Стефанович Л.И., Соболев В.В., Рудаков Д.В., Билан Н.В. Анализ развития трещиноватости газонасыщенных ископаемых углей для разных условий разгрузки угольного пласта

Деталі
Батьківська категорія: Геотехнічна механіка, 2019
Категорія: Геотехнічна механіка, 2019, № 149

Geoteh. meh., 2019, 149, 26-37

https://doi.org/10.15407/geotm2019.149.026

 

АНАЛИЗ РАЗВИТИЯ ТРЕЩИНОВАТОСТИ ГАЗОНАСЫЩЕННЫХ ИСКОПАЕМЫХ УГЛЕЙ ДЛЯ РАЗНЫХ УСЛОВИЙ РАЗГРУЗКИ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА

1Стефанович Л.И.,2Соболев В.В., 2Рудаков Д.В.,2Билан Н.В.

1Институт физики горных процессов НАН Украины, 2Национальный технический универси-тет «Днепровская политехника»

УДК 622.831.2:531.391.5

Язык: Русский

Аннотация.

Рассмотрено развитие трещиноватости газонасыщенного ископаемого угля в условиях медленной и быстрой разгрузки угольного пласта. Исследована ситуация, когда в угольном пласте имеется большая доля трещин, ориентированных параллельно груди забоя. Были построены кривые страгивания для случаев быстрой и медленной разгрузки угольного пласта. На основе анализа этих кривых теоретически исследован трехстадийный процесс эволюции магистральных трещин в краевой части угольного пласта. Проанализировано влияние различных факторов на выбросоопасность газонасыщенных угольных пластов, а именно: скорости разгрузки угольного пласта и модуля сцепления угольного вещества. На основе сравнения кривых страгивания, описывающих процесс распространения магистральной трещины для разных условий разгрузки угольного пласта показано, что медленная разгрузка угольного пласта способствует более значительному распространению поперечных трещин в краевой части пласта, чем резкий (адиабатический) сброс внешних механических напряжений. В особенности, это сказывается для трещин, имеющих малый начальный размер. Построена серия кривых страгивания трещин для разных марок угля, имеющих различный модуль сцепления угольного вещества. На основе анализа этих кривых страгивания изучено влияния модуля сцепления угля на возникновение внезапного выброса. Установлено, что для газонасыщенных угольных пластов, содержащих систему трещин, параллельных груди забоя, выбросоопасность пласта существенно возрастает по мере уменьшения модуля сцепления угля. А это означает, что существенно расширяется диапазон резкого «выстреливания» трещин на второй стадии их эволюции. Причем для медленного сброса внешней нагрузки эта опасность оказывается более существенной. Проведенный теоретический анализ показывает, что для уменьшения опасности выброса в газоносных угольных пластах, особенно с малым модулем сцепления, выбросоопасность растет по мере увеличения скорости выработки. Целью работы является исследование влияния на развитие трещиноватости угольного пласта скорости проведения горных работ, а также прочностных характеристик угольного пласта, таких как модуль сцепления угольного вещества.

Ключевые слова: трещиноватость, газонасыщенный угольный пласт, кривые страгивания, скорость разгрузки угольного пласта, модуль сцепления угольного вещества, выбросоопасность.

Список  литературы

1. Коваленко Ю.Ф. Элементарный акт явления внезапного выброса. Выброс в скважину. Москва: Ин-т проблем механики, 1980. 145, 44 с. (Препринт. Ин-т пробл. механики. АН СССР).

2. Христианович С.А., Салганик Р.Л. Выбросоопасные ситуации. Дробление. Волна выброса. Избранные работы. Кн.2Московский физико-технич. ин-т. Москва, 2000. С.121 – 142.

3. Шевелев Г.А. Динамика выбросов угля породы и газа. Киев: Наукова думка, 1989. 160 с.

4. Li Zhenlei, Dou Linming, Cai Wu [et al.] Investigation and analysis of the rock burst mechanism induced within fault-pillars. Int. JofRockMech. andMiningSci. 2014. Vol. 70. P.192-200.

5. S. Wisetsaen, C. Walsri, V. Fuenkajorn. Effects of loading rate and temperature on tensile strength and deformation of rock salt. Int. J.ofRockMech. AndMiningSci. 2015. Vol. 73. P.10-14.

6. Снеддон И.Н. Преобразование Фурье. Москва: Иностр. литература, 1955. 667с.

7. Griffith A.A. The phenomena of rupture and flow in solids. Phil. Trans. of the Royal Soc. of London. 1921. Vol. A221. P.163-198.

8. Калугина Н.А., Фельдман Э.П. Развитие магистральных трещин в газонасыщенном угольном пласте при стационарном подвигании забоя. Физико-технические проблемы горного производства. Донецк: ИФГП НАН Украины, 2014. - Вып.17. С. 46-52.

9. Алексеев А.Д., Недодаев Н.В., Стариков Г.П., Сереброва Н.Н. Воздействие водных растворов поверхностно-активных веществ на состояние выбросоопасных угольных пластов. Внезапные выбросы на больших глубинах: монография / Алексеев А.Д. Киев: Наукова думка, 1979. С. 45-52.

Об авторах

Стефанович Леонид Ильич, доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник, заместитель директора института по научной работе, Институт физики горных процессов Национальной академии наук Украины (ИФГП НАН Украины), Днепр, Украина, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. .

Соболев Валерий Викторович, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры строительства, геотехники и геомеханики, Национальный технический университет «Днепровская политехника» (НТУ «Днепровская политехника» МОН Украины), Днепр, Украина, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. .

Рудаков Дмитрий Викторович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой гидрогеологии и инженерной геологии, Национальный технический университет «Днепровская политехника» (НТУ «Днепровская политехника» МОН Украины), Днепр, Украина, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. .

Билан Наталья Валерьевна, кандидат геол.-мин. наук, доцент кафедры гидрогеологии и инженерной геологии, Национальный технический университет «Днепровская политехника» МОН Украины (НТУ «Днепровская политехника» МОН Украины), Днепр, Украина, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. .