ює акумулювання в породі енергії , отже, для руйнування породи потрібно менше енергії від зовнішнього джерела, а саме
, (1)
де О· - к.к.д. процесу, застосовуваного для руйнування породи, наприклад, для механічного руйнування визначається по, для термічного процесу - по (1) і т.д.
Рівняння (1) справедливо для будь-яких видів енергії та способів руйнування породи. Руйнування породи станеться після введення енергії Q в руйнований обсяг V породи, причому чим більше напруга в породі Оі, тим менше потрібно затратити енергії від джерела і в межі за умови від джерела енергія не споживається, а руйнування породи відбувається під дією гірського тиску. У протилежному випадку, коли гірським тиском можна знехтувати, то Q = kV/E руйнування породи відбувається тільки під дією напруг, створюваних в породі зовнішнім джерелом енергії. Очевидно доцільно використовувати природне, дармову енергію гірського тиску для керованою отбойки, економлячи енергію будь-якого зовнішнього джерела, що істотно підвищить продуктивність машин, так як знижується енергоємність відбійки породи. В даний час дію гірського тиску широко використовують при видобутку вугілля: отбойку ведуть в зоні опорного тиску, де концентрація напруг Оі максимальна. Для отбойки застосовують узкозахватний комбайни, відбиваючі вугілля уздовж лави смугою завширшки близько 0,6 м і струги, відбиваючі вугілля стружкою товщиною до 0,2 м. При такої технології отримані максимальна продуктивність машин, при мінімальної енергоємності. Застосування вибуховою отбойки в зоні опорного тиску так само дає позитивні результати: витрата буріння і вибухової речовини зменшується. Активний вплив гірського тиску відзначено при поверхневому електротермічному руйнуванні: у зоні підвищеного гірського тиску швидкість руйнування істотно підвищується. Перетворимо рівняння (1) для конкретних видів енергії: для механічної енергії, отже, отримуємо
. (2)
Для термічного способу руйнування набуває вигляду:
(3)
Для конкретного способу термічного руйнування в (3) потрібно визначити середню температуру Т робочого тела: для об'ємного руйнування можна застосувати значення V 0 , вважаючи V 0 у формі сфери з радіусом h = відповідно
,
А формула (3) набуває вигляду
(4)
Для поверхневого термічного руйнування V 0 приймаємо у вигляді Sh = V 0 , де S - площа опромінюваної поверхні. З урахуванням значення V 0 , формула (+3) може бути перетворена до вигляду:
(5)
З формул (2 - 5) випливає, що збільшення напруги Оі від гірського тиску знижує споживання енергії від зовнішнього джерела, тому при постійної потужності машини N, її продуктивність збільшується:
В
Вплив гірського тиску на ефективність відбійки породи використовують для визначення величини гірського тиску, що діє в породному масиві: оскільки для конкретної машини або способу руйнування породи величину енергії введеної в породу, можна вважати відомою величиною, то вимірюючи відбитий обсяг V породи з відомими властивості, визначають величину напруги, що діє в масиві і викликаного гірським тиском: наприклад, для механічного способу отбойки з (2) отримуємо, що
(6)
Для визначення напружень в пласті вугілля змінюють кількість штибу, що утворюється при бурінні шпуру коронкою певного діаметру: штибу виходить з шпуру більше, ніж повинно бути у відповідності з діаметром коронки. Збільшення обсягу штибу пов'язано з дією гірського тиску в пласті вугілля. У міцних породах обсяг шпуру залишається постійним, але збільшується швидкість буріння: v = V/St, застосувавши V з (2) отримаємо:
(7)
де S - площа перетину шпуру. Вимірюючи швидкість буріння шпуру, обчислюють значення Оі .
(8)
Для міцних крихких порід ВНІМІ розроблено метод визначення удароопасности масиву гірських порід, заснований на розподілі керна, вибурюють в породі, на диски: при збільшенні гірського тиску в даному обсязі породи, керн з цього обсягу ділиться на більше число дисків, тобто приріст енергії деформацій породи гірничим тиском витрачається на збільшення нової поверхні S. Для визначення Оі в цьому випадку формулу (6) випливає підставити замість V величину SL:
(9)
Визначення гірського тиску по швидкості буріння вимагає строго фіксувати величину Q, що практично утруднено через зміни тиску стисненого повітря, затупленія коронки і т.п. Визначення гірського тиску по дискування керна більш достовірно і тому широко застосовується на рудниках.
Поверхневе руйнування породи в шпуре або свердловині дає можливість визначити значення Оі.
(10)
Породу всій поверхні шпуру з постійною щільністю потужності g опромі...
