Podstawy mechaniki 

górotworu – własności 

mechaniczne skał

Wykład I

Dr inż. Wojciech 
PREIDL

Działalność górnicza:

•

 Poszukiwanie i dokumentacja złoża

•

 Budowa kopalni i udostępnienie złoża

•

 Eksploatacja złoża

•

 Likwidacja wyrobisk i kopalni

•

 Przeróbka i wzbogacenie wydobytej kopaliny

Górnictwo

odkrywkowe

Górnictwo

podziemne

Górnictwo

otworowe

Górnictwo

powodne

Górnictwo

podmorskie

Górnictwo

morskie

otworowe

Górnictwo

Lądowe

Morskie

Procesy fizyczne związane z działalnością 
górniczą:

Procesy mechaniczne:
  - ruchy skał,
  - pękanie i kruszenie skał
Procesy hydrauliczne:
  - dopływ wody do wyrobisk górniczych
  - wtłaczanie cieczy, roztworów, zawiesin w celu zmiany 
własności skał
  - dopływ gazów zawartych w porach do wyrobisk 
górniczych
Procesy dyfuzyjno – sorbcyjne:
   - przenikanie wilgoci ze skał do powietrza i odwrotnie
   - przenikanie i pochłanianie gazów gazów przez skały
Procesy termiczne:
  - dopływ ciepła z głębi ziemi do wyrobisk
  - naturalne lub sztuczne ogrzewanie skał
  - zamrażanie skał wodonośnych
Procesy elektryczne:
  - przepływ prądu elektrycznego przez skały w czasie 
badań metodą
    elektrooporową 

Podział procesów fizycznych

Procesy fizyczne

Procesy 

produkcyjne

- dopływ ropy i gazu do otworów
-  eksplozyjne  działanie  MW
- 

kierowany 

zawał

- podziemne zgazowanie węgla

Procesy 

towarzyszące

-  zatapianie  wyrobisk  przez wodę
- zanikanie źródeł wód minralnych
- 

kolmotacja 

skał 

- odkształcenia powierzchni ziemi
-  samozapłony  węgla  w  starych
 

 

zrobach

- wyrzuty gazów i skał

W  celu  zwiększenia  efektywności 
góniczych  procesów  produkcyjnych 
oraz  podniesienia  na  wyższy  poziom 
stanu 

bezpieczeństwa 

pracy 

w  kopalni,    górnik  musi  dokładnie 
poznać  fizyczne  własności  skał  oraz 
mechanizm 

inicjowanych 

przez 

siebie 

procesów 

fizycznych 

w 

górotworze 

zarówno 

tych 

pożytecznych,  jak  i  szkodliwych,  aby 
mógł je skutecznie kontrolować.

T. Ryncarz

Fizyka górotworu

 – nauka o własnościach 

fizycznych skał i masywów skalnych, o 
współzależnościach między tymi własnościami 
oraz o procesach fizycznych w górotworze, 
wywołanych działalnością górniczą

Geomechanika

  – nauka zajmująca się zmianami 

zachodzącymi  w  górotworze  na  wskutek 
prowadzenia dzałalnosci górniczej

Górotwór

 – ogól skał skorupy ziemskiej, od jej 

powie-rzchni do głębokości wykonywania 
wyrobisk górniczych

Mechanika górotworu

 – nauka zajmująca się 

badaniem przemieszczeń i ruchów skał oraz 
wielkością i rozkładem naprężeń panujących w 
jego wnętrzu 

Skala analizy cech strukturalnych górotworu

Skala analizy

Nazwa

Rozmiar  [m] Defekty ciągłości

Ultramikrosk
opowa

Atom
pierwiastka

10

-10

nieciągły

Mikroskopow
a

Ziarno
minerału

10

-6

 - 10

-1

Ciągłe, defekty
sieci 
krystalicznej

Mezoskopow
a

Próbka skały

10

-2

 - 10

-1

10

-1

- 10

0

Ciągłe
mikropęknięcia
mikroszczeliny
spękania, pory

szczeliny

Makroskopo
wa

Złoże skalne

10

-1

 - 10

2

Ciągłe, 
mezospękania,
mezoszczeliny

Megaskopow

a

Masyw skalny

10

2

 - 10

4

Ciągłe

makrospękania
makroszczeliny
kawerny

Nazwa 

pierwiastka

Symbol

Udział % 

w liczbie

atomów

Udział %

 w masie

Tlen

O

53-54

48-49

Wodór

H

17-18

0,15

Krzem

Si

16

26-28

Glin

Al.

5

8-9

Sód

Na

1,8

2,5

Magnez

Mg

1,7

2,0

Wapń

Ca

1,4

3,5

Żelazo

Fe

1,3

5,0

Potas

K

1,0

2,5

Główne pierwiastki skorupy Ziemi

Grupa minerałów

Zawarto

ść w %

Minerały danej grupy

Krzemiany
Tlenki i 
wodorotlenki
Węglany
Siarczany
Siarczki
Haloidy

75,0
17,0

1,7
1,0
1,0
1,0

Skalenie, miki, minerały iłowe
Kwarc, opal, hematyt, korund, 
kupryt
Kalcyt, dolomit, wapień
Anhydryt, baryt, gips
Piryt, chalkozyt, sfaleryt
Halit, sylwit, fluoryt

Główne grupy minerałów 
skałotwórczych

Minerał 

– określony związek chemiczny pierwiastków

Skała

 – agregat mnerałów występujących w postaci ziaren 

krystalicznych lub cząstek bezpostaciowych, które mogą 
być spojone w bezpośrednim kontakcie lub przez różne 
substancje cementujące. Mechaniczna mieszanina ziaren 
minerałów.

Podział skał ze względu na warunki powstania:



 

Magmowe

 – powstałe w wynku zastygnięcia płynnej masy w głębi 

ziemi. 
     Dzielą się na głębinowe i wylewne



 

Osadowe

 – powstałe w procesie sedymentacji (mechanicznej, 

chemicznej,
    organogenicznej) produktów wietrzenia skał ogniowych i 
metamorficznych.



 

Przeobrażone

 – wywodzące się z poprzednio powstałych skał 

    magmowych lub osadowych

Podział skał ze względu na rodzaj więzów między ziarnami:



 

okruchowe

 – prosta mieszanina r óżnych minerałów albo zbiór 

ziaren jednego minerału bez żadnych wzajenych więzi 
przeciwdziałających rozdzieleniu tych ziaren



 

spoiste

 – w których ziarenka minerału mają wodnokoloidalne 

otoczki, które dzięki istnieniu sił molekularnych, spajają poszczególne 
ziarna w jedną spójną całość.



 

zwięzłe

 – w których istnieją trwałę, sztywne lub sprężyste więzi 

między poszczególnymi ziarnami mineralnymi