Главная – Журналы – Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых 1999 номер 6

Приведены результаты исследования пластического деформирования титанового сплава, имеющего первоначально анизотропные упругие механические характеристики. Определена граница применимости классических теорий пластичности для сложных нагружений. Построена паспортная зависимость в обобщенных координатах “главное касательное напряжение – деформация главного сдвига”.

Представлены результаты физического моделирования, позволяющие ответить на вопрос: имеются ли основания для ранее высказанной М. В. Курленей и В. Н. Опариным гипотезы о том, что на стадиях предразрушения очаговые зоны горных ударов, землетрясений и других динамических событий уподобляются своеобразной “геомеханической лазерной системе”, т.е. акустически активной среде, способной к когерентному излучению сейсмической энергии. В этой связи вопросы о возможной согласованности формирования акустических сигналов в структурных элементах блочных сред как по частотному спектру, так и по фазовой составляющей, являются ключевыми. В существующих подходах к анализу механизмов очаговых зон динамического проявления горного давления, как правило, пренебрегается тем обстоятельством, что квазистатические процессы накопления упругой энергии в формирующихся очаговых зонах всегда идут на акустическом фоне (от естественных микросейсмов и до сложных волновых явлений, сопровождающих импульсные сейсмические воздействия от удаленных землетрясений, взрывов и т.п.). Учитывая открытый в Институте горного дела СО РАН эффект аномально низкого трения в блочных средах, вид напряженно-деформированного состояния в геоблоках и амплитудно-периодные характеристики “сейсмического фона” могут иметь решающее значение для реализации динамического события. Поэтому возникает естественный вопрос: что происходит, например, c регулярными по частоте, микросейсмами или акустическими волновыми пакетами в очаговых зонах будущих динамических событий в зависимости от уровня господствующих там напряжений. В работе рассматриваются данные эксперимента, касающегося одного из наиболее простых случаев, когда очаговая зона моделируется совокупностью однородных блоков с концентратором напряжений в виде цилиндрической полости (“плоская” модель), а квазистатический процесс внешнего нагружения – одноосным сжатием от пресса со слабым боковым отпором. Причем “акустический фон” задается на периферийном блоке модели в монохроматическом режиме. Эта модель имеет прямое отношение и к проблеме акустического контроля предельных состояний пород вокруг подземных выработок. Доказано, что на стадиях предразрушения модели имеет место не только схождение резонансных частот по системе блоков, но и усиление амплитуды гармонических сигналов за счет перехода накопленной упругой энергии структурных элементов в энергию акустических сигналов. При этом нарушается закон степенного затухания гармонических сигналов от источника излучения, а модель из геоматериалов превращается в акустически активную среду, работающую как своеобразная “геомеханическая лазерная система”.

На основании результатов теоретических и экспериментальных исследований амплитуды электромагнитного сигнала, генерируемого при ударном возбуждении образцами песчаника с различной пористостью, показано, что с увеличением как пористости, так и влажности амплитуда уменьшается по закону, близкому к экспоненциальному.

В качестве классификационного признака для оценки устойчивости пород при проходке выработки предложена экспериментально установленная корреляция скорости смещения контура и времени ее стояния без крепи. Метод позволяет выделить классы неустойчивых и весьма неустойчивых пород среди многообразия горнотехнических условий в проходческом забое, чтобы принять меры для соответствующего крепления (упрочнения) выработки.

Приведены исследования технологических операций по подготовке блоков к отработке системой этажного принудительного обрушения. Дана оценка напряженно-деформированного состояния массива и обоснован критерий удароопасности месторождения, в качестве которого принято отношение сейсмической энергии, накопленной в массиве горных пород, к потенциальной, заключенной во взрыве заряда.

Экспериментально обоснована эффективность инфракрасной радиометрии как источника информации об изменениях напряженного состояния горных пород. Опыты проводились в условиях импульсных воздействий. Обработка синхронизированных записей механического состояния образца и соответствующих вариаций интенсивности теплового потока с его поверхности показывает достоверность фиксации “скачков” напряжений и оценок их величин по радиометрическим данным.

Рассмотрен основанный на формуле Сомильяны интегральный способ установления модулей упругой среды, когда на поверхности тела заданы переопределенные условия, т. е. векторы p – нагрузки и u – перемещения. Коэффициенты находятся из решения нелинейных алгебраических уравнений. Предложенный подход обобщается на случай квазиоднородного тела.

Предложен новый принцип создания аварийных устройств защиты гидростоек механизированных крепей от динамических нагрузок, позволяющий использовать инерционность движущихся запирающих частей для быстрой разгерметизации поршневой полости при ударе. Рассмотрены результаты стендовых испытаний.

Приведены результаты экспериментальных исследований по акустической интенсификации притока природного газа из скважин. Во время обработки пласта для повышения его производительности источником энергии служит сам газовый пласт. Восходящий по обсадной колонке поток газа вызывает автоколебания ударников, подвешенных в зоне перфорации.

Приведены технологические схемы спиральной разработки алмазных месторождений, близких по форме к телам вращения, а также их периферийных частей. Предложены средства отбойки кимберлита с использованием гидроударных узлов, технология закладки выработанного пространства при отработке кимберлитовых трубок механизированными крепями в восходящем порядке и двухстадийном уплотнении закладочного материала.

Представлены результаты исследований закономерностей взаимного расположения разделителей, обеспечивающих многократное деление потока. Рассмотрено их влияние на скорости истечения сыпучего материала. Ставится задача управления общей фигурой выпуска, формирующейся при слиянии потоков, и извлечения руды из-под обрушенных пород в очистном пространстве различной конфигурации с минимальными потерями и разубоживанием.

Предлагается модель открытой выемки наклонных пластовых месторождений с совместным использованием продольной и поперечной систем разработки. Оценивается влияние очередности формирования карьерного поля на режим горных работ и приводятся рекомендации по его стабилизации.

Для решения комплекса горно-геометрических задач в пространственной постановке применяются триангуляционные модели разделительных поверхностей, отличающиеся от известных исключением требований на равномерность опорной сети и использованием структурообразующих элементов месторождений: плоскостей тектонических нарушений, границ геологических блоков и др. Сформулирована задача оценки мест расположения полей разрезов в их конечных контурах, а также в динамике разработки. Изложены алгоритмы выполнения основных графических и аналитических операций в трехмерном пространстве, в том числе диалоговых. Традиционные параметры анализа режима горных работ дополнены новыми: количеством физически необходимой работы на перемещение горной массы средствами транспорта и перевалку вскрыши драглайнами, определяемыми для каждого этапа отработки.

Показано, что наиболее эффективным для очистки высокоцветных вод является применение оксихлорида алюминия Al₂ (OH)₅Cl. Установлено: интенсивность смешения данного коагулянта с водой в диспергаторе оказывает определяющее влияние на стадии механизма адсорбции – дестабилизации в области рН 5.0–6.5 и позволяет интенсифицировать процесс в десятки, сотни раз и сократить расход реагента на 30–40 %.

Экспериментально показано, что сорбционная способность брусита по отношению к металлам в монорастворах и при совместном их присутствии неодинакова и увеличивается в ряду: Mn < Ni < Co < Cd < Zn < Cu. На основе изучения ИК-спектров и рентгенограмм получены данные о характере взаимодействия ионов металлов с поверхностью сорбента.