основе для выбора способа выемки полезного ископаемого» он приводит следующую шкалу крепости пород; сыпучая, мягкая, ломкая и поддающаяся резанию, крепкая, крепчайшая и дает определения этим терминам. Классификация Вернера широко распространена в горной практике. Она вошла в учебные пособия как за рубежом, так и в России и ею пользовались более 100 лет.

В 1878 г. видным австрийским ученым Францем Ржихой классификация Вернера была развита и усовершенствована. По сравнению с предыдущей классификацией увеличено количество классов горных пород до семи: 1 – очень крепкая, 2 – трудновзрываемая, 3 – легковзрываемая, 4 – ломкая, 5 – мягкая, 6 – сыпучая, 7 – плывучая.

За 1882–1889 гг. Ф. Ржиха создал практически новую классификацию горных пород, в основу которой было положено количество энергии, требуемой для добывания 1 м³ руды. По общей потребности энергии на 1 м³ вычислен безразмерный коэффициент, характеризующий относительную крепость пород, минимальное и максимальное значения которого соответственно равны 1 и 24. Таким образом, впервые были получены коэффициенты относительной крепости пород. Для создания данной классификации Ржиха выполнил исследования по определению механической работы взрывчатых веществ.

В 1896 г. Карл Должалек сгруппировал породы в 6 классов по количеству труда, затрачиваемого на добычу 1 м³ руды. На основании производственного опыта П. Шалон получил коэффициенты относительной крепости пород по взрываемости. Использование коэффициента крепости пород для расчета нагрузок на рудничную крепь впервые было предложено М.М. Протодьяконовым.

Следует отметить, что в 1886 г. были опубликованы данные по определению сопротивляемости пород раздавливающим усилиям. Появляются публикации Тетмайера и Хуго Коха о прочности горных пород и о соотношениях между пределами прочности пород при сжатии и сдвиге, изгибе и так далее.

В 1910 г. М.М. Протодьяконов опубликовал работу «Крепость пород с точки зрения горного искусства», в которой он усовершенствовал классификацию Ф. Ржихи и обосновал числовое значение коэффициента крепости с учетом предела прочности породы при сжатии. Это позволило рассчитывать не только давление на крепь выработок, пройденных в различных по крепости горных породах, но и нормировать труд горнорабочих.

КОЛИЧЕСТВО  НАКОПЛЕННЫХ  ЗНАНИЙ  СТАЛО  ПЕРЕХОДИТЬ  В  КАЧЕСТВО  РАЗРАБАТЫВАЕМЫХ  ГИПОТЕЗ