Eksploatacja Złóż

Dział: MECHANIKA 

GÓROTWORU

Temat: Właściwości 

fizyczne i mechaniczne 

skał.

1. Naukę zajmującą się 

ciśnieniem górotworu, jego 

skutkami w wyrobiskach 

górniczych w postaci 

odkształceń, przemieszczeń i 

zniszczeń oraz 

przewidywaniem i 

opanowaniem tych procesów 

nazywa się MECHANIKĄ 

GÓROTWORU.

W górotworze 

nienaruszonym robotami 

górniczymi, pod wpływem 

ciężaru warstw 

nadległych (a więc siły 

ciężkości), powstają w 

skałach równoważące je 

naprężenia.

Wykonanie wyrobiska 

górniczego powoduje 

zaburzenia tej równowagi, a 

naprężenia górotworu 

powodują pojawienie się na 

wszystkich powierzchniach 

wyrobiska sił działających w 

kierunku powstałej w 

górotworze pustki.

Siły te określa się nazwą 

CIŚNIENIA GÓROTWORU.

2. Znajomość mechaniki 

górotworu jest niezbędna 

przy:

• Projektowaniu i prowadzeniu robót 

górniczych, a w szczególności przy:

- określeniu właściwego przekroju 

poprzecznego oraz kształtu wyrobisk 

korytarzowych,

- prawidłowej ich lokalizacji,
- właściwym doborze obudowy 

górniczej,

- wyborze właściwego systemu 

wybierania złoża,

•Rozpoznaniu powstawania 

koncentracji niebezpiecznych 

naprężeń w górotworze oraz 

zastosowaniu odpowiednich 

środków i sposobów w celu ich 

rozładowania,

•Określeniu skutków 

wybierania złoża dla terenu, 

obiektu oraz budynków na 

powierzchni.

3. Do własności fizycznych 

skał należą:

a) ciężar właściwy to ciężar 

jednostki objętości skały 

jednorodnej (zbita masa bez 

pustych przestrzeni) wyrażony w 

[kN/m3]

b) ciężar objętościowy to ciężar 

jednostki objętości skały w 

stanie naturalnym (z porami i 

szczelinami) wyrażony w 

[kN/m3]

c) porowatość skały to obecność w 

skale pustych przestrzeni (pory, 
szczeliny). Porowatość skał ma 
duże znaczenie dla 
gazonośności, wodonośności i 
wytrzymałości skał

d) wodochłonność lub nasiąkliwość 

skał jest zdolnością wchłaniania i 
zatrzymywania wody przez skałę 
wskutek jej porowatości

e) plastyczność skały czyli trwałe 

zmienianie swojego kształtu pod 
wpływem działania sił 
zewnętrznych bez wywołania 
pęknięć i nie powracania do 
pierwotnego kształtu po ustaniu 
działania tych sił. 
Charakterystyczna własność dla 
skał ilastych np. dla glinu, 
kaolinów, niektórych łupków.

4. Do własności mechanicznych 

skał należą:

a) wytrzymałość skały czyli 

odporność jej na działanie sił 

mechanicznych. Zależy ona od:

-

wytrzymałości ziaren, z których 

zbudowana jest skała,

-

własności spoiwa ziaren,

-

porowatości i zawilgocenia skał,

-

występowania w skale pęknięć, 

zwietrzeń, uskoków.

Rozróżnia się wytrzymałość na:
- ściskanie,
- rozciąganie,
- zginanie,
- ścinanie.

Urządzenie do określenia własności 

mechanicznych skał otaczających 

wyrobisko górnicze.

 

 

Zestaw penetrometru skada się z sondy, w której 

wnętrzu umieszczono czujnik 

wysokociśnieniowej pompy wyposażonej w 

manometr, zestawu przedłużaczy oraz miernika 

wysuwu czujnika zaopatrzonego w skalę.

Sondę wprowadza się do otworu wiertniczego w 

stropie za pomocą przedłużaczy, wzdłuż których 

wykonano podziałkę. Sonda połączona jest 

hydraulicznym przewodem z pompą.

Badanie rozpoczyna się od górnej części otworu 

i stopniowo sprowadza się sondę penetrometru 

w dół. Mierzy się naprężenia krytyczne 

niszczące ściankę badanego otworu pod 

wpływem nacisku czujnika.

Naprężenia te określa się za pomocą manometru 

i miernika wysuwu czujnika

b) zwięzłość skał, nazywa się 
odporność na oddzielanie się 
od niej odłamków za pomocą 
narzędzi lub uderzeń

.

Zwięzłość skał określa się za 

pomocą WSKAŹNIKA 

ZWIĘZŁOŚCI, przy czym 

powszechnie przyjmuje się 

klasyfikację skał wg 

radzieckiego uczonego 

Protodiakonowa.

Wskaźnik zwięzłości ƒ jest 

liczbą niemianowaną i określa 

się ją laboratoryjnie. Im 

wyższy wskaźnik tym bardziej 

zwięzła i trudniej urabialna 

jest skała.

Klasyfikację Protodiakonowa 

stosuje się przy doborze 

maszyn do urabiania, oceny 

nacisku skał na obudowę itp.

c) sprężystość skały 

nazywa się własność 
zmieniania przez nią 

kształtu pod działaniem sił 

zewnętrznych i 

przyjmowania kształtu 

pierwotnego po ustaniu sił.

Pytania kontrolne:

• Czym zajmuje się mechanika 

górotworu.

• Co to jest ciśnienie górotworu.
• Wymień własności fizyczne skał.
• Wymień własności mechaniczne skał.
• Do czego służy penetrometr 

hydrauliczny.