Главная | Новости | Аналитика | Служба поддержки | Контакты | О нас

ПАРТНЕРЫ Горнодобывающие предприятия Научно-исследовательские институты Учебные заведения Общественные организации Фонд ученых Украины Дн-ский гор. совет молодых ученых СОТРУДНИЧЕСТВО Информационное Исследовательское Методички Учебники Журналы Авторефераты

СОБЫТИЯ


образовательные

научные производственные

КОНКУРСЫ


гранты стипендии премии награды

призы программы обмены студии

тренинги стажировки летние школы

ФОТОГАЛЕРЕИ


научно-образовательные и горнодобывающие центры Украины

КОНТАКТЫ


koordinator_rudana
analitik_rudana
tehnolog_rudana
consultant_ua
gemmolog_rudana
innovacii_rudana
filolog_rudana
secretar_rudana


ПРОГРАММЫ

ССЫЛКИ


??????? ??????????? ??????? «??????»

Главная   

Образовательно-научно-производственный портал «Рудана»

Постановка промышленных экспериментов

О.Е. Хоменко

автор: Олег Хоменко

Копай глуюже!

Исследование напряженности горных пород основываются на определении абсолютных значений напряжений или ограничивася качественной оценкой их уровня и изменения во времени. Для исследования напряженного состояния применяются 3 вида методов. Первые базирующихся на измерении деформаций и расчете по ним напряжений по формулам теории упругости. Это методы разгрузки, измерения деформаций скважин, компенсационной нагрузки. Вторые основываются на измерении давлений в устанавливаемых на объекте приборах и определении по ним напряжений расчетом или на основании тарировки. Это методы разности давлений и упругих включений. Третьи определеляют ряд физических характеристик массива горных пород геофизическими методами и расчете по ним напряжений с помощью различных корреляционных зависимостей. Это акустический, ультразвуковой и радиометрический методы.

 

Метод разгрузки основан на использовании характеристик упругого восстановления формы элемента породы при искусственном отделении его от массива. Этот метод может применяться для пород достаточной прочности, сохраняющих форму элемента после нарушения его связи с массивом и обладающих упругими свойствами. Недостатками метода разгрузки является низкая надежность определения напряжений, которая в значительной степени зависит от обоснованности принятых значений модуля упругости и коэффициента Пуассона. Для определения напряжений на поверхности горных выработок также может быть использован метод частичной разгрузки. Сущность его заключается в том, что на площадке стенки или кровли выработки бурят скважины малого диаметра в нормальном направлении к площадке. В результате бурения скважины изменяется напряженное состояние пород в непосредственной близости от скважины и при измерении деформации горных пород, представляется возможным приближенно определить значения действовавших до бурения скважины напряжений.

 

Метод компенсационной нагрузки основан на восстановлении упругой деформации частично разгруженного массива при повторном его нагружении давильным устройством. Определение напряжений производится в коротких шпурах, в которых закрепляются реперы и устанавливаются приборы для измерения деформаций. Затем образуется щель, которая разгружает от напряжений исследуемую область пород. В щели устанавливаются давильные устройства. Давление домкрата повышается до тех пор, пока отсчеты по приборам не станут равными исходным. Величина удельного давления, соответствующая этому моменту, считается равной действующему напряжению в массиве в направлении, нормальном к плоскости щели. Существенными недостатками метода является большая трудоемкость и невозможность применения в глубине массива. Кроме того, он не может использоваться в том случае, когда при образовании щели возникают и неупругие деформации. В этом случае, как правило, величина удельного давления, создаваемая гидродомкратами, обеспечивающая погашение возникшей неупругой деформации, будет значительно превышать начальное напряженное состояние массива.

 

Метод разности давлений основан на создании внутри массива горных пород специальным гидравлическим баллоном, помещенным в скважине, принудительного давления определенной величины. Это давление принимается за начальное. При изменении напряженного состояния массива скважина деформируется и в баллоне изменяется давление жидкости, которое регистрируется манометром. Разность между измеренным давлением и начальным будет характеризовать степень изменения напряжений в исследуемом участке массива. Метод разности давлений позволяет по измеренным величинам судить об изменении напряженного состояния исследуемого массива как во времени, так и в пространстве.

 

Метод упругих включений основан на установке в исследуемый объект (породу, крепь) фотоупругих датчиков с помощью специального клея и оценке напряжений в нем путем изучения напряженного состояния самого датчика. В основном применяются датчики в форме сплошного диска или диска с центральным отверстием. Они могут изготовляться из органического стекла и отвержденных эпоксидных смол. При длительных исследованиях применяют обычно датчики из оптического стекла, так как в органических материалах прояв¬ляется механическая и оптическая релаксация.

 

Метод буровых скважин основан на измерении деформации скважин, пробуренных в массиве пород в ее поперечном и продольном направлениях с использованием специальных приборов – деформометров. Переход от измеренных деформаций диаметра скважины к изменениям напряжений в массиве осуществляется по формулам теории упругости для различных видов напряженного состояния горных пород или посредством лабораторной тарировки.

 

Акустический метод основан на использовании способности большинства горных пород генерировать упругие звуковые импульсы микроразрушений при изменении напряженного состояния массива. Основным критерием при этом методе исследований является число возникающих в массиве упругих звуковых импульсов в единицу времени (шумность) и их изменение во времени. Упругие звуковые импульсы, возникающие в горном массиве, регистрируются с помощью акустической (звукометрической) аппаратуры. Акустический метод широко используется при исследованиях устойчивости боковых пород, а также для прогнозирования горных ударов, внезапных выбросов угля и газа и разработку мероприятий по их предотвращению.

 

Ультразвуковой метод основан на зависимости скорости упругих волн в массиве горных пород от действующих в нем напряжений. С увеличением напряжений скорость упругих волн, прошедших через исследуемый массив, возрастает, а при их снижении напряжения, особенно в стадии разрушения массива, резко падают. Зависимость между скоростью распространения волн в горных породах и напряжением в них устанавливается в лабораторных, условиях на образцах породы, взятых из изучаемого массива, или в шахтных условиях – с применением давильных устройств. Методика исследований ультразвуковым методом заключается в бурении скважин на необходимую глубину с установкой в них излучателя и приемника ультразвуковых колебаний на определенном расстоянии друг от друга. На этой базе определяются скорости прохождения ультразвукового импульса, а по ним судят об уровне напряженного состояния. Число и направление буровых скважин определяется целью решаемых задач.

 

Электрометрический метод основан на зависимости удельного электрического сопротивления и электропроводности некоторых горных пород от действующих в них напряжений. Методика исследований с помощью этого метода сводится к бурению скважины, в которую помещаются электроды – каротажный снаряд. При передвижении электродов производится измерение удельного электрического сопротивления пород на базе между электродами и по изменению его с помощью установленных корреляционных связей судят об изменении напряженного состояния массива. Недостатком электрометрического метода является необходимость выполнения широких экспериментальных исследований по оценке области применения и дальнейшему совершенствованию методики и технических средств.

 

Радиометрический метод реализует измерение напряжений в массиве горных пород при использовании явленияуменьшения интенсивности потока гамма-лучей после прохождения их через исследуемый массив пород с изменением напряженного состояния. При измерениях напряжения этим методом в скважину вводят измерительный зонд, который имеет источник гамма-излучения и приемник, расположенные на определенной базе. На этой базе определяется интенсивность потока. Полученная интенсивность сопоставляется с тарировочной кривой для данных пород и оценивается напряженное состояние. Радиометрический метод находится пока в стадии разработки и применяется ограниченно.

 

Кроме рассмотренных, для относительной оценки напряженного состояния горных пород в массиве применяются: метод, основанный на документации степени разрушения кернов при бурении скважин; метод, основанный на изменении усилий вдавливания штампа в стенки или торец скважины; методы, основанные на оценке выхода и крупности выбуриваемого штыба, на изменении усилия подачи при бурении скважин и на изменении сечения скважины с удалением от ее устья.

 

Закономерности деформирования и разрушения массива пород, возникающие в результате проведения горных выработок, включает в себя измерения: относительных смещений (конвергенции) кровли и почвы, а также боков выработок; относительных смещений элементов массива пород на разном удалении от выработок; деформаций рудной залежи в точках, различно расположенных относительно выработок; смещений точек массива в зависимости от расположения их относительно границ выработок; разрушений и расслоений пород вокруг выработок; контуров обрушений пород в выработке; сдвижений и обрушений толщи пород и земной поверхности.

 

При проведении этих измерений применяются следующие методы. Измерения относительных смещений кровли и почвы, а также боков подготовительной или капитальной выработки обычно осуществляются с помощью металлических телескопических стоек или специальных приборов для дистанционных измерений. Измерения проводятся между парами реперов, заложенных на поверхности выработки. Абсолютные смещения почвы и кровли определяются посредством геометрического нивелирования маркшейдерскими инструментами. Нивелирные хода прокладываются от реперов, расположенных вне областей влияния выработок.

 

Относительные смещения массива пород на разных удалениях от выработок измеряются с помощью глубинных реперов с жесткими штоками (штангами) или глубинных реперов с проволочной связью, закладываемых в скважины. В одной скважине обычно закладывают несколько реперов. Смещения определяются относительно глубинного репера, который заложен вне зоны влияния горной выработки или относительно репера в выработке или на земной поверхности, смещения которых могут быть определены другими способами, ткими как геометрическое нивелирование.

 

Деформации рудной залежи по нормали к контактам в точках, различно расположенных относительно выработки, измеряются в подготовительных выработках или методом глубинных реперов из специально проводимых для этого выработок. Снважины для глубинных реперов бурят в нормальном к поверхности кровли направлении. Бурение скважин и закладка в них глубинных реперов должны производиться из специально пройденной опережающей выработки, что позволяет изучить начальную стадию процессов деформирования и разрушения массива. Расположение реперов по глубине скважин устанавливается с учетом результатов детального изучения геологического строения пород кровли. При соответствующих условиях определения смещений глубинных реперов также могут производиться с помощью гидростатического нивелирования. На основе измерений методом глубинных реперов можно лишь при достаточной изученности слоистости пород кровли приближенно судить о местах и величинах нарушений и расслоений пород.

 

Для надежного определения мест и ширины трещин расслоения может быть рекомендован метод, сущность которого заключается в том, что стенки пробуренной в кровле камеры скважины покрывают тонким слоем цементного раствора путем набрызга или промазывания. Цементное покрытие толщиной около 1 мм после твердения служит надежным индикатором трещин расслоения, появляющихся при деформировании пород кровли. Местоположение и ширина раскрытия трещин, образовавшихся при расслоении пород, определяются с помощью оптического прибора, которым можно осматривать скважину на глубину до 7,5 м и определять трещины с точностью до 0,1 мм.

 

Для изучения расслоений и мест разрушений пород используется также ультразвуковой каротаж скважин. Этот метод позволяет устанавливать не только раскрытие трещин, но и места нарушения сплошности пород. Для изучения процесса разрушения на контуре выработок: применяются следующие методы: смотровых скважин с применением оптических приборов, акустический (звукометрический), ультразвуковой и других. Особое внимание при этом должно уделяться проведению периодического осмотра целиков и кровли камер для выявления их видимых нарушений. Выявленные в процессе периодических обследований участки видимых разрушений целиков и обрушений кровли могут быть засняты с помощью специальных тахометров, позволяющих вести съемку с безопасных мест.

 

Процесс сдвижения и обрушения толщи пород и земной поверхности изучается посредством постановки инструментальных наблюдений в подземных выработках, на земной поверхности и с помощью глубинных реперов, заложенных в скважинах, пробуренных с поверхности или из подземных выработок. Во многих горно-геомеханических процессах, например, при взрывных работах, внезапных выбросах угля или газа, горных ударах, обвалах, обрушениях и тому подобное, изменения напряженного состояния массива и его деформации, смещения и разрушения происходят скачкообразно за очень короткое время: от секунд до малых долей секунд и даже миллисекунд.

Что? Где? Когда?

ПОСЛЕ  ЭТОГО  ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ  РАЗРАБОТКА  РЕКОМЕНДАЦИЙ  К  ВНЕДРЕНИЮ

Сделать стартовой
Добавить в избранное
Поиск по порталу
Поиск по заглавиям, описаниям, ключевым словам страниц
Поиск по заглавиям, описаниям, ключевым словам и телу страниц
Новости

07.11.12
Пополнение библиотеки портала «Рудана»
Вышло из печати новое учебное пособие (Физико-химическая геотехнология / Н.М. Табаченко, А.Б. Владыко, О.Е. Хоменко, Д.В. Мальцев – Д.: НГУ, 2012. – 310 с.). Рецензентами выступили М.С. Четверик, доктор технических наук, старший научный сотрудник, профессор, заведующий отделом геомеханических основ разработки месторождений ИГТМ им. Н.С. Полякова НАН Украины и В.В. Цариковский, доктор технических наук, старший научный сотрудник, заведующий отделом подземных горных работ и геомеханики ГП «Научно-исследовательский горнорудный институт».


Аналитика

Ю. Пихновская
Напряги извилины
Кризис подарил украинскому государству шанс выстроить эффективную систему финансирования высшей школы: поддерживать деньгами не вузы, а студентов.



Ответы на Ваши вопросы
Будьте в курсе всех новинок портала
Подпишитесь на рассылку
E-mail:
  Подписаться
Сообщить о неточностях
на сайте

??????? ??????????? ??????? «??????»

?????????????? ??????????
???????????? «?????? ???????»

Контактные лица по проекту:

Олег, e-mail: koordin@rudana.in.ua

Наталья, e-mail: romah-v@mail.ru

Page Rank Icon Rambler's Top100
Дизайн и поддержка: http://inter-biz.info/
Программирование: Пуляев Ю.А.