Краткий ответ
Два показателя, которыми описывают породу, часто путают: прочность на одноосное сжатие (UCS, сопротивление разрушению) и абразивность (способность изнашивать). Это независимые свойства. Мягкий, но абразивный песчаник ускоряет расход рабочего инструмента, хотя слабо сопротивляется удару; крепкий, но малоабразивный известняк требует мощного удара, но не сокращает срок службы инструмента. Решение о навесном оборудовании принимают, глядя на обе оси сразу, а не на одну из них.
Два разных свойства, два разных результата
Прочность на сжатие показывает, насколько порода сопротивляется разрушению, и определяет необходимую энергию удара. Для высокопрочной породы нужен гидромолот с более высоким рабочим давлением или более мощная барабанная фреза.
Абразивность показывает, насколько твёрдые минералы в породе (прежде всего кварц) изнашивают поверхности. Высокая абразивность сокращает срок службы рабочего инструмента, клиньев или резцов независимо от ударной мощности навесного оборудования.
Поскольку эти оси независимы, получается четыре сочетания: мягкая и малоабразивная порода (с ней легко справляется большинство гидромолотов), мягкая и сильноабразивная (некоторые песчаники, на первый план выходят затраты на расходные детали), крепкая и малоабразивная (некоторые известняки, нужна мощность, но расходные детали обходятся дёшево), крепкая и сильноабразивная (гранит с высоким содержанием кварца, самое тяжёлое сочетание).
Как проводят классификацию?
Прочность на сжатие измеряют в лаборатории испытанием образца на одноосное сжатие, а международно признанные системы классификации (например, ISRM) делят породы на категории от «очень слабой» до «чрезвычайно прочной».
Для абразивности используют стандартные испытания, например индекс абразивности Cerchar; содержание кварца в породе напрямую влияет на это значение.
Эти измерения требуют геотехнической лаборатории, а результаты сильно различаются в зависимости от типа породы, поэтому общего порогового значения мы здесь не приводим. Если такие данные по проекту есть (геотехнический отчёт, лицензионные документы карьера), решение о навесном оборудовании правильнее всего принимать с их учётом.
Что делать, если данных нет?
На объектах без лабораторных испытаний поведение породы можно оценить и по наблюдениям: шероховатая поверхность излома с острыми кромками говорит о высокой прочности; блестящие кристаллические зёрна на изломе (особенно бело-серые зёрна кварца) могут указывать на высокую абразивность. Такое наблюдение не заменяет измерения, но помогает принять первое решение.
Как это отражается на выборе навесного оборудования
- Высокая прочность, низкая абразивность: достаточно мощного гидромолота, расход инструмента не становится проблемой. Можно продолжать работать стандартным типом инструмента.
- Низкая прочность, высокая абразивность: мощность гидромолота почти не нагружается, но инструмент быстро изнашивается. Здесь полезны инструмент с пылеотводящими канавками и частая проверка инструмента.
- Высокая прочность, высокая абразивность: нужны и мощное навесное оборудование, и стойкие расходные детали. Именно здесь быстрее всего окупается инструмент для крепких пород.
- Если выбрана барабанная фреза, абразивность напрямую определяет срок службы резцов; при высокой абразивности расходы на резцы могут стать более крупной статьёй, чем расход инструмента у гидромолота.
Один карьер, разное поведение
Даже в пределах одного карьера свойства породы могут меняться от слоя к слою. Выветрелый слой у поверхности может иметь низкую прочность, а свежая порода на глубине может показывать высокую прочность и другую абразивность.
Поэтому решение о навесном оборудовании принимают не один раз для всего карьера, а пересматривают по мере смены слоёв. Резкий рост или снижение расхода инструмента является первым признаком того, что слой сменился.