Главная – Журналы – Поиск по журналам

В рамках равновесной невязкой постановки проведено численное моделирование прохождения ударной волны по выработке с расположенными в ней проницаемыми преградами. Исследованы наклонные и дуговые преграды, пористость преград варьировала в диапазоне от 0 до 0.8. Наклонные и дуговые преграды снижают нагрузку на конструкцию преграды при прохождении фронта ударной волны за счет формирования косой или радиальной, в случае с дуговой преградой, отраженной ударной волны. С увеличением пористости преграды нагрузка дополнительно может быть снижена, однако преграды с высокой проницаемостью снижают эффективность работы заслона, что подтверждается повышенным перепадом давления на ударно-волновом фронте после прохождения им заслона.

Проведено экспериментальное исследование гидроразрыва толстостенных цилиндров с центральным круговым отверстием из материала GF-177 на основе цемента. Определены предельные напряжения при четырех видах напряженного состояния: одноосном сжатии и растяжении, испытании методом бразильской пробы, гидроразрыве. Результаты бразильского теста, сжатия прямоугольных параллелепипедов и круглых цилиндров использовались для оценки предельного давления при гидроразрыве образцов. Установлен критический коэффициент интенсивности напряжений. Проведено сравнение результатов расчетов предельного давления с аналитическими значениями на основе решения Ламе и экспериментальными данными. Описано влияние интервала выдержки на прочность.

Исследованы два типа известняка различной пористости, подвергнутые термической и механической нагрузке. Установлено, что увеличение осевой нагрузки приводит к росту скоростей упругих волн, повышение температуры - к их уменьшению. Высокие температуры способствуют увеличению приращения скоростей продольных и поперечных волн с ростом механической нагрузки, что повышает акустическую тензочувствительность породы. Спектральные исследования зарегистрированных сигналов показали, что повышение температуры вызывает смещение спектральных максимумов в низкочастотную область. Выявлена связь между размером пор и частотой затухания ультразвукового сигнала. Разработаны новые подходы к управлению акустической тензочувствительностью горных пород и повышению надежности измерений напряжений для обеспечения устойчивости подземных сооружений.

Теоретически обоснована и апробирована в лабораторных условиях методика исследования анизотропной проницаемости геоматериалов, обусловленной неоднородным напряженным состоянием. Проведены фильтрационные испытания на цилиндрических образцах из мелкозернистого песка и криогеля с центральным отверстием, подвергающимся диаметральному сжатию, измерен стационарный расход на различных участках боковой поверхности. Сформулирована и показана разрешимость обратной коэффициентной задачи определения эмпирической зависимости проницаемости от эффективных напряжений.

Решена задача определения формы целиков шахтных выработок, не теряющих устойчивость в виде образования "бочки" при любых значениях сжимающей нагрузки. Применяется известный критерий потери устойчивости Лейбензона - Ишлинского для исследования цилиндрических конструкций. Получены граничные условия задачи и ее решение: упругость в виде зависимости критической нагрузки от отношения геометрических размеров целика (радиуса целика к его высоте). Найденная асимптота решения связывается с оптимальной формой целиков.

При гидроразрыве продуктивных пластов в процессе разработки месторождений нефти и газа, а также при дегазации угольных пластов трещины гидроразрыва закрепляются твердыми частицами - проппантом, предотвращающим их смыкание под действием сжимающих напряжений в горной породе. Показано, что помимо бокового горного давления сжимающие напряжения в трещине обусловлены дополнительным сжатием породы при формировании трещины и сжатием породы в депрессионной зоне, образующейся при притоке пластового флюида к этой трещине. Действие сжимающих напряжений в депрессионной зоне может регулироваться снижением темпа роста депрессии во времени. Такой способ снижения напряжений сжатия в трещине наиболее эффективен при разработке продуктивных пластов, а также при дегазации угольных пластов неглубокого залегания. Сжимающие напряжения в депрессионной зоне сопоставимы с боковым горным давлением, что позволяет при поэтапном росте депрессии на пласт удерживать напряженно-деформированное состояние породы в окрестности трещины гидроразрыва в пределах обратимого упругого деформирования и предотвращать смыкание трещины с необратимым вдавливанием частиц проппанта в породу.

Представлены результаты длительных натурных наблюдений и обследований состояния бетонной крепи воздухоподающего ствола № 3 рудника ПАО “Уралкалий”, в ходе которых выявлены основные причины разрушения крепи в районе сопряжений ствола с горизонтальными выработками, а также в районе залегания слабоустойчивых пород. Проведено численное моделирование процессов ползучести породного массива и развития зон разрушений крепи ствола на сопряжении с различными выработками в осесимметричной и объемной постановках. Показано удовлетворительное соответствие расчетных данных с результатами обследований, что свидетельствует об актуальности применения методов математического моделирования для оценки процессов деформирования и разрушения бетонной крепи ствола при проектировании и эксплуатации. Выполнен прогноз развития зон разрушений в бетонной крепи ствола № 3 на ближайшие 10 лет.

Для золоторудного месторождения “Чаарат” на стадии проектирования выполнена количественная оценка устойчивости откоса на основе обобщенного критерия прочности Хоека - Брауна, учитывающего масштабный эффект. Дополнительно использованы вероятностный метод и анализ чувствительности. Определены вероятности развития оползневого процесса и распределение коэффициентов устойчивости склона в зависимости от высоты и угла откоса. На основе синтеза классификационного подхода для учета масштабного эффекта, включающего рейтинговую классификацию GSI и вероятностный анализ, апробирована методика оценки устойчивости откосов в массивах скальных грунтов. Показано, что наибольшее влияние на устойчивость оказывает изменчивость индекса геологической прочности, с которым связан масштабный эффект.

Рассмотрен механизм взрывного разрушения угля для определения возможностей оптимизации динамического воздействия на угольный пласт, способствующего совершенствованию паспортов буровзрывных работ. Использована комбинированная модель газонасыщенного угля для описания связи между взрывным повреждением угольного пласта и последующим выделением газа. На основе этой модели численным методом сглаженных частиц изучается развитие зон разрушения и напряженно-деформированное состояние пласта в окрестности скважинного заряда после взрыва. Полученные закономерности помогают прогнозировать реакцию угля на динамическое воздействие.

Представлена новая методика оценки разрываемости горных пород на основе кластерного анализа каротажных петрофизических свойств фаций. Проведен комплексный анализ влияния физических и механических свойств горных пород и данных геофизических исследований скважин (ГИС) на результаты оценки разрываемости. Выполнены эксперименты на установках трехосного сжатия кернов и рассчитаны их коэффициенты хрупкости. Определена первоначальная классификация петрофизических свойств фаций горных пород, по кривым ГИС методом кластерного анализа. По коэффициентам проницаемости и хрупкости предложена методика классификации петрофизических свойств фаций, получен профиль оценки разрываемости горных пород. Практическое применение методики проиллюстрировано по промысловым данным с помощью метода анализа отобранных кернов на примере одного из месторождений КНР. Показано, что коэффициенты разрываемости отобранных из горизонтальной скважины кернов коррелируют с результатами профиля оценки разрываемости.