Главная – Журналы – Поиск по журналам

Выполнено одноосное сжатие комбинированных угольно-породных образцов с тремя различными значениями относительного коэффициента прочности при четырех значениях скорости нагружения с целью определения влияния указанных параметров на механические свойства образцов. Относительный коэффициент прочности λ представляет собой отношение прочности на сжатие породы к соответствующей прочности угля. Показано, что при изменении скорости нагружения на механические свойства оказывает влияние как более прочный, так и менее прочный компоненты образца. Пиковое напряжение и модуль упругости в основном определяются менее прочным компонентом, а пиковая деформация - обоими компонентами. Соотношение между пиковой деформацией и скоростью нагружения зависит от прочности менее прочной составляющей. На соотношение между механическими свойствами и относительным коэффициентом прочности λ скорость нагружения не влияет. Менее прочный компонент в комбинированном образце угля и породы является основным разрушающимся элементом, и чем больше значение λ, тем более выражено разрушение этого компонента. При увеличении λ характер разрушения изменяется от разрушения обоих компонентов к разрушению только менее прочного.

Изучено распространение P-волн в блочном массиве горных пород, составленном из элементов с разрывными нарушениями в поперечном и продольном направлениях. Анализировались скорость продольной волны, ускорения блоков, кинетическая энергия, смещения и частотно-временные зависимости. Установлено, что при нарушениях блочной структуры скорость продольной волны уменьшается, время вступления отклика по ускорениям увеличивается, максимальное ускорение и кинетическая энергия снижаются. При поперечном разрушении блоков их ускорение и кинетическая энергия уменьшаются в окрестности зоны разрушения в бόльшей степени, чем при продольном. При поперечном разрушении доминантная частота ускорения и кинетическая энергия в окрестности зоны разрушения имеют пониженные значения, доминантная частота смещения - повышенное. При продольном разрушении наблюдается задержка во времени вступления доминантных частот отклика блочной модели среды на динамические воздействия в зоне, удаленной от места нарушения структуры.

Исследован механизм разрушения корней ивы в засушливых и полузасушливых регионах Китая. Методом акустической эмиссии проанализировано разрушение корня при его растяжении. Фрактальная размерность сечения разрыва корня рассчитана с помощью технологии обработки цифровых изображений. Показано, что прочность на растяжение и предельное удлинение корня уменьшаются с увеличением его диаметра. Выявлено, что при увеличении диаметра корня прочность на сдвиг уменьшается. Акустическая эмиссия позволяет не только количественно описать характер разрушения корня, но и определить его критическое удлинение, когда корень перестает воспринимать нагрузку. Предложены оптимальные глубины ведения горных работ, позволяющие снизить деформацию поверхности, избежать повреждения корневой системы и сохранить растительность на поверхности.

Для прогнозирования развития и местоположения разделительной трещины в условиях очистного забоя 8006 угольной шахты на севере Китая представлен расчет напряжений на границах литологического раздела породных слоев исходя из принципа составной балки. С помощью сети оптоволоконных датчиков осуществлен мониторинг слоистых толщ пород, склонных к осадке. Полученные результаты испытаний с высокой точностью отражают характеристики деформаций налегающих пород в поле измерений и представляют теоретические основы для практических рекомендаций по применению тампонажа налегающих пород в рассматриваемой угольной шахте. Результаты исследований показали, что при полной отработке угольного пласта на вертикальном расстоянии 265 м от его кровли образуется разделительная трещина между слоями крупнозернистого песчаника и аргиллита. Цементация, или тампонаж, в таких случаях является эффективным способом укрепления подобных разделительных трещин.

На основе исследований механизмов деформирования оснований тоннелей, построенных в наклонно-слоистых породных массивах, предложены ограничения и требования к совершенствованию конструкций тоннелей для высокоскоростных поездов Китая. Разработана физическая модель основания, проведены эксперименты и определено взаимодействие среды с элементами тоннелей при разных условиях нагружения. С помощью численного моделирования исследовано влияние кривизны обратного свода обделки тоннелей на деформации основания тоннеля и установлена эффективность углубления обратного свода на деформации подстилающего пространства основания тоннеля. Представлена система контроля и противодействия деформационным нарушениям оснований тоннелей, расположенных в наклонно-слоистых породах.

Предложен метод предотвращения выброса угля на основе использования энергопоглощающей способности крепи. Спроектирована специальная энергопоглощающая гидравлическая горная крепь арочного типа для круговых и арочных выработок, состоящая из трех элементов и рассчитанная на некоторую пороговую нагрузку, при превышении которой крепь осуществляет смещение, соответствующее деформации породы, что сопровождается быстрым поглощением ударной энергии. Испытано два энергопоглощающих элемента и показано, что предел текучести односекционного противоударного элемента составляет 1840 кН, при сжатии его на 100 мм поглощается 180 кДж энергии. Средний предел текучести двухсекционного противоударного элемента составил 2460 кН, поглощение энергии при сжатии на 100 мм - 410 кДж. Оба элемента с общей энергопоглощающей способностью более 700 кДж использованы в энергопоглощающей гидравлической крепи арочного типа, установленной на действующей шахте.

Методом георадиолокации исследованы бетонные конструкции на наличие дефектов в виде внутренних слоев. Выявлены зависимости изменения модуля коэффициента отражения сигнала георадара от вариации толщины слоя и электромагнитных свойств заполняющего материала (песок, влажный песок или воздух). В основу экспериментальных и численных исследований положен метод peak-to-peak amplitudes ratio, который позволил определить коэффициенты Френеля для верхней и нижней границ слоя. Минимальная толщина слоя, которую удалось зафиксировать с помощью георадара, составила 2 мм.

Рассмотрена задача изучения сдвижений и деформаций земной поверхности месторождения “Алмаз-Жемчужина” геодезическими методами. Исходной информацией для оценки параметров и закономерностей формирования напряженно-деформированного состояния послужили наблюдения за современными геодинамическими движениями, выполненные на геодезических знаках технологиями спутниковой геодезии GPS/ГЛОНАСС. Предложенный научный подход и методические положения применения результатов исследования трендовых и цикличных геодинамических движений позволили определить параметры природного напряженно-деформированного состояния массива горных пород и районировать территорию по уровню их проявления.

Для исследования факторов, определяющих риск горного удара в подземных выработках, выполнено одноосное нагружение образцов угля при различных температурных условиях. Рассмотрены параметры высвобождения энергии нагретого угля, изменение физико-химических свойств, характер образования трещин при различных нагрузках. Рассчитаны и проанализированы изменения термомеханического состояния образцов угля и выявлены критические условия для системы “уголь - порода” при нагреве. Изучение параметров высвобождения энергии угля при увеличении температуры позволит заложить теоретические основы для комплексного контроля за динамическими событиями и для предотвращения катастроф в глубоких угольных шахтах.

Разработана экспериментальная установка для определения энергопоглощения при испытании образцов угля на ударное сжатие. Получена корреляционная зависимость между удельным объемом скважины в образце и уровнем поглощения их энергии. Установлено, что изменение расположения двух-трех скважин в образце оказывает малое влияние на уровень поглощения энергии. Выявлено, что в пробуренном образце за счет концентрации напряжений вокруг скважин образуется большое количество микротрещин. При этом трещины в образцах с несколькими скважинами соединяются друг с другом, преобразуя энергию удара в разрушение и повышая способность угля к энергопоглощению.