Булат А.Ф., Скипочка С.И., Пилипенко Ю.Н., Дякун Р.А. Научно-методический базис спектрально-акустического контроля состояния флюидонасыщенного углепородного массива

НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ БАЗИС СПЕКТРАЛЬНО-АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ФЛЮИДОНАСЫЩЕННОГО УГЛЕПОРОДНОГО МАССИВА

Булат А.Ф., Скипочка С.И., Пилипенко Ю.Н., Дякун Р.А.

Булат А.Ф., академик НАН Украины, д-р техн. наук, профессор,

Скипочка С.И., д-р техн. наук, профессор,

Пилипенко Ю.Н., канд. техн. наук, ст. науч. сотр.,

Дякун Р.А., канд. техн. наук

(ИГТМ НАН Украины)

Аннотация. Предмет исследований – методология контроля свойств и состояния углепородного массива. Цель работы – теоретико-экспериментальное обоснование акусто-эмиссионного метода контроля массива. Изложены элементы теории акусто-эмиссионного контроля, методика, устройства и результаты экспериментальных исследований предельно-напряженных флюидонасыщенных пород. Приведены способы изучения и интерпретации результатов геофизических наблюдений дезинтеграции флюидонасыщениых геоматериалов в сложном напряженном состоянии, базирующиеся на положениях теории линий скольжения. Описаны подходы к решению задачи о напряженно-деформированном состоянии флюидонасыщенного угольного пласта на основе коэффициентов автокорреляции между протекающими во времени сейсмоакустическими событиями. Дано экспериментальное обоснование методов комплексного контроля с определением уровня дезинтеграции Фурье-оценкой амплитудно-частотных и амплитудно-временных спектров.

Ключевые слова: массив горных пород, флюиды, разрушение, сейсмоакустика, спектр.

Анотація. Предмет досліджень – методологія контролю властивостей і стану вуглепородного масиву. Мета роботи – теоретико-експериментальне обґрунтування акусто-емісійного методу контролю масиву. Викладено елементи теорії акусто-емісійного контролю, методика, прилади та результати експериментальних досліджень гранично-напружених  флюїдонасичених порід. Наведено способи вивчення та інтерпретації результатів геофізичних спостережень дезінтеграції флюїдонасичених геоматеріалів в складному напруженому стані, що базуються на положеннях теорії ліній ковзання. Описано підходи до вирішення задачі про напружено-деформований стан флюїдонасиченого вугільного пласта шляхом встановлення коефіцієнтів автокореляції між тимчасовими сейсмоакустичними подіями. Дано експериментальне обґрунтування методів комплексного контролю з визначенням рівня дезінтеграції Фур'є-оцінкою амплітудно-частотних і амплітудно-часових спектрів.

Ключові слова: масив гірських порід, флюїди, руйнування, сейсмоакустика, спектр.

 Abstract. Subject of the research is a methodology for state and properties control of coal rock. Objective of the research is theoretical and experimental substantiation for acoustic-emission massif state control. Elements of acoustic-emission control theory, methodology, means and experiments results of fluid-saturated geomaterials under complex stress state are given. Interpretation of the results of geophysical observations destruction geomaterial theory is based on the provisions of the slip lines . Possible ways to solve the problem of the stress-strain state of fluid-saturated coal seam by setting the autocorrelation coefficients between seismoacoustic events were described. The experimental validation of complex control methods with Fourier disintegration level determination - amplitude-frequency and amplitude-time spectra evaluation were given.

Keywords: rock massif, fluids, destruction, seismoacoustics, spectrum.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Метаногенерация в угольных пластах / А.Ф. Булат, С.И. Скипочка, Т.А. Паламарчук, В.А. Анциферов – Днепропетровск: Лира ЛТД, 2010. – 328 с.

 2. Методические рекомендации по геофизическому контролю и диагностике геомеханического состояния подземных геотехнических систем угольных шахт / А.Ф. Булат, Б.М. Усаченко, С.И. Скипочка [и др.]. – Днепропетровск-Донецк: ВИК, 2009. – 80 с.

3. Локализация очагов аккумулирования метана в угольном пласте сейсмическим методом / М.В. Курленя, А.С. Сердюков, С.В. Сердюков, В.А. Чеверда // ФТПРПИ. – 2010. - № 6. - С. 37-47.

4. Анциферов, А.В. Теория и практика шахтной сейсморазведки / А.В. Анциферов. – Донецк: ООО «Алан», 2003. – 312 с.

5. Numerical investigation of coal and gas outbursts in underground collieries / T. Xu, C.A. Tang, T.H. Yang [and others] // International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences. – № 4. – 2006. – Рp. 905-919.

6. Разин, А.В. Об излучении волн Стонели нормальным к границе газ – твердое тело гармоническим силовым источником / А.В. Разин // Изв. АН СССР. Физика Земли. – 1991. - №12. – С. 100-104.

7. Виноградов, В.В. Геомеханика управления состоянием массива вблизи горных выработок / В.В. Виноградов. – К.: Наук. думка, 1990. – 192 с

8. Николаевский, В.Н. Геомеханика и флюидодинамика / В.Н. Николаевский. – М.: Недра, 1996. – 447 с.

9. Permeability characterization of the Soult and Ogachi large-scale reservoir using induced microseismicity / K. Oset, M. Ptak, P, Mazik, S. Chmielarz // Geophysics. – № 67 (1). – 2002. – Рp.204-211.

REFERENCES

1. Bulat, A.F., Skipochka, S.I., Palamarchuk, T.A. and Antsiferov, V.A. (2010), Metanogeneracia v ugolnyh plastah [Methane generation in coal seams],Lira, Dnepropetrovsk, Ukraine.

2. Bulat, A.F., Usachenko, B.M., Skipochka, S.I. [and others] (2009), Metodicheskiye rekomendatsiyi po geofizicheskomu kontrolu i diagnostike geomehanicheskogo sostoyaniya podzemnyh goetehnicheskyh sistem ugolnyh shaht [Methodical recommendations about geophysical control and diagnostics of geomechanical state of underground geotechnical system of coal mines], VIK, Donetsk-Dnepropetrovsk, Ukraine.

3. Kurlenya, M.V., Serdyukov, A.S., Serdyukov, S.V. and Cheverda, V.A. (2010), Localization of methane accumulation centers in coal seam by seismic method, FTPRPI, no. 6., pp. 37-47.

4. Antsiferov, A.V. (2003), Teoriya i praktika shahtnoy seismorazvedky [Theory and practice of mine seismic exploration], “Alan” Ltd, Donetsk, Ukraine.

5. Xu, T., Tang, C.A. and Yang, T.H. (2006), «Numerical investigation of coal and gas outbursts in underground collieries», International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, no. 4, pp. 905-919.

6. Razin, A.V. (1991), «On the radiation of Stonely waves normal to the gas-solid interface by a harmonic force source», News AS of USSR. Physics of the Earth, no. 12, pp. 100-104.

7. Vinogradov, V.V. (1989), Geomehanika upravleniya sostoyaniyem massiva vblizi gornykh vyrabotok [Geomechanic of control by the state of array near the rock making], Naukova dumka, Kiev, Ukraine.

8. Nikolaevskiy, V.N. (1996), Geomehanika i fluidodinamika [Geomechanics and fluidodynamics], Nedra, Moscow, Russia.

9. Oset, K., Ptak, M., Mazik, P. and Chmielarz, S. (2002), Permeability characterization of the Soult and Ogachi large-scale reservoir using induced microseismisity, Geophysics, no. 67 (1), pp.204-211.

__________________________________

Об авторах

Булат Анатолий Федорович, академик Национальной академии наук Украины, доктор технических наук, профессор, директор института, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАНУ), Днепр, Украина, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Скипочка Сергей Иванович, доктор технических наук, профессор, заведующий отделом механики горных пород, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепр, Украина, skipochka Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Пилипенко Юрий Николаевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, старший научный сотрудник в отделе проблем разработки месторождений на больших глубинах, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепр, Украина, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Дякун Роман Анатольевич, кандидат технических наук, научный сотрудник в отделе управления динамическими проявлениями горного давления, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепр, Украина, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

About the authors

Bulat Anatoly Fedorovich, Academician of the National Academy of Science of Ukraine, Doctor of Technical Sciences (D. Sc), Professor, Director of the Institute, M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the National Academy of Science of Ukraine (IGTM, NASU), Dnepropetrovsk, Ukraine, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Skipochka Sergey Ivanovich, Doctor of Technical Sciences (D. Sc), Professor, Head of Rock Mechanics Department, M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the National Academy of Science of Ukraine (IGTM, NASU), Dnepropetrovsk, Ukraine, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Pilipenko Jury  Nikolayevich, Candidate of Technical Sciences (Ph.D), Senior Researcher, Senior Researcher in Department of Mineral Mining at Great Depths M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the National Academy of Science of Ukraine (IGTM, NASU), Dnepropetrovsk, Ukraine, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Dyakun Roman A., Candidate of Technical Sciences (Ph.D.), Researcher in the Department of Pressure Dynamic Control in Rocks, M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the National Academy of Sciences of Ukraine (NASU IGTM), Dnepr, Ukraine, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.