1.3.2. Классификация трещиноватости угля

Наиболее полная классификация трещиноватости угля дана И.И. Аммосовым и И.В. Ереминым (1960 г.) (табл. 1.4).

Таблица 1.4

Классификация трещин в угле по И.И. Аммосову и И.В. Еремину

Типы трещин по генетическому признаку	Подтипы трещин	Механизм образования трещин	Характеристика силового поля при разрыве	Основные направления трещин по отношению к напластованию	Характер поверхности трещин
Эндогенные (отрыва)		Метаморфизм	Растяжение	Практически перпендикулярное	Однородная, глянцевая, ленточная, таблитчатая
Экзогенные	сдвига	Тектоника	Сжатие	Разнообразное (0^0…90^0)	Зеркальная, штриховая, волнистая
	отрыва		Растяжение	Практически перпендикулярное	Неоднородная, бугорчатая
Гипергенные (отрыва)		Выветривание	Растяжение	Разнообразное	Неоднородная, бугорчатая

Приведенная классификация основана на генетических признаках трещин, что позволяет надежно объяснять наблюдаемые системы трещин по их элементам залегания относительно пласта и впоследствии прогнозировать физико-механические свойства угля.

О собенностью формирования эндогенных трещин под действием основных факторов метаморфизма – давления и температуры является момент смены погружения углистого вещества его подъемом, в течение которого за счет различия в характере деформирования составляющих компонент углистого вещества и возникают трещины отрыва. Эндогенные трещины, чаще всего, приурочены к витриниту. При переходе от углей с низким содержанием компонентов витринита к углям с высоким содержанием компонентов витринита возрастает густота эндогенных трещин. Эндогенные трещины хорошо ориентированы (рис. 1.14а). В отличие от эндогенных трещин экзогенные трещины не имеют выдержанного раскрытия и ориентации, не останавливаются на каких-либо компонентах угля (рис. 1.14б).

По величине двугранного угла между поверхностью трещин и плоскостью напластования - выделяют нормальносекущие ( ), кососекущие ( ) и послойные ( ) трещины. Кроме того, по величине угла между направлением простирания напластования и линией пересечения плоскостей трещины и напластования - трещины разделяют на продольные ( ), диагональные ( ) и поперечные ( ).

Нормальносекущие и послойные трещины имеют преимущественно эндогенное происхождение, а кососекущие – экзогенное происхождение. В последнем случае густота трещин зависит от угла падения пласта. При пологом залегании пласта экзогенная трещиноватость выражена гораздо слабее, чем для пластов с крутым падением.

1.3.3. Классификация трещиноватости магматических пород

Особенность классификации трещиноватости магматических пород заключается в учете направления течения магмы, деформации (уменьшении объема) при ее остывании в стесненных условиях (интрузивные породы) или в условиях отсутствия зажима (эффузивные породы). Известна генетическая классификация трещиноватости интрузивных пород, предложенная Г. Клоосом (1921 г.) и усовершенствованная Р. Болком.

Согласно этой классификации выделяют три господствующие взаимно перпендикулярные системы: вдоль течения (вдоль направления вытянутости зерен плагиоклаза) – система продольных трещин - S и система продольных трещин - L; поперек течения – система поперечных трещин - Q. Системы - S и Q имеют крутое падение, система - L – небольшой угол падения (практически параллельна земной поверхности) (рис. 1.15). Благодаря системе трещин - L камень легко отрывается от массива по горизонтальным плоскостям. Кроме указанных систем трещин существует система кососекущих (диагональных) трещин - D, которая отличается от систем - Q и L тем, что занимает промежуточное положение по углу падения.

Все упомянутые системы трещин начинают формироваться еще в процессе остывания магмы. Наибольшая густота трещин характерна для системы - S, наименьшая – для системы - D, промежуточная – для систем - Q и L. В массивах системы - S, Q и L обнаруживаются по параллелепипедальным отдельностям (блокам). Причем хорошая делимость блоков характерна для систем - S и L, плохая – для системы Q. Существует еще один отличительный признак: трещины системы S имеют наименьшую длину, а системы Q – наибольшую. Густота трещин возрастает на границах массива. Там же могут появляться дополнительные системы крутопадающих трещин.

Особенность трещинообразования эффузивных пород уже была отмечена выше. Причина образования вертикальных трещин в виде полигональной сетки связана с горизонтальными силами, возникающими при остывании лавовых потоков на границе контакта их с подстилающими породами. Трещиноватость гипабиссальных пород сочетает в себе черты трещиноватости эффузивных и интрузивных пород.

Существует классификация скальных и полускальных горных пород по трещиноватости, которая предложена Междуведомственной комиссией по взрывному делу (табл. 1.4). Эта классификация используется для определения эталонного удельного расхода взрывчатых веществ при проектировании взрывных работ (глава 7).

Таблица 1.4

Классификация горных пород по степени трещиноватости в массиве

Категория трещиноватости пород	Степень трещиноватости (блочности) массива	Среднее расстояние между естественными трещинами всех систем, м	Содержание в % в массиве отдельностей размером крупнее, м			Акустический показатель трещиноватости
			0,3	0,7	1,0
I	Чрезвычайно трещиноватые (малоблочные)	0,1	10	-	-	0,1
II	Сильнотрещиноватые (среднеблочные)	0,1…0,5	10…70	30	5	0,1…0,25
III	Среднетрещиноватые (крупноблочные)	0,5…1,0	70…100	30…80	5…40	0,4…0,6
IV	Малотрещиноватые (весьма крупноблочные)	1,0…1,5	100	80…100	40…100	0,4…0,6
V	Практически монолитные (исключительно крупноблочные)	>1,5	100	100	100	0,6…1,0

Данная классификация в общих чертах соответствует классификации по степени трещиноватости, применяемой в зарубежной практике [13]. Основным признаком, используемым в зарубежной классификации, является параметр качества горной породы – RQD (Rock Quality Designation). В отечественной практике учет трещиноватости производится с помощью коэффициента структурного ослабления, который рассматривается в механике горных пород. Величина параметра - RQD вычисляется по формуле

, (1.3)

где - суммарная длина не нарушенных кусков керна высотой не менее 0,1 м, - максимально возможная длина вынимаемого керна (длина рейса).

Акустический показатель трещиноватости – параметр, равный квадрату отношения скоростей распространения упругих продольных колебаний в массиве и образце, соответственно. Акустический показатель надежно коррелирует с количественной оценкой категории трещиноватости пород – средним расстоянием между трещинами и параметром - RQD по зарубежной классификации.

По величине среднего расстояния - между естественными трещинами i – системы рассчитывается удельная трещиноватость

, (1.4)

где N – количество систем трещин, [M] = м^-1.

Так же в качестве показателя трещиноватости иногда используется отношение суммарной протяженности трещин к площади, на которой исследуются эти трещины. В этом случае, чтобы не возникало путаницы, размерность указывается в м/м².