Die gebräuchlichste Klassifizierung von Gesteinen nach Festigkeit, zusammengestellt von Professor M.M. Protodyakonov. Diese Klassifizierung basiert auf der Tatsache, dass die Widerstandsfähigkeit eines Gesteins gegen jede Art von Zerstörung durch eine bestimmte Zahl ausgedrückt werden kann – den Gesteinsfestigkeitskoeffizienten (f), der angibt, wie oft die Festigkeit eines bestimmten Gesteins größer oder kleiner ist die Stärke des Gesteins, üblicherweise als Einheit betrachtet.

KLASSIFIZIERUNG VON GEFELSEN NACH FESTIGKEIT (PROTODYAKONOV-SKALA)

Rassekategorie	Kraftniveau	Rassen	Festigkeitskoeffizient, f
ICH	extrem starke Rassen	Die stärksten, dichtesten und zähesten Quarzite und Basalte. Andere Rassen von außergewöhnlicher Stärke	20
II	sehr starke Rassen	Sehr starke Granitfelsen. Quarzporphyr, sehr harter Granit, Kieselschiefer. Weniger stark als die oben genannten Quarzite. Die stärksten Sandsteine ​​und Kalksteine	15
III	starke Rassen	Granit (dicht) und Granitfelsen. Sehr starke Sand- und Kalksteine. Quarzerzadern. Ein starkes Konglomerat. Sehr starke Eisenerze	10
IIIa	starke Rassen	Kalksteine ​​(stark). Schwacher Granit. Starke Sandsteine. Starker Marmor. Dolomit. Pyrite	8
IV	ziemlich starke Rassen	Gewöhnlicher Sandstein. Eisenerze	6
IVa	ziemlich starke Rassen	Sandige Schiefer. Schiefersandsteine	5
V	mittlere Rassen	Starker Tonschiefer. Schwacher Sandstein und Kalkstein, weiches Konglomerat	4
Va	mittlere Rassen	Verschiedene Schieferplatten (nicht stark). Dichter Mergel	3
VI	ziemlich weiche Rassen	Weicher Schiefer, sehr weicher Kalkstein, Kreide, Steinsalz, Gips. Gefrorener Boden, Anthrazit. Gewöhnlicher Mergel. Zerstörter Sandstein, zementierte Kieselsteine, felsiger Boden	2
Über	ziemlich weiche Rassen	Zerkleinerter Boden. Zerstörter Schiefer, verdichtete Kieselsteine ​​und Schotter. Starke Kohle. Erhärteter Lehm	1,5
VII	weiches Gestein	Ton (dicht). Weichkohle. Starkes Sediment, Lehmboden	1
VIIa	weiches Gestein	Leichter sandiger Ton, Löss, Kies	0,8
VIII	irdene Steine	Gemüseerde. Torf. Leichter Lehm, feuchter Sand	0,6
IX	lose Steine	Sand, Geröll, feiner Kies, Schüttboden, abgebaute Kohle	0,5
X	schwimmende Steine	Treibsand, sumpfiger Boden, verflüssigter Löss und andere verflüssigte Böden	0,3

Notiz: Die Festigkeit des Gesteins, das unter einem Druck von 100 kg/cm2 zerstört wird, wird mit f=1 angenommen.

Der Festigkeitskoeffizient beträgt ungefähr 0,01 der Endfestigkeit des Gesteins unter einachsiger Kompression in kg/cm 2 . Bei einigen, besonders haltbaren Gesteinen kann dieser Koeffizient 25 oder mehr erreichen.

Der Gesteinsfestigkeitskoeffizient nach M.M. Protodyakonov im SI-System wird nach folgender Formel berechnet:

fcr = 0,1σcom, wobei σcom die einachsige Druckfestigkeit [MPa] ist.

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Definition - PROTODIAKONOV-SKALA

Protodyakonov-Skala

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Protodyakonov-Skala- Skala für den Gesteinsfestigkeitskoeffizienten. Ursprünglich entwickelt. 20. Jahrhundert Protodyakonov M.M. Es handelt sich um eine der ersten Rasseklassifizierungen. Es basiert auf der Messung der Arbeitsintensität ihrer Zerstörung während der Gewinnung.

Festigkeitskoeffizient f auf der Prof.-Skala. MM. Protodyakonov

Kategorie	Kraftniveau	Züchten	F
ICH	Extrem starke Rassen	Die stärksten, dichtesten und zähesten Quarzite und Basalte. Andere Rassen sind außergewöhnlich stark.	20
II	Sehr starke Rassen	Sehr starke Granitgesteine: Quarzporphyr, sehr starker Granit, kieselsäurehaltiger Schiefer, weniger stark als die oben genannten Quarzite. Die stärksten Sandsteine ​​und Kalksteine.	15
III	Starke Rassen	Granit (dicht) und Granitfelsen. Sehr starke Sand- und Kalksteine. Quarzerzadern. Ein starkes Konglomerat. Sehr starke Eisenerze.	10
IIIa	Dasselbe	Kalksteine ​​(stark). Schwacher Granit. Starke Sandsteine. Starker Marmor, Dolomit. Pyrite. Gewöhnlicher Sandstein.	8
IV	Ziemlich starke Rassen	Eisenerze. Sandige Schiefer.	6
IV	Dasselbe	Schiefersandsteine	5
V	Mittlere Rassen	Starker Tonschiefer. Lockerer Schiefer und Kalkstein, weiches Konglomerat	4
		Verschiedene Schieferplatten (nicht stark). Dichter Mergel	3
VI	Ziemlich weiche Rassen	Weicher Schiefer, sehr weicher Kalkstein, Kreide, Steinsalz, Gips. Gefrorener Boden: Anthrazit. Gewöhnlicher Mergel. Zerstörter Sandstein, zementierte Kieselsteine ​​und Knorpel, felsiger Boden	2
Über	Dasselbe	Starke Kohle	1,5
VII	Weiche Rassen	Ton (dicht). Weichkohle, starker Sediment-Lehmboden	1

Tabelle 1. Festigkeitskoeffizient f auf der Prof.-Skala. MM. Protodyakonov Notiz. Merkmale von Rassen der Kategorien Y11a bis X werden weggelassen.

Protodyakonov beabsichtigte, eine solche Klassifizierung als Grundlage für die Beurteilung der Arbeit eines Arbeiters im Kohle- und Erzbergbau und für die Rationierung der Arbeit zu verwenden. Er glaubte, dass es mit jeder Methode der Gesteinszerstörung und der Methode seiner Gewinnung möglich ist, das Gestein anhand des durchschnittlichen Gewinnungskoeffizienten zu bewerten. Wenn eine der beiden Gesteinsarten arbeitsintensiver zu zerstören ist, beispielsweise durch Explosionsenergie, dann wird das Gestein bei jedem Prozess seiner Zerstörung, beispielsweise durch einen Mähdrescherzahn, eine Spitzhacke oder eine Bohrklinge, stärker Kopf beim Bohren usw.

Bei der Entwicklung einer solchen Skala hat M.M. Protodyakonov stellte das Konzept vor Festung Felsen. Anders als das akzeptierte Konzept Stärke B. vorübergehender Widerstand gegen Druck, Zug, Torsion usw., ermöglicht der Festigkeitsparameter den Vergleich von Gesteinen hinsichtlich der Komplexität der Zerstörung und Gewinnung. Er glaubte, dass es mit Hilfe dieses Parameters möglich sei, die Gesamtheit der Spannungen unterschiedlicher Art zu bewerten, die bei der Zerstörung eines Gesteins, wie es beispielsweise bei der Zerstörung durch eine Explosion der Fall ist, wirken.

MM. Protodyakonov entwickelte eine Skala für den Gesteinsfestigkeitskoeffizienten. Eine der Methoden zur Bestimmung dieses Koeffizienten bestand darin, eine Gesteinsprobe auf ihre Druckfestigkeit in kg/cm2 zu testen, und der Wert des Koeffizienten wurde als ein Hundertstel der Zugdruckfestigkeit bestimmt.

Diese Methode korreliert recht gut mit der von M.M. Protodyakonov vorgeschlagenen Festigkeitsskala für Gesteine ​​unterschiedlicher Stärke der Kohleformation, Gesteine ​​mittlerer Festigkeit, ist jedoch bei der Bestimmung des Festigkeitskoeffizienten sehr starker Gesteine ​​mit dieser Methode von geringem Nutzen. Die Festigkeitsskala ist um den Faktor 20 begrenzt, d.h. Gesteine ​​mit einer temporären Druckfestigkeit von 2000 kg/cm2, und für Drain-Basalt beträgt dieser Parameter beispielsweise 3000 kg/cm2. In der Sowjetunion gilt jedoch die Stärkeskala M.M. Protodkonov wurde häufig zur Beurteilung der Komplexität der Gesteinszerstörung verwendet und wird bis heute verwendet. Es eignet sich für eine relative Beurteilung der Festigkeit von Gestein, wenn es durch Bohr- und Sprengarbeiten zerstört wird.

Die von vielen festgestellte Methode der relativen Bewertung von Gestein nach Festigkeit und Arbeitsintensität bei seiner Zerstörung hat Nachteile: Sie wird im Ausland nicht verwendet, kann aber in der Fachliteratur der Sowjetunion und Russlands nicht darauf verzichten.

Der Gesteinsfestigkeitskoeffizient nach M.M. Protodyakonov im SI-System wird nach folgender Formel berechnet:

Fcr = 0,1σcom

wobei σcom die einachsige Druckfestigkeit [MPa] ist.

Links

• Lykhin P.A. Tunnel- und Bohrarbeiten im 19. und 20. Jahrhundert

• M. M. Protodyakonov auf der All-Russian Family Tree-Website

Kategorie	Kraftniveau	Züchten	F
ICH	Extrem starke Rassen	Die stärksten, dichtesten und zähesten Quarzite und Basalte. Andere Rassen sind außergewöhnlich stark.
II	Sehr starke Rassen	Sehr starke granitartige Gesteine: Quarzporphyr, sehr starker Granit, Kieselschiefer, weniger stark als die oben genannten Quarzite. Die stärksten Sandsteine ​​und Kalksteine.
III	Starke Rassen	Granit (dicht) und Granitfelsen. Sehr starke Sand- und Kalksteine. Quarzerzadern. Ein starkes Konglomerat. Sehr starke Eisenerze.
IIIa	Dasselbe	Kalksteine ​​(stark). Schwacher Granit. Starke Sandsteine. Starker Marmor, Dolomit. Pyrite. Gewöhnlicher Sandstein.
IV	Ziemlich starke Rassen	Eisenerze. Sandige Schiefer.
IV	Dasselbe	Schiefersandsteine
V	Mittlere Rassen	Starker Tonschiefer. Lockerer Schiefer und Kalkstein, weiches Konglomerat
Va		Verschiedene Schieferplatten (nicht stark). Dichter Mergel
VI	Ziemlich weiche Rassen	Weicher Schiefer, sehr weicher Kalkstein, Kreide, Steinsalz, Gips. Gefrorener Boden: Anthrazit. Gewöhnlicher Mergel. Zerstörter Sandstein, zementierte Kieselsteine ​​und Knorpel, felsiger Boden
Über	Dasselbe	Starke Kohle	1,5
VII	Weiche Rassen	Ton (dicht). Weichkohle, starker Sediment-Lehmboden

Tabelle 1. Festigkeitskoeffizient f auf der Prof.-Skala. MM. Protodyakonov Notiz. Merkmale von Rassen der Kategorien Y11a bis X werden weggelassen.

Protodyakonov beabsichtigte, eine solche Klassifizierung als Grundlage für die Beurteilung der Arbeit eines Arbeiters im Kohle- und Erzbergbau und für die Rationierung der Arbeit zu verwenden. Er glaubte, dass es mit jeder Methode der Gesteinszerstörung und der Methode seiner Gewinnung möglich ist, das Gestein anhand des durchschnittlichen Gewinnungskoeffizienten zu bewerten. Wenn eine der beiden Gesteinsarten arbeitsintensiver zu zerstören ist, beispielsweise durch Explosionsenergie, dann wird das Gestein bei jedem Prozess seiner Zerstörung, beispielsweise durch einen Mähdrescherzahn, eine Spitzhacke oder eine Bohrklinge, stärker Kopf beim Bohren usw.

Bei der Entwicklung einer solchen Skala hat M.M. Protodyakonov stellte das Konzept vor Festung Felsen. Anders als das akzeptierte Konzept Stärke B. vorübergehender Widerstand gegen Druck, Zug, Torsion usw., ermöglicht der Festigkeitsparameter den Vergleich von Gesteinen hinsichtlich der Komplexität der Zerstörung und Gewinnung. Er glaubte, dass es mit Hilfe dieses Parameters möglich sei, die Gesamtheit der Spannungen unterschiedlicher Art zu bewerten, die bei der Zerstörung eines Gesteins, wie es beispielsweise bei der Zerstörung durch eine Explosion der Fall ist, wirken.

MM. Protodyakonov entwickelte eine Skala für den Gesteinsfestigkeitskoeffizienten. In der Sowjetunion und dann in Russland wurde die Festungswaage M.M. Protodyakonov wurde häufig zur Beurteilung der Komplexität der Gesteinszerstörung verwendet und wird bis heute verwendet. Es eignet sich für eine relative Beurteilung der Festigkeit von Gestein, wenn es durch Bohr- und Sprengarbeiten zerstört wird.

Die von vielen festgestellte Methode der relativen Bewertung von Gestein nach Festigkeit und Arbeitsintensität bei seiner Zerstörung hat Nachteile: Sie wird im Ausland nicht verwendet, kann aber in der Fachliteratur der Sowjetunion und Russlands nicht darauf verzichten.

Der Gesteinsfestigkeitskoeffizient nach M.M. Protodyakonov im SI-System wird nach folgender Formel berechnet:

f cr = 0,1*σ komprimieren

wobei σ compress die einachsige Druckfestigkeit [MPa] ist.

Michail Michailowitsch Protodjakonow (1874-1930)

Der talentierte Bergbauingenieur Michail Michailowitsch Protodjakonow schrieb Werke, die den Grundstein für die Übertragung der Bergbaukunst auf die Ebene der Wissenschaft legten. Er war einer der ersten in der Bergbauwissenschaft weltweit, der die beschreibenden qualitativen Eigenschaften von Gesteinen aufgab und eine Klassifizierung der Festigkeit von Gesteinen anhand quantitativer Koeffizienten vorschlug, die diese Festigkeit charakterisieren. M. M. Protodyakonov gab die etablierten Methoden der rein experimentellen Auswahl der Minenunterstützung auf und gab eine Methode zur analytischen Bestimmung ihrer Größe an. Er war der erste, der die Theorie des Gesteinsdrucks entwickelte, die eine Forschungskette in diese Richtung sowohl in Russland als auch im Ausland eröffnete.

Michail Michailowitsch Protodjakonow wurde am 22. September 1874 in Orenburg geboren. Sein Vater leitete damals eine Berufsschule. Im Jahr 1882 zog die Familie von M. M. Protodyakonov in das Werk Nischne Tagil in der Provinz Perm, wo sein Vater als Inspektor öffentlicher Schulen zu arbeiten begann, und 1889 nach Zlatoust. Offenbar entstand hier, in den Ural-Fabriken, eine Liebe zur Technik und zum Bergbau, die den gesamten zukünftigen kreativen Weg von M. M. Protodyakonov bestimmte. Er wurde insbesondere von der Uraler Bergbauausstellung in Jekaterinburg beeinflusst, die in den 80er Jahren des letzten Jahrhunderts organisiert wurde.

M. M. Protodyakonov erhielt seine weiterführende Ausbildung zunächst in Jekaterinburg und dann in Ufa-Gymnasien. 1893 trat er in die mathematische Abteilung der Fakultät für Physik und Mathematik der Universität St. Petersburg ein. Ab seinem zweiten Jahr wechselte M. M. Protodyakonov an das St. Petersburger Bergbauinstitut und machte 1899 seinen Abschluss. Während seines Aufenthalts an der Universität und dann am Institut beteiligte er sich an der revolutionären Bewegung der Arbeiterklasse. Die Zeit, als M. M. Protodyakonov sein Studium am Institut abschloss, fiel mit den ersten Studentenstreiks zusammen, und drei Tage nach Erhalt seines Ingenieurtitels wurde er verhaftet und im Fall der Union des Kampfes für die Befreiung der Arbeiterklasse vor Gericht gestellt. Nach seiner Entlassung aus der Haft Ende 1899 blieb M. M. Protodyakonov noch einige Jahre unter Polizeiaufsicht. Ein Eintritt in den öffentlichen Dienst oder ein Wechsel in eine wissenschaftliche Tätigkeit war für ihn ausgeschlossen.

Die praktische Arbeit von M. M. Protodyakonov begann in den Silber-Blei-Minen der Terek Mining Society, wo er den Betrieb der Minen überwachte und den Bau von Wasserbauwerken leitete. Während er in der Produktion arbeitete, begann M. M. Protodyakonov mit der Veröffentlichung seiner ersten Werke. Im Jahr 1904 erschien im „Mining Journal“ der Artikel „Gebirgsbäche im zentralen Teil des Nordkaukasus und einige Merkmale der Ausbeutung ihrer Energie“.

Im Jahr 1904, nach der Aufhebung der politischen Aufsicht, hatte M. M. Protodyakonov die Möglichkeit, sich der Lehre und wissenschaftlichen Tätigkeit zuzuwenden; Er trat in die Ekaterinoslav Higher Mining School als Assistent für Bergbaukunst bei Prof. ein. A. M. Terpigorev. Ein Jahr später unternahm er eine wissenschaftliche Auslandsreise. Im Jahr 1908 verteidigte M. M. Protodyakonov seine Dissertation „Gesteinsdruck auf die Minenunterstützung“ am St. Petersburger Bergbauinstitut, woraufhin er zum außerordentlichen und dann zum ordentlichen Professor der Jekaterinoslawischen Höheren Bergbauschule gewählt wurde.

1908-1914 waren eine Zeit großer pädagogischer und wissenschaftlicher Arbeit von M. M. Protodyakonov. Er beteiligte sich an der Erstellung eines mehrbändigen Hauptwerks „Beschreibung des Donezker Beckens“. Nachdem er im Donbass eine große Menge Material gesammelt hat, schreibt er wichtige Abschnitte für diese Veröffentlichung: „Bergbau von Schächten und Querschlägen“ und „Befestigung von Schächten und Querschlägen“. Seinen Ruhm als Bergbauwissenschaftler erlangte er jedoch vor allem durch seine Arbeiten zur Berechnung der Bergwerksunterstützung und des Gebirgsdrucks, die seit 1906 kontinuierlich in den „Notizen der Jekaterinoslawischen Technischen Gesellschaft“, in den „Nachrichten der Jekaterinoslawischen Technischen Gesellschaft“, veröffentlicht wurden Höhere Bergbauschule“, im „Gornozavodsky Leaflet“ und im „Mining Journal“.

Die erste Begründung für neue methodische Techniken findet sich in der Arbeit „On Some Attempts to Apply Mathematics to Mining Art“. Eine Weiterentwicklung fanden sie in der oben erwähnten Dissertation, die 1909 unter demselben Titel im „Mining Journal“ veröffentlicht wurde. Auf mehreren Bergbaukongressen hielt M. M. Protodyakonov Berichte: „Über die Festigkeit von Gesteinen“, „Über die Produktivität“. eines Bergmanns in der Kohle“, „Vom Druck körniger Körper“, „Vom Bohren von Löchern“. Er beteiligte sich an einer Sonderkommission zur Inspektion der Minen im Donezker Becken auf brennbare Gase und Stäube.

Die kreative Arbeit von M. M. Protodyakonov wurde 1914 aufgrund einer Tuberkulose der Wirbelsäule und einer Halblähmung der Beine unterbrochen. Vier Jahre lang hörte er ganz auf zu arbeiten, zunächst auf der Krim und dann in Zentralasien.

Nachdem er sich einigermaßen erholt hatte, kehrte er 1918 zu Lehr- und Wissenschaftstätigkeiten zurück, lehrte an der Zentralasiatischen Universität und veröffentlichte eine Reihe bedeutender Werke über Gebirgsdruck, Minenunterstützung, Belüftung und Regulierung von Bergbauarbeiten. Darüber hinaus beteiligte sich M. M. Protodyakonov an der Arbeit der wichtigsten Regierungs- und Planungsinstitutionen der Bergbauindustrie.

Von 1918 bis 1923 leitete er die Sektion und war Berater des Obersten Wirtschaftsrats; Ab 1926 arbeitete er in der Zentralasienabteilung des Geologischen Komitees, war Mitglied des Präsidiums des Zentralasiatischen Staatsplanungskomitees und Berater des Sredazugol-Trusts. Im Jahr 1928 wurde M. M. Protodyakonov zum Vorsitzenden des Zentralasiatischen Büros der Ingenieur- und Technikabteilung gewählt. Gewerkschaft der Bergleute der UdSSR.

M. M. Protodyakonov verfügte über große organisatorische Fähigkeiten und gründete 1919 Kurse für Vorarbeiter in Taschkent und eine Bergbauabteilung der technischen Fakultät der Zentralasiatischen Staatsuniversität. Dieser talentierte Wissenschaftler versuchte, der breiten Masse des Volkes zu Bildung zu verhelfen; Er organisierte ein ganzes Netzwerk von Kursen für junge Bergleute. Diese Kurse waren unter Bergleuten weithin unter dem Namen „Protodeacon-Kurse“ bekannt. Er war der erste, der den Erfinder und Bergmann Schurawlew, heute Träger des Stalin-Preises, würdigte und unterstützte, der eine unterirdische mobile Metallbefestigung vorschlug. Im Jahr 1925 wurde Michail Michailowitsch Protodjakonow als Professor an die Moskauer Bergbauakademie eingeladen, um dort Vorlesungen zu halten. M. M. Protodyakonov hatte die Fähigkeit, die komplexesten theoretischen Fragen in einer sehr einfachen Sprache darzustellen; Seine Vorträge faszinierten seine Zuhörer, und in den Klassenzimmern, in denen er las, gab es immer nicht genügend Plätze für diejenigen, die ihm zuhören wollten.

Trotz seines sanften Charakters war Michail Michailowitsch ein äußerst anspruchsvoller Lehrer. Er forderte vom Studierenden nicht nur tiefe Kenntnisse des Stoffes, sondern auch eigenständige, proaktive Lösungen der gestellten Fragen. Die Schüler hatten großen Respekt vor ihrem Lehrer und hielten es für eine Schande, unvorbereitet auf Prüfungen bei Michail Michailowitsch zu gehen.

Michail Michailowitsch war ständig mit Arbeit beschäftigt, die ihn 14 bis 15 Stunden am Tag in Anspruch nahm. Selbst als seine Beine gelähmt waren, hörte er im Bett liegend nicht auf zu arbeiten. Doch sein Gesundheitszustand verschlechterte sich zunehmend und am 5. April 1930 starb M. M. Protodyakonov im Alter von nur 56 Jahren.

Den zentralen Platz in der Forschung von M. M. Protodyakonov nehmen Fragen des Gesteinsdrucks ein.

Zu der Zeit, als M. M. Protodyakonov begann, sich mit diesen Fragen zu beschäftigen, kannte die Bergbauwissenschaft nur einen rein empirischen Weg zur Lösung von Problemen im Zusammenhang mit dem Gebirgsdruck; Die notwendigen Befestigungsarten und -größen sowie die Größe der Stützpfeiler des Minerals wurden experimentell ausgewählt. M. M. Protodyakonov machte sich daran, eine analytische Methode zur Bestimmung des Gesteinsdrucks zu entwickeln, die die Grundlage für eine genaue Lösung komplexer praktischer Probleme bilden könnte.

Da er wusste, dass es zu seiner Zeit unmöglich war, die Gesetze des Gesteinsdrucks vollständig zu verstehen, schlug M. M. Protodyakonov vor, Gesteine ​​„als aus getrennten Teilen bestehend, das heißt als „inkohärente“ Körper oder bis zu einem gewissen Grad frei zu betrachten. fließend.“ Er wies darauf hin, dass diese Idee nicht im Widerspruch zur Realität steht, da Gesteine ​​immer in dem einen oder anderen Grad gebrochen sind. Auf dieser Grundlage erweiterte M. M. Protodyakonov die Eigenschaften ungebundener Körper auf Gesteine, um in Abhängigkeit vom Reibungskoeffizienten zwischen Partikeln ungebundener Körper einen Ruhewinkel zu bilden. Diese Eigenschaft ist jedem bekannt. Wenn wir beispielsweise Sand auf einen Haufen schütten, erhalten wir aufgrund des geringen Reibungskoeffizienten zwischen den Sandkörnern einen kleinen Böschungswinkel dieses Haufens. Wenn wir mehr verbundene Substanzen mit einem hohen Reibungskoeffizienten nehmen, erhalten wir einen Haufen mit einem großen Böschungswinkel. Bis zum Erreichen des Schüttwinkels werden die Partikel des körnigen Körpers durch Reibungskräfte in einem Haufen übereinander gehalten. Diese Reibungskräfte werden in der Gebirgsmechanik üblicherweise durch den sogenannten inneren Reibungswinkel eines gegebenen körnigen Gesteins ausgedrückt, der im Moment des Grenzgleichgewichts gleich dem Ruhewinkel ist. Bei Gesteinen, also teilweise miteinander verbundenen Körpern, müssen neben der inneren Reibung zwischen den Partikeln auch die zwischen ihnen auftretenden Adhäsionskräfte berücksichtigt werden, die den inneren Reibungskoeffizienten erhöhen. Dieser neue – scheinbare – Reibungskoeffizient, von Protodyakonov „Festigkeitskoeffizient“ genannt, ist ein universeller relativer Indikator für den Widerstand von Gesteinen gegenüber äußeren mechanischen Kräften. Diese Beständigkeit von Gesteinen wurde von M. M. Protodyakonov experimentell in Bezug auf die Extraktionsfähigkeit von Hand, die Bohrbarkeit, die Explosivität, die Stabilität beim Einsturz, die Höhe des Drucks auf den Träger usw. getestet. „Wir haben das Recht, annähernd anzunehmen“, betont M. M. Protodyakonov, „Wenn ein Gestein in einer Hinsicht, zum Beispiel beim Bohren, um eine bestimmte Anzahl von Malen stärker ist als ein anderes, dann wird es in jeder anderen Hinsicht, zum Beispiel beim Sprengen, im Verhältnis zum Druck genauso oft stärker sein.“ auf dem Träger usw. d.“

Nachdem M. M. Protodyakonov den Festigkeitskoeffizienten für verschiedene Indikatoren experimentell überprüft und dabei teilweise den Durchschnitt der für verschiedene Prozesse erhaltenen Indikatoren herangezogen und Abweichungen für einzelne Prozesse festgelegt hat, lieferte er erstmals eine quantitative Beschreibung von Gesteinen als Grundlage für analytische Berechnungen für verschiedene Bergbauarten Prozesse.

Die große wissenschaftliche Leistung von M. M. Protodyakonov ist die Formulierung der Hypothese über den Gesteinsdruck, die sich aus seiner Interpretation der Natur von Gesteinen ergab. Zu diesem Zeitpunkt war bekannt, dass der im Arbeitsbereich entstehende Gesteinsdruck nicht auf den Druck der gesamten Gesteinsdicke an die Oberfläche zurückzuführen ist, sondern nur auf einen unbedeutenden Teil dieser Mächtigkeit. Es war bekannt, dass das durch Ausgrabungen gestörte Gleichgewicht des losen Gesteins nach einiger Zeit wiederhergestellt wird und das Dach eine gewölbte Form annimmt.

Im Jahr 1885 bemerkte der französische Wissenschaftler Fayol, nachdem er zahlreiche Experimente an Modellen durchgeführt hatte, um den Einfluss von Bergbauanlagen auf das umgebende Gestein zu klären, das Erscheinen eines Gewölbes oder einer Kuppel über den Anlagen. Seine Arbeiten, die keine mathematische Theorie enthielten, waren rein empirisch und lieferten keine quantitativen Ergebnisse. M. M. Protodyakonov stellte sich die Aufgabe, nicht ein qualitatives Bild der Phänomene in Gesteinen während des Bergbaus zu finden, sondern eine quantitative Theorie, „Berechnungsformeln, die bequem zu verwenden und genau sind, sofern das Leben dies erfordert“.

Um die Gesetze der Gesteinsbewegung im Arbeitsbereich zu verstehen, stellte er die Arch-Hypothese auf. „Beobachtungen zeigen“, sagte er, „dass, wenn der Aushub unter einer erheblichen Dicke von manchmal unverbundenem Gestein (z. B. unter einer Hinterfüllung) durchgeführt wird, nicht die gesamte darüber liegende Masse im Aushub zusammenbricht, sondern aus den festgeklemmten Teilen besteht.“ Durch Druck bildet sich von selbst ein Gewölbe „I“ (wenn auch recht instabil), das das Hauptmauerwerk trägt, so dass nur Teile des Teils „c“ innerhalb dieses Bogens in die Baugrube fallen und somit Druck auf die Stütze ausüben können . Somit ist der Druck auf die Stütze in diesem Fall direkt gleich dem Gewichtsvolumen „in“ den Dachfelsen.

Trotz großer Erfolge bei der Erforschung der Gesetze der Gesteinsbewegung in den Folgejahren und der Entstehung einer Reihe neuer Hypothesen über die Gesetze dieser Bewegung behielt die Bogenhypothese ihre Bedeutung für schmale Abbaustätten und für schwach zerklüftete Gesteine.

Basierend auf der Bogenhypothese bestimmte M. M. Protodyakonov analytisch den Druck des Gesteins auf die Stütze und stellte fest, dass „ein parabolisches Gesteinsvolumen mit seinem Gewicht auf die Stütze drückt, deren Breite gleich der Spannweite der Ausgrabung ist, und das.“ Die Höhe entspricht der halben Spannweite dividiert durch den Reibungskoeffizienten der Dachfelsen.“

Der analytisch ermittelte Druckwert entsprach, wie die Praxis gezeigt hat, dem tatsächlichen Druck auf den Träger. Damit wurde erstmals in der Geschichte des Bergbaus bei der Gebirgsdruckproblematik ein Übergang von grob qualitativen empirischen Schätzungen zu quantitativen ingenieurwissenschaftlichen Berechnungen vollzogen, der eine tiefergehende Lösung praktischer Fragestellungen ermöglichte.

Nachdem die Herausgeber des Mining Journal 1909 einen Artikel von M. M. Protodyakonov mit dem Titel „Rock Pressure on Mine Support“ veröffentlicht hatten, gaben sie ihm ein Vorwort mit einer kurzen Beschreibung der Ansichten des Autors. Die Herausgeber wiesen darauf hin, dass „… die Minensicherung bekanntlich bisher auf rein empirischer Grundlage durchgeführt wurde und wird und in den meisten Kursen der Bergbaukunst, selbst in Fachbüchern zum Bergbau, in der Regel keine Formeln enthalten sind.“ zur Berechnung der Bergwerksbefestigung in Abhängigkeit vom Gebirgsdruck angegeben, gibt aber nur die Methoden der Bergwerksbefestigung, das zur Befestigung verwendete Material an und liefert darüber hinaus aus der Praxis entlehnte Zahlenangaben zu Größe, Gewicht und Kosten der Bergwerksbefestigung.“

Einen großen Platz in den Arbeiten von M. M. Protodyakonov nahm die Entwicklung von Fragen der Belüftung von Bergwerken ein. Die Veröffentlichung seines Werks „Ventilation of Mines“ im Jahr 1911, das in kurzer Zeit fünf Auflagen erlebte, war ein wichtiges Ereignis in der Entwicklung der Bergbauwissenschaft. M. M. Protodyakonov war in der Lage, alle Fragen der Grubenbelüftung in diesem relativ entwickelten Gebiet auf seine charakteristische und einzigartige Weise zu interpretieren. Der Kurs „Belüftung von Bergwerken“ zeichnete sich durch seine äußerst einfache Präsentation aus. Komplexe mathematische Berechnungen fehlten dort im Gegensatz zu vielen anderen ähnlichen Kursen. Dies schmälerte jedoch keineswegs die wissenschaftliche Bedeutung des Buches. Im theoretischen Teil des Buches gelang es M. M. Protodyakonov, eine tiefgreifende wissenschaftliche Analyse von Beatmungsproblemen mit einer Methode vereinfachter Berechnungen zu verbinden. Der Lehrteil des Buches vermittelt ein umfassendes Verständnis der bei der Grubenbelüftung verwendeten Geräte und Ausrüstung. Auch allgemeine Lüftungsregeln sind hier aufgeführt. Ein separater Teil des Buches enthält Beschreibungen von Prüfstationen und Methoden zur Bestimmung von Schlagwetter. Der rote Faden in dieser Arbeit von M. M. Protodyakonov ist die Idee, dass eine gute Belüftung der Grubenbaue nicht so sehr von der verwendeten Ausrüstung abhängt, sondern von der täglichen Aufmerksamkeit für Belüftungsprobleme im Bergwerk.

Bereits 1909 beschäftigte sich M. M. Protodyakonov mit der Bestimmung der Produktivität von Arbeitern in Abhängigkeit von der Festigkeit von Gesteinen. Besonders bedeutsame Forschungen zu diesen Fragen wurden unter seiner Leitung Anfang der 20er Jahre durchgeführt und mündeten in einer großen Studie, die 1926 unter dem Titel „Materialien für die Standortlage von Bergbaubetrieben“ veröffentlicht wurde.

Diese Studie präsentiert die Ergebnisse Zehntausender Zeitrafferbeobachtungen einzelner Vorgänge im Kohlebergbau, bei der Aushubunterstützung und im Untertagetransport. Alle Daten wurden verarbeitet und Zeitstandards für verschiedene Vorgänge festgelegt. Die Abhängigkeit der Zeitnormen von den Hauptfaktoren wird grafisch und analytisch dargestellt. Die methodische Bedeutung dieser Arbeit war außerordentlich groß. Für eine Reihe von Operationen haben die abgeleiteten Formeln bis heute ihre Bedeutung behalten.

Ein charakteristisches Merkmal der Forschung von M. M. Protodyakonov war der Wunsch, eine wissenschaftliche Lösung nicht für abstrakte Zwecke zu finden, sondern um praktische Probleme auf einer perfekteren Grundlage zu lösen.

Er nutzte die analytische Methode häufig im Bergbau und wandte sich stets gegen abstrakte Methoden, die keine praktische Bedeutung hatten. „Die Genauigkeit der Methode“, sagte er, „muss der Genauigkeit der Daten entsprechen.“

M. M. Protodyakonov warnte davor, die von ihm entwickelten Techniken zu überschätzen, da er sich klar darüber im Klaren war, wie komplex die Phänomene sind, die bei der Gewinnung von Bodenschätzen auftreten, und fest davon überzeugt war, dass die sowjetische Wissenschaft mit der Anhäufung von Materialien und der Verbesserung der Forschungsmethoden Theorien hervorbringen wird, die umfassender und tiefer gehen spiegelt die Gesetze wider, die dem Bergbau zugrunde liegen.

Die Hauptwerke von M. M. Protodyakonov: Gebirgsbäche im zentralen Teil des Nordkaukasus und einige Merkmale der Ausbeutung ihrer Energie, „Mining Journal“, 1904; Über einige Versuche, Mathematik auf die Bergbaukunst anzuwenden, „Notizen der technischen Insel Jekaterinoslaw“, Charkow, 1906; Silber-Blei-Minen der Terek Mining Society, Sammlung technischer Artikel (Anhang zum „Gornozavodsky-Broschüre“), Charkow, 1906; Bedingungen des Bleiabbaus im Ausland und ihr Vergleich mit russischen, „Nachrichten der Ekaterinoslav Higher Mining School“, 1907, Nr. 1; Gesteinsdruck auf Minenunterstützung, „Mining Journal“, 1909; Gesteinsdruck auf die Bergwerksunterstützung (Dissertation), „Neuigkeiten der Jekaterinoslawischen Höheren Bergbauschule“, 1908, Nr. 1; Auftritt eines Bergmanns, „Mining Journal“, 1909; Festigkeit von Gesteinen aus Sicht der Bergbaukunst, „Berichte des ersten Allrussischen Kongresses für Bergbau, Maschinenbau und Metallurgie“, Jekaterinoslaw, 1910; Belüftung von Minen, Jekaterinoslaw, 1911; Versuche, die Gesetze des Gesteinsdrucks auf Bergwerksanlagen experimentell zu untersuchen, „Mining Journal“, 1912; Beschreibung des Donezker Beckens, Bd. I, Nr. 1; Bohren von Schächten und Querschlägen, Charkow – Jekaterinoslaw, 1914; Zur Frage des Drucks körniger Körper, „Mining Journal“, 1916; Beschreibung des Donezker Beckens, Bd. I, Nr. 2.; Befestigungsschächte und Querschläge, Charkow – Jekaterinoslaw, 1916; Kurzkurs in Bergbaukunst (Lithograf), Taschkent, 1921; Materialien für die Zielposition von Bergbaubetrieben, Manuskript für TsSNH, Taschkent, 1922; Zur Frage der Erstellung des Zeitplans für den Bergbaubetrieb, „Ingenieurarbeiten“, 1924; Gebirgsdruck und Minenunterstützung, Teil 1; Felsdruck, Moskau, 1930.

Über M. M. Protodyakonov: Gendler E. S., Professor Mikhail Mikhailovich Protodyakonov, „Mining Journal“, 1931, Nr. 4; Terpigorev A.M., In Erinnerung an Professor M.M. Protodyakonov, „Kohle“, 1930, Nr. 56; „Mining Journal“, 1925, Nr. 7;

Zvorykin A. A., Mikhail Mikhailovich Protodyakonov, „Mining Journal“, 1946, Nr. 1.

	Kraftniveau
	Extrem starke Rassen	Die stärksten, dichtesten und zähesten Quarzite und Basalte. Andere Rassen sind außergewöhnlich stark.
	Sehr starke Rassen	Sehr starke Granitgesteine: Quarzporphyr, sehr starker Granit, kieselsäurehaltiger Schiefer, weniger stark als die oben genannten Quarzite. Die stärksten Sandsteine ​​und Kalksteine.
	Starke Rassen	Granit (dicht) und Granitfelsen. Sehr starke Sand- und Kalksteine. Quarzerzadern. Ein starkes Konglomerat. Sehr starke Eisenerze.
		Kalksteine ​​(stark). Schwacher Granit. Starke Sandsteine. Starker Marmor, Dolomit. Pyrite. Gewöhnlicher Sandstein.
	Ziemlich starke Rassen	Eisenerze. Sandige Schiefer.
		Schiefersandsteine
	Mittlere Rassen	Starker Tonschiefer. Lockerer Schiefer und Kalkstein, weiches Konglomerat
		Verschiedene Schieferplatten (nicht stark). Dichter Mergel
	Ziemlich weiche Rassen	Weicher Schiefer, sehr weicher Kalkstein, Kreide, Steinsalz, Gips. Gefrorener Boden: Anthrazit. Gewöhnlicher Mergel. Zerstörter Sandstein, zementierte Kieselsteine ​​und Knorpel, felsiger Boden
		Starke Kohle
	Weiche Rassen	Ton (dicht). Weichkohle, starker Sediment-Lehmboden

Protodyakonov beabsichtigte, eine solche Klassifizierung als Grundlage für die Beurteilung der Arbeit eines Arbeiters im Kohle- und Erzbergbau und für die Rationierung der Arbeit zu verwenden. Er glaubte, dass es mit jeder Methode der Gesteinszerstörung und der Methode seiner Gewinnung möglich ist, das Gestein anhand des durchschnittlichen Gewinnungskoeffizienten zu bewerten. Wenn eine der beiden Gesteinsarten arbeitsintensiver zu zerstören ist, beispielsweise durch Explosionsenergie, dann wird das Gestein bei jedem Prozess seiner Zerstörung, beispielsweise durch einen Mähdrescherzahn, eine Spitzhacke oder eine Bohrklinge, stärker Kopf beim Bohren usw.

Bei der Entwicklung einer solchen Skala hat M.M. Protodyakonov stellte das Konzept vor Festung Felsen. Anders als das akzeptierte Konzept Stärke B. vorübergehender Widerstand gegen Druck, Zug, Torsion usw., ermöglicht der Festigkeitsparameter den Vergleich von Gesteinen hinsichtlich der Komplexität der Zerstörung und Gewinnung. Er glaubte, dass es mit Hilfe dieses Parameters möglich sei, die Gesamtheit der Spannungen unterschiedlicher Art zu bewerten, die bei der Zerstörung eines Gesteins, wie es beispielsweise bei der Zerstörung durch eine Explosion der Fall ist, wirken. M.M. Protodyakonov entwickelte eine Skala für den Gesteinsfestigkeitskoeffizienten. Eine der Methoden zur Bestimmung dieses Koeffizienten bestand darin, eine Gesteinsprobe auf ihre Druckfestigkeit in kg/cm2 zu testen, und der Wert des Koeffizienten wurde als ein Hundertstel der Zugdruckfestigkeit bestimmt.

Diese Methode korreliert recht gut mit der von M.M. Protodyakonov vorgeschlagenen Festigkeitsskala für Gesteine ​​unterschiedlicher Stärke der Kohleformation, Gesteine ​​mittlerer Festigkeit, ist jedoch bei der Bestimmung des Festigkeitskoeffizienten sehr starker Gesteine ​​mit dieser Methode von geringem Nutzen. Die Festigkeitsskala ist um den Faktor 20 begrenzt, d.h. Gesteine ​​mit einer temporären Druckfestigkeit von 2000 kg/cm2, und für Drain-Basalt beträgt dieser Parameter beispielsweise 3000 kg/cm2. In der Sowjetunion gilt jedoch die Stärkeskala M.M. Protodkonov wurde häufig zur Beurteilung der Komplexität der Gesteinszerstörung verwendet und wird bis heute verwendet. Es ist praktisch für die relative Beurteilung der Festigkeit eines Gesteins während seiner Zerstörung durch Bohren und Sprengen. Die Methode der relativen Beurteilung eines Gesteins anhand der Festigkeit und der Arbeitsintensität während seiner Zerstörung hat, wie viele festgestellt haben, Nachteile und wird nicht verwendet im Ausland, aber die technische Literatur kommt nicht ohne aus Sowjetunion und Russland. Der Gesteinsfestigkeitskoeffizient nach M.M. Protodyakonov im SI-System wird nach der Formel berechnet: fcr = 0,01 constr, wobei con die einachsige Druckfestigkeit [MPa] ist.

Bohren- der Prozess des Baus einer zylindrischen Bergbauöffnung - eines Brunnens, eines Lochs oder eines Minenschachts - durch Zerstörung von Gesteinen an der Ortsbrust; Bohrarbeiten werden in der Regel in der Erdkruste, seltener in künstlichen Materialien (Beton, Asphalt) durchgeführt , usw.). In manchen Fällen umfasst der Bohrvorgang die Befestigung der Wände von (meist tiefen) Brunnen mit Mantelrohren und das Einpumpen von Zementmörtel in den Ringspalt zwischen den Rohren und den Wänden der Brunnen.

Also: ein Minenbau mit kreisförmigem Querschnitt, der von der Erdoberfläche oder von einem unterirdischen Abbau ohne menschlichen Zugang zur Ortsbrust in einem beliebigen Winkel zum Horizont gebohrt wird und dessen Durchmesser viel geringer ist als seine Tiefe. Brunnen werden mit speziellen Bohrgeräten gebohrt. Entsprechend ihrem Zweck werden Bohrlöcher unterteilt in: Exploration, Produktion, Injektion, Hilfs-, Spezial-, Spreng-, Unterstützungs-, parametrische und Prospektionsbohrungen. Loch: Eine künstliche zylindrische Vertiefung in einem festen Medium (Gestein) mit einem Durchmesser von bis zu 75 mm und einer Tiefe von bis zu 5 m. Sie wird zum Platzieren von Ladungen bei Sprengarbeiten, zum Installieren von Ankerstützen und zum Einspritzen von Wasser oder Zement erstellt und verwendet die umgebende Gesteinsmasse usw.

Klassifizierung von Bohrmethoden. Je nach Art der Gesteinszerstörung werden die verwendeten Bohrmethoden unterteilt in: mechanisch – das Bohrwerkzeug wirkt direkt auf das Gestein ein und zerstört es, und nicht mechanisch – die Zerstörung erfolgt ohne direkten Kontakt mit dem Gestein durch die Aufprallquelle ( thermisch, explosiv usw.).

Mechanische Bohrverfahren werden in Rotations- und Schlagbohrverfahren (sowie Rotations-Schlag- und Schlag-Rotations-Bohrverfahren) unterteilt. Beim Drehbohren wird das Gestein durch die Rotation des auf den Boden gedrückten Werkzeugs zerstört. Je nach Festigkeit des Gesteins kommt beim Drehbohren ein schneidendes Gesteinsschneidbohrwerkzeug zum Einsatz; Diamantbohrwerkzeug; Schrotteile, die Gestein mit Schrot zerstören. Schlagbohrverfahren werden unterteilt in: Schlagbohren oder Schlagdrehbohren (Bohren mit Bohrhämmern, einschließlich Tauchbohrern, Schlagseilen, Bohrstangen usw., bei dem die Drehung des Werkzeugs im Moment zwischen den Schlägen erfolgt Werkzeug im Gesicht); Schlagrotation (mit Im-Loch-Pneumatik- und Hydraulikhämmern sowie Bohren mit Bohrhämmern mit unabhängiger Rotation usw.), bei dem Schläge auf ein kontinuierlich rotierendes Werkzeug ausgeübt werden; Rotationsschlag, bei dem das gesteinsschneidende Bohrwerkzeug unter hohem axialen Druck in ständigem Kontakt mit dem Gestein steht und dieses durch Rotationsbewegung entlang der Ortsbrust und periodisch auf das Gestein ausgeübte Schläge zerstört. Die Zerstörung von Gesteinen am Boden eines Bohrlochs erfolgt vollflächig (Vollbodenbohrung) oder entlang des Ringraums mit Kerngewinnung (Kernbohrung). Die Entfernung der Zerstörungsprodukte kann periodisch mit Hilfe eines Schöpflöffels und kontinuierlich mit Schnecken, gedrehten Stäben oder durch Zufuhr von Gas, Flüssigkeit oder Lösung zur Ortsbrust erfolgen. Manchmal wird das Bohren nach der Art des Bohrwerkzeugs (Schnecke, Stange, Diamant, Walze usw.) unterteilt. nach Art der Bohrmaschine (Perforation, pneumatischer Schlag, Turbine usw.), nach Bohrmethode (schräg, Cluster usw.). Bohrausrüstung besteht hauptsächlich aus Bohrmaschinen (Bohranlagen) und Gesteinsschneidewerkzeugen. Unter den nichtmechanischen Verfahren hat sich das thermische Bohren zum Bohren von Sprenglöchern in quarzhaltigem Gestein weit verbreitet, und es wird an der Einführung des Sprengbohrens gearbeitet.