Главная – Журналы – Поиск по журналам

Обобщенный девиатор тензора напряжений вводится как разность между тензором напряжений и единичным тензором, умноженным на среднее нормальное напряжение, которое в общем случае не сводится к октаэдрическому нормальному напряжению. Из условия того, что среднее нормальное напряжение обобщенного девиатора должно тождественно равняться нулю, получено функциональное уравнение относительно среднего нормального напряжения. Дано решение уравнения, которое зависит от одной функции двух переменных. Рассмотрен класс критериев предельного состояния, сформулированных относительно среднего нормального напряжения и второго инварианта обобщенного девиатора напряжений. Показано, что данному классу принадлежат критерии Мизеса - Шлейхера и Кулона - Мора. Рассмотрен ряд промежуточных случаев.

Приведены результаты лабораторных исследований проницаемости длиннопламенного газового угля Моховского разреза Кузбасса в зависимости от интенсивности циклического воздействия жидким азотом. Влияние замораживаний на трещиноватость оценивалось по изменению фильтрации газа и скорости распространения ультразвука. Получено увеличение проницаемости тестируемого угля в сжатом состоянии до промышленно значимых величин. Для достижения эффекта достаточно трех-четырех циклов обработки жидким азотом. Воздействие снижает скорость распространения продольных ультразвуковых волн до 6 %, что указывает на повышение объемной плотности микротрещин.

Проведен анализ горно-геологической и геомеханической обстановки на Таштагольском и Шерегешевском месторождениях, который показал, что отработка шахтных полей характеризуется наличием мало- и среднеамплитудных тектонических нарушений, разломов, даек, контактов руд и пород. Выявлено, что при формировании камер и проведении подготовительных выработок большая часть геодинамических явлений возникает в окрестности отмеченных поверхностей ослабления массива. С помощью математического моделирования выполнены расчеты напряженно-деформированного состояния массива горных пород для различных углов падения тектонических нарушений при приближении к ним подготовительных выработок. Установлено, что для ширины тектонического нарушения от 1 до 3 м сдвиг его берегов по плоскости сместителя при угле падения нарушения 65° может произойти с приближением к нему выработки на расстояние менее 10 м, при угле падения 45° - менее 20 м, при угле падения 15° - менее 40 м. Для нарушений, имеющих ширину от 5 до 10 м, при угле падения нарушения 65° сдвига его берегов по плоскости сместителя не происходит, при угле 45° сдвиг может произойти с приближением выработки к нарушению на расстояние менее 5 м, при угле падения 15° - менее 30 м.

Обнаружены зависимости энергетических параметров энергии активации дегидратации в горных породах от фазового соотношения β-кварца к α-кварцу. В породах, где преобладает β-кварц (β-кварц / α-кварц > 1), наблюдается вывалообразование, а соотношение энергии активации дегидратации кристаллизационной (химически связанной) к адсорбированной (физически связанной) воде менее 1. Это свидетельствует о повышении в породах свободной и физически связанной воды, которая проникает в образовавшиеся дефекты горной породы, вызванные фазовым переходом кварца, и приводит к повышению их энергии дегидратации.

Проанализированы известные методические подходы по определению прочностных показателей пород в массиве с использованием результатов испытаний их образцов. Выявлен ряд недостатков, общий из них - эмпирический подход, заключающийся в уменьшении прочностных характеристик пород в массиве пропорционально степени его нарушенности. Предложена методика определения прочностных показателей пород с учетом изменения реологических параметров в массиве. Она в бóльшей мере отражает физические процессы проявления горного давления в выработках.

Приведены результаты лабораторных исследований структуры и проницаемости песка, армированного эластичным полиуретаном. Методом электронной микроскопии установлены особенности пространственного распределения отвердевшего полимера, пустот и минеральных частиц укрепленной породы. Исследована проницаемость тестируемых образцов в условиях всестороннего равномерного сжатия. Изучена реакция фильтрационных свойств укрепленной породы на замораживание - оттаивание в зависимости от влажности песка, удельного расхода химических реагентов, способа укрепления. Выполнено сравнение устойчивости изоляционных свойств песка при его укреплении способом смешивания с полиуретановой смолой и способом создания низкопроницаемого включения (имитация инъектирования). Показано преимущество способа инъектирования перед смешиванием - меньше расход полимерной композиции, больше устойчивость к сезонным колебаниям температуры.

Представлен метод оценки чувствительности локальных сетей сейсмического мониторинга, действующих в двух подземных рудниках Хибинского массива: Кировском и Расвумчоррском. Метод основан на эмпирических данных, полученных в процессе мониторинга техногенной сейсмичности. Для каждой станции по характеру сейсмических волн и по расстоянию до эпицентров сейсмических событий составлялись диаграммы вероятностей обнаружения события в различных диапазонах энергий. С помощью диаграмм строились карты вероятностей обнаружения сейсмического события в определенном диапазоне энергий. Такой подход имеет несколько преимуществ. Во-первых, в качестве исходных данных могут быть использованы записи промышленных взрывов и других источников, а не только естественные сейсмические события. Во-вторых, применяются усредненные диаграммы вероятностей для принятия решений о развитии сети мониторинга на предприятии. Показано, что сетями обеспечивается вероятность надежной регистрации (95 %) только для событий с энергией от 10⁴ Дж, но существует потенциал для повышения чувствительности и надежной регистрации событий с энергией 10² Дж при добавлении дополнительных станций

Рассмотрена камерная система отработки подкарьерных запасов крутопадающих рудных тел малой и средней мощности с использованием бутобетонной и породной закладки для управления состоянием горного массива. Технология предусматривает восходящую выемку запасов в этажах и нисходящий общий порядок отработки залежи. Изучается предельный вариант развития очистных работ в разных геомеханических условиях выемки для горнотехнической ситуации, учитывающей выемку трех этажей, два из которых погашены. Обоснование параметров системы разработки выполнено с помощью математического моделирования напряженно-деформированного состояния массива пород в трехмерной постановке методом конечных элементов. Выявлены зависимости между параметрами геотехнологии и характером изменения напряжений, а также устойчивостью пород в конструктивных элементах выемки и приконтурном массиве. Определены участки их возможного разрушения. Безопасность системы разработки определяется сохранностью бутобетонных целиков и устойчивостью междуэтажного целика.

Представлены итоги разработки системы управления механизированной крепью с регулируемым управляемым выпуском подкровельной толщи на забойный конвейер в составе очистного комплекса. Описаны способы измерения загрузки конвейера качающимся питателем, регистрации изменения количества породы в горной массе, а также интеграции разработанного оборудования в систему управления механизированной крепью. Для определения загрузки конвейера качающимся питателем предложено использовать алгоритмы и методы машинного зрения, дополненные проекцией сетки световых маркеров на поверхность горной массы. Способ отслеживания изменения состава выпускаемой горной массы предложено реализовать на основе автоматического измерения и сравнения с эталонным значением ее естественного гамма-излучения. Разработана концепция универсального сопрягающего устройства и приведены структурная схема системы управления очистным комплексом и алгоритм автоматического управления процессом выпуска угля подкровельной толщи.

Обоснован ряд критериев выбора углепородных отвалов, пригодных для утилизации тепла, на примере сформированных в Донбассе скоплений твердых углеотходов. Данный ряд включает геодинамический критерий - расположение отвала относительно границ геодинамически активной зоны, а также аэрогазодинамические критерии: газопроницаемость пород этой зоны и концентрацию шахтного метана в воздухе, поступающем в отвал. Показано, что метановоздушная смесь, характеризующаяся взрывоопасной концентрацией метана, может поступать в молодой и средневозрастной отвалы, расположенные на горных отводах закрытых незатопленных шахт. Представлена модель смены роли шахтного метана в становлении теплового поля самонагревающегося отвала. В основу модели положены представления о том, что метан способен как снижать скорость окисления углеотходов, так и повышать интенсивность и полноту их сгорания. Предложено геодинамическое и аэрогазодинамическое ранжирование отвалов по степени пригодности в качестве востребованных теплогенераторов. Обоснованные критерии будут полезны при разработке технологии извлечения тепла углепородных отвалов.