С.В. Сердюков, Л.А. Рыбалкин, И.М. Сердюк, Т.В. Шилова
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия ss3032@yandex.ru
Ключевые слова: Уголь, воздействие жидким азотом, проницаемость, трещиноватость, пористость, кривая падения давления, ядерный магнитный резонанс, оптическая микроскопия
Страницы: 15-27
Приведены результаты лабораторных исследований циклического воздействия жидким азотом на мелкопористый слоистый каменный уголь. Проницаемость угольных кернов определялась в режиме нестационарной фильтрации, емкостные свойства - методами ядерного магнитного резонанса и оптической микроскопии. Описаны методические и технические решения, используемые в экспериментах. Исследовано изменение фильтрационных свойств вдоль и поперек слоистости угля в условиях гидростатического сжатия. Установлено, что проницаемость тестируемого угля увеличивается на один-два порядка вдоль и на два-три поперек его слоистости. Снижается анизотропия фильтрационных свойств. Эффект растет с увеличением гидростатического сжатия и насыщенности угля водой. Показано, что эффект обработки жидким азотом связан в основном с образованием в угле трещин разного масштаба при незначительном изменении открытой пористости.
Л.А. Назарова, Л.А. Назаров, А. Александр
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия larisa.a.nazarova@mail.ru
Ключевые слова: Напряжение, фильтрация, лабораторный эксперимент, блочные образцы горных пород, нарушение сплошности, давление, расход флюида, проницаемость, численное моделирование
Страницы: 28-40
Теоретически обоснован и в лабораторных условиях апробирован метод определения проницаемости нарушений сплошности в зависимости от напряжений в породных массивах и коллекторах квазирегулярной слоисто-нарушенной структуры при движении потока флюида вкрест простирания нарушений. В рамках линейной модели получено аналитическое решение задачи о стационарном движении жидкости в средах с нарушениями сплошности, которое позволяет найти проницаемость kJ последних по регистрируемому расходу. Проведены испытания изготовленных блочных образцов песчаника и получена зависимость раскрытия межблочных нарушений h от величины нормального напряжения s. Предложена лабораторная установка для фильтрационных испытаний, когда направления сжатия образца и потока флюида совпадают. В результате проведенных экспериментов по фильтрации газа в блочных образцах, подвергающихся нормальному нагружению, установлена эмпирическая зависимость удельной проницаемости нарушений сплошности kJ/h от напряжения s, которая аппроксимируется двухпараметрической дробно-рациональной функцией.
И.В. Шатунов1,2, Г.Г. Кочарян1, А.А. Остапчук1,2 1Институт динамики геосфер им. академика М. А. Садовского РАН, Москва, Россия shatunov.iv@phystech.edu 2Московский физико-технический институт, Долгопрудный, Россия
Ключевые слова: Тектонический разлом, сейсмическое действие взрыва, медленные волны Био, коллоиды, поровое давление, проницаемость, скорость флюида
Страницы: 41-56
Мелкие частицы, транспортируемые флюидами земной коры, способны осаждаться на поверхностях пор и трещин, формируя коллоидные барьеры, которые радикально снижают проницаемость трещиноватой среды. В разломных зонах, жесткость которых сильно отличается от характеристик вмещающих пород, при прохождении сейсмических волн, образуются медленные диффузионные волны Био, распространение которых может вызвать разрушение коллоидных барьеров, увеличение проницаемости, перераспределение порового давления и изменение напряженно-деформированного состояния разлома. Представлены результаты исследования условий, при которых регулярное воздействие сейсмических колебаний от промышленных взрывов может приводить к радикальному изменению проницаемости разломных зон.
Е.Н. Шер
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия ensher@gmail.com
Ключевые слова: Взрыв, горные породы, разрушение, шпуровые заряды, контурное взрывание, численное моделирование
Страницы: 57-66
Разработаны три расчетные модели для оценки поперечного размера магистральной трещины, образующейся при взрыве шпурового заряда при контурном взрывании: численная для расчета равновесной формы и размеров плоской трещины при взрыве шпурового заряда в трехмерной постановке теории упругости и две аналитические модели для оценки поперечного размера трещины от взрыва в плоской и осесимметричной постановках. По этим моделям на примере взрывания в граните шпуровых зарядов аммонита с разной плотностью заряжания проведены расчеты размеров образующихся магистральных трещин. Сравнение численных расчетов с результатами расчетов в плоской и осесимметричной постановках по приближенным аналитическим моделям позволило установить условия, при которых в аналитических расчетах размеры трещин при взрыве шпурового заряда получены с хорошей точностью, что делает их использование перспективным при проектировании буровзрывных работ при контурном взрывании.
М.В. Курленя, Л.А. Рыбалкин, И.М. Сердюк, А.Н. Дробчик, С.В. Сердюков
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия ss3032@yandex.ru
Ключевые слова: Гидравлический разрыв, физическое моделирование, трехосное нагружение, взаимодействие разрыва и трещин, полимер, проппант, противофильтрационный экран, измерение давлений и деформаций, аппаратно-программные средства
Страницы: 67-77
Приведены результаты физического моделирования гидравлического разрыва крупногабаритных цементных кубических моделей в условиях трехосного нагружения. Описаны лабораторная установка, аппаратно-программные средства, методические и технические решения, используемые в экспериментах. Исследованы давления и траектории разрывов, пересекающих ранее созданные трещины, в том числе расклиненные проппантом, заполненные изолирующим полимером. Экспериментально показана возможность контроля гидроразрывов по деформированию близкорасположенного полого включения, имитирующего горную выработку.
Е.В. Захаров
Институт горного дела Севера им. Н. В. Черского СО РАН, Якутск, Россия zaharoff@igds.ysn.ru
Ключевые слова: Поверхностно-активные вещества, удельные энергозатраты, разрушение, диапазон температур, карбонатные породы, известняк, доломит, пористость
Страницы: 78-83
Приведены экспериментально полученные данные о влиянии лауретсульфата натрия и неонола АФ 9-12 на удельную энергоемкость разрушения доломита трубки “Интернациональная” и известняка карьера “Мохсоголлох” при температурах + 20 … - 30 °C. В интервале положительных температур энергоемкость разрушения доломита, обработанного растворами поверхностно-активных веществ, снижается в среднем на 28 %. С переходом к отрицательным температурам наблюдается рост удельных энергозатрат на разрушение образцов доломита при насыщении их растворами поверхностно-активных веществ. При температурах ниже - 10 °С удельная энергоемкость разрушения доломита превышает энергозатраты, полученные при положительной температуре, в 2.3 - 3.1 раза. Показатели разрушения образцов доломита, насыщенных поверхностно-активными веществами, полностью соответствуют параметрам разрушения водонасыщенных образцов. Энергоемкость дробления известняка, обработанного растворами поверхностно-активных веществ, в интервале положительных температур уменьшается на 5 - 10 %, при температурах ниже - 10°С увеличивается на 8 - 15 % по сравнению с воздушно-сухими образцами.
В. Сюнь1,2 1Вуллонгонгский университет, Новый Южный Уэльс, Австралия weixun199022@126.com 2Университет Чанъань, Шаньси, Китай
Ключевые слова: Риск возникновения горного удара, CNN - LSTM, нейронная сеть, рисковый и вероятностный анализ, сочетание микросейсмических показателей и ЭМИ-сигналов
Страницы: 84-97
Выполнена оценка вероятности проявления горных ударов посредством применения нейросетевых моделей, включающих сверточную нейронную сеть с долговременной краткосрочной памятью (CNN - LSTM) в комбинации с алгоритмом оптимизации роя частиц (PSO) в рамках обобщенной регрессионной нейронной сети (GRNN). Разработана архитектура системы глубокого обучения на базе CNN - LSTM, осуществляющая комплексный анализ динамических хаотических параметров горных ударов с последующим количественным распределением и прогнозированием вероятности их возникновения. В качестве входных параметров для прогнозирования использованы метрики микросейсмического мониторинга (суточная кумулятивная микросейсмическая энергия, максимальная суточная микросейсмическая энергия, угловая частота, выпукло-вогнутый радиус), а также характеристики электромагнитного излучения (среднесуточная амплитуда, максимальный суточный импульс). Эффективность применения моделей CNN - LSTM и PSO - GRNN для прогнозирования риска возникновения горных ударов экспериментально подтверждена. Сформулированы методологические основы предиктивной оценки сейсмической активности в горнодобывающих условиях.
Н.С. Батугина1, В.Л. Гаврилов1,2, А.В. Резник2, Е.А. Хоютанов1 1Институт горного дела Севера им. Н. В. Черского СО РАН, Якутск, Россия batuginan@mail.ru 2Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия gvlugorsk@mail.ru
Ключевые слова: Россыпное золото, месторождение, техногенный объект, арктические районы Якутии, запасы, ресурсный потенциал, освоение месторождений, потери металла, ресурсосбережение
Страницы: 98-106
Рассмотрена добыча россыпного золота как важная составляющая социально-экономического развития арктической зоны Дальнего Востока. Изучены особенности строения в криолитозоне целиковых и сформированных после отработки техногенных объектов, являющихся важным ресурсом для пополнения минерально-сырьевой базы отрасли в регионе. Показана целесообразность поэтапной оценки геологического и геотехнологического потенциала россыпных техногенно-целиковых месторождений для последующей ресурсосберегающей отработки выделяемых кластеров. Рассмотрены подходы, которые могут быть использованы при управлении процессами доразведки и добычи на таких объектах для перевода в разряд привлекательных с позиций инвестирования. Сформирована база данных измененных горными работами территорий Усть-Янского района Якутии, построены карты их размещения, изучены условия отработки отдельных объектов.
Л.В. Городилов, В.Г. Кудрявцев, А.Н. Коровин, А.И. Першин
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия gor@misd.ru
Ключевые слова: Гидроударное устройство, рабочий цикл, распределитель, давление задержки, расход, энергия и частота ударов
Страницы: 107-115
Представлены результаты испытаний гидроударного устройства с независимо управляемыми характеристиками: энергией и частотой ударов. Частота ударов регулировалась подаваемым к устройству расходом жидкости, энергия - давлением в начале рабочего цикла. Описано гидроударное устройство и представлены методики измерений характеристик гидроударного устройства, в том числе предударной скорости с помощью оригинального датчика положения бойка, состоящего из двух пар свето- и фотодиодов, располагаемых перед плоскостью соударения бойка с ограничителем (инструментом). В результате испытаний установлено, что при помощи регулировок частоту устройства можно изменять в 4 раза, энергию - в 5 раз, ударную мощность - в 20 раз. Приведены экспериментальные осциллограммы динамических характеристик рабочих циклов и зависимости интегральных выходных характеристик от давления начала цикла и расхода подаваемого к устройству жидкости. Разработан экспериментально-аналитический метод оценки предударной скорости бойка на основе применения теоремы об изменении кинетической энергии материальной точки.
Б.Б. Данилов, А.А. Речкин
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Новосибирск, Россия bbdanilov@mail.ru
Ключевые слова: Пневматические ударные машины, упругий клапан, компьютерная модель, имитационная модель, связанная задача, вычислительная гидрогазодинамика
Страницы: 116-123
Обоснована имитационная модель пневматического ударного механизма, в котором воздухораспределительным элементом является эластичный клапан. Смоделирован рабочий цикл пневматической ударной машины с эластичным клапаном методом взаимодействия “флюид - твердое тело”. При сравнении полученных результатов с результатами одномерного имитационного моделирования показано, что предложенная модель предпочтительна для данной мультифизической задачи. Определены параметры упругого клапана, при которых он выполняет свою функцию герметизации камеры обратного хода и обеспечивает работу ударного механизма. Найдены зависимости основных физических параметров воздуха в ударной машине на протяжении всего рабочего цикла, а также перемещений и скорости бойка от времени. Оценены перспективы применения предложенного метода при проектировании и исследовании ударных машин.
Наш сайт использует куки. Продолжая им пользоваться, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности. Подробнее
