Вопросы оценки оптимальных параметров вибрационного воздействия на геоматериалы
В работе выполнена оценка оптимальных параметров вибрационного воздействия на упругие и неупругие геоматериалы, при которых в среде достигается максимум амплитуды напряжений. В случае неупругих материалов для оптимизации предложен информативный параметр, характеризующий степень передачи виброэнергии...
Збережено в:
| Дата: | 2015 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2015
|
| Назва видання: | Геотехнічна механіка |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/135924 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Вопросы оценки оптимальных параметров вибрационного воздействия на геоматериалы / Минеев А.С. // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2015. — Вип. 123. — С. 77-86. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-135924 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1359242018-06-16T03:03:57Z Вопросы оценки оптимальных параметров вибрационного воздействия на геоматериалы Минеев, А.С. В работе выполнена оценка оптимальных параметров вибрационного воздействия на упругие и неупругие геоматериалы, при которых в среде достигается максимум амплитуды напряжений. В случае неупругих материалов для оптимизации предложен информативный параметр, характеризующий степень передачи виброэнергии по среде. Установлено, что средняя за период мощность потока энергии с удалением от источника вибрации убывает по экспоненциальному закону для больших расстояний, а для малых вносятся существенные поправки свойствами среды. Поэтому аналитически ее определить сложно и в работе ее определяли на основе численного расчета. Анализ исследований позволил рекомендовать для эффективного рыхления смерзшегося геоматериала использование режима многочастотного вибровоздействия. У роботі виконано оцінку оптимальних параметрів вібраційної дії на пружні і непружні геоматеріали, при яких в середовищі досягається максимум амплітуди напруги. У разі непружних матеріалів для оптимізації запропонований інформативний параметр, що характеризує міру передачі віброенергії по середовищу. Встановлено, що середня за період потужність потоку енергії з видаленням від джерела вібрації убуває за експоненціальним законом для великих відстаней, а для малих вносяться істотні поправки властивостями середовища. Тому аналітично її визначити складно і в роботі її визначали на основі чисельного розрахунку. Аналіз досліджень дозволив рекомендувати для ефективного розпушування змерзлого геоматериала використання режиму багаточастотної вібродії. The author estimated optimal parameters for the vibration impact on the elastic and inelastic geomaterials at which maximal stress amplitudes could be achieved in the medium. In case of inelastic geomaterials, an informative parameter was proposed which characterized degree of the vibration energy transferring throughout the medium. It is stated that average power of the energy flow, as moving away from the source of vibration, decreases by exponential law in case of large distances, while with small distances, the medium properties should be essentially corrected. Therefore, it is difficult to determine the power of the energy flow by analytical method, and in this research it was determined by numeral calculation. The findings allowed to recommend using of the mode of multifrequency vibrating impact for effective loosening of the frozen geomaterial. 2015 Article Вопросы оценки оптимальных параметров вибрационного воздействия на геоматериалы / Минеев А.С. // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2015. — Вип. 123. — С. 77-86. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 1607-4556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/135924 622.242.-555.4 (043.3) ru Геотехнічна механіка Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
В работе выполнена оценка оптимальных параметров вибрационного воздействия на упругие и неупругие геоматериалы, при которых в среде достигается максимум амплитуды напряжений. В случае неупругих материалов для оптимизации предложен информативный параметр, характеризующий степень передачи виброэнергии по среде. Установлено, что средняя за период мощность потока энергии с удалением от источника вибрации убывает по экспоненциальному закону для больших расстояний, а для малых вносятся существенные поправки свойствами среды. Поэтому аналитически ее определить сложно и в работе ее определяли на основе численного расчета. Анализ исследований позволил рекомендовать для эффективного рыхления смерзшегося геоматериала использование режима многочастотного вибровоздействия. |
| format |
Article |
| author |
Минеев, А.С. |
| spellingShingle |
Минеев, А.С. Вопросы оценки оптимальных параметров вибрационного воздействия на геоматериалы Геотехнічна механіка |
| author_facet |
Минеев, А.С. |
| author_sort |
Минеев, А.С. |
| title |
Вопросы оценки оптимальных параметров вибрационного воздействия на геоматериалы |
| title_short |
Вопросы оценки оптимальных параметров вибрационного воздействия на геоматериалы |
| title_full |
Вопросы оценки оптимальных параметров вибрационного воздействия на геоматериалы |
| title_fullStr |
Вопросы оценки оптимальных параметров вибрационного воздействия на геоматериалы |
| title_full_unstemmed |
Вопросы оценки оптимальных параметров вибрационного воздействия на геоматериалы |
| title_sort |
вопросы оценки оптимальных параметров вибрационного воздействия на геоматериалы |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2015 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/135924 |
| citation_txt |
Вопросы оценки оптимальных параметров вибрационного воздействия на геоматериалы / Минеев А.С. // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2015. — Вип. 123. — С. 77-86. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| series |
Геотехнічна механіка |
| work_keys_str_mv |
AT mineevas voprosyocenkioptimalʹnyhparametrovvibracionnogovozdejstviânageomaterialy |
| first_indexed |
2025-07-09T21:19:26Z |
| last_indexed |
2025-07-09T21:19:26Z |
| _version_ |
1837205783900585984 |
| fulltext |
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №123
77
Abstract. The Western Donbass area refers to one of the most complicated geological condi-
tions. Due to the watering, the enclosing rocks are got soaked, mine tunnel contour losses its stabil-
ity, and marginal rocks fall.
A computer simulation was used for studying changes in the stress field and permeability
around the mine tunnels with the frame supports and roof bolting when a flooded coal brat was lo-
cated in the roof. A series of numerical experiments were carried out with different distances be-
tween the mine roof and watered coal brat. Distributions of the estimated values of geomechanical
parameters and zones with inelastic deformations around the mine tunnel are shown for the cases
under the consideration. The values of the rocks filtration permeability in the mine roofs are com-
pared for the cases with frame supports and roof bolting. It is shown that when the roof bolting is
used, difference between the maximum and minimum stress field components decreases by 25-30%
and permeability in the mine roof decreases by 25-35%. The roof bolting prevents fractures around
the mine tunnel from further development, retains enclosing rocks in their natural, solid state, and
increases the tunnel stability even when a watered coal brat is located in its roof.
Keywords: water inflow into the mine tunnel, numerical methods, roof bolting.
Статья поступила в редакцию 07.09.2015
Рекомендовано к печати д-ром техн. наук С.П. Минеевым
УДК 622.242.-555.4 (043.3)
Минеев А.С. , канд. техн. наук, доцент
(Государственное ВУЗ «НГУ»)
ВОПРОСЫ ОЦЕНКИ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ
ВИБРАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ГЕОМАТЕРИАЛЫ
Мінєєв А.С., канд. техн. наук, доцент
(Державний ВНЗ «НГУ»)
ПИТАННЯ ОЦІНКИ ОПТИМАЛЬНИХ ПАРАМЕТРІВ
ВИБРАЦІЙНОЇ ДІЇ НА ГЕОМАТЕРІАЛИ
Minieiev О.S., PhD. (Tech.), Associate Professor,
(State H E I «NMU»)
ON THE ISSUES OF OPTIMAL PARAMETR ESTIMATION FOR
VIBRATION IMPACT ON THE GEOMATERIALS
Аннотация. В работе выполнена оценка оптимальных параметров вибрационного воз-
действия на упругие и неупругие геоматериалы, при которых в среде достигается максимум
амплитуды напряжений. В случае неупругих материалов для оптимизации предложен ин-
формативный параметр, характеризующий степень передачи виброэнергии по среде.
Установлено, что средняя за период мощность потока энергии с удалением от источника
вибрации убывает по экспоненциальному закону для больших расстояний, а для малых вно-
сятся существенные поправки свойствами среды. Поэтому аналитически ее определить
сложно и в работе ее определяли на основе численного расчета.
Анализ исследований позволил рекомендовать для эффективного рыхления смерзшегося
геоматериала использование режима многочастотного вибровоздействия.
© А.С. Минеев, 2015
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №123
78
Ключевые слова: параметры, вибрация, воздействие, многочастотные, геоматериалы,
смерзшийся, энергопроводность.
Актуальность. В последнее время в некоторых отраслях промышленности
начинают широко внедряться вибротехнологии, позволяющие реализации про-
цессов дезинтеграции геоматериалов с различным целевым назначением. На-
пример, перспективным направлением является использование вибрации в
транспортной промышленности для эффективной разгрузки сыпучих слипших-
ся или смерзшихся геоматериалов, в строительстве, для интенсификации газо-
отдачи земных недр [1, 2], а также других сферах. Эти технологии основаны на
общих физических закономерностях передачи потока виброэнергии для целе-
направленного изменения свойств обрабатываемых сред.
Так, в результате периодического изменения напряжений при вибрационном
воздействии между элементами системы возникают упругие взаимодействия,
макроскопически воспринимаемые как упрочнение материала при возрастании
нагрузки и разупрочнение его при пластическом деформировании в обратном
направлении, из чего вытекает эффект вибрационного последействия. С возрас-
танием числа циклов вибрации роль микроупругих эффектов доминирует над
эффектом изменения внутреннего трения, величина которого с течением вре-
мени стремится к стабилизации и поэтому в среде весьма существенное значе-
ние приобретает остаточное пластическое изменение объема – «пластическое
разрыхление».
Эффективность происходящих в среде изменений, в первую очередь, опре-
деляется механизмом передачи волновой энергии по среде с учетом наследуе-
мой циклической деформации. При этом существенное значение имеет прояв-
ление диссипативных характеристик среды, сопровождающееся значительным
поглощением энергии циклических деформаций, обусловленные демпфирова-
нием колебаний. Поэтому одним из важнейших вопросов при разработке виб-
ротехнологий является установление оптимальных параметров вибрационного
воздействия для максимального использования динамического эффекта при де-
зинтегрировании среды. При этом, прежде всего, достигаются максимальные
значения напряжений. Поэтому в работе проведены исследования условий виб-
рационной обработки геоматериалов, при которых в среде возможна реализа-
ция максимума амплитуды напряжений.
Изложение основного материала. Пусть на геоматериалы с определенны-
ми физико-механическими свойствами действует вибрационный источник. Бу-
дем считать породную среду бесконечной со сферической полостью, к грани-
цам которой приложено давление, изменяющееся по гармоническому закону:
tiePP
0 (1)
где Р0 – амплитуда возмущающего давления; – частота вынужденных коле-
баний; t – время.
Оптимальные параметры вибровоздействия определяются, прежде всего,
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №123
79
дисперсией дилатационных волн, которая, в свою очередь, обусловлена геомет-
рическими и физическими особенностями среды. Геометрическая дисперсия
появляется при некоторых соотношениях размера объекта с длиной распро-
странения в нем волны. Физическая - связана с воздействием волны на молеку-
лы среды, приводя ее к неравновесному состоянию [3]. Для упругой среды мо-
дуль объемного сжатия равен К
2
= 2
/С
2,
(где С – скорость продольных волн)
и поэтому dK/d = const, т. е. физическая дисперсия будет отсутствовать. Если
же внешнему воздействию подвергаются неупругие породы, свойства которых
описываются функциональными зависимостями, то дисперсионная зависимость
будет функцией от [3]
*
*2
0*
1
3
1
C K
, (2)
где K0 - модуль объемного сжатия, соответствующий мгновенному нагруже-
нию; v
*
(ω) - оператор Пуассона, устанавливающий функциональную зависи-
мость коэффициента Пуассона от ω.
В связи с этим, рассмотрим типичные случаи вибровоздействия на геомате-
риалы - когда среда обладает преимущественно упругими или неупругими
свойствами. Для этого воспользуемся аналитическим решением задачи о сфе-
рическом источнике гармонических волн в упругой среде [4]. Среди всех ком-
понент тензора напряжений реализация эффективного процесса дезинтеграции
упругой породной среды связана, в основном, с радиальной компонентой на-
пряжений, которую в упругом пространстве можно описать зависимостью [4]:
2 2
3 2
2 2
( , ) (2 ( ) ) ikr i t
rr
k k k
r t A i e e
r r r r
. (3)
Постоянная А в соотношении (3 определяется из граничного условия (1) и
имеет вид
3
0
2 24 (1 ) ( )
ikaP a e
A
ika a k
, (4)
где k
c
- волновое число; а – радиус виброисточника; с– скорость продоль-
ных волн, равная,
2 2
c
; - плотность материала; постоянные Ламе и
определяются через модуль упругости Е и коэффициент Пуассона ν зависи-
мостью
)21)(1(
E
;
)1(2
E
. (5)
Для оценки эффективных параметров вибровоздействия исследуем функ-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №123
80
цию σrr на экстремум. При этом будем считать, что процесс виброобработки яв-
ляется стационарным (t=0) и k*r является малой величиной, что не искажает
физику волнового процесса. С учетом изложенного на основании зависимости
(3) амплитуду радиального напряжения можно записать в виде
.
2aρ2ω4μ
2rρ2ω12μ
3
r
a
0Pr,ωrrσ
(6)
О поведении амплитуды напряжений в упругой среде можно судить по зна-
ку производной в окрестности точки r=a. Если величина производной (6) по-
ложительна, то амплитуда напряжений возрастает вглубь массива
. 0
4
12
,
22
22
4
3
0
a
r
r
a
Pr
dr
d
rr
(7)
Условие (7) выполняется, когда
2 2
2 2
12 0
4 0
а
а
(8)
или
2 2
2 2
12 0
4 0
а
а
(9)
Решения системы неравенств (8) и (9) имеют вид:
2
2 2
4 12
а а
(10)
и
2
2 2
12 4
.
а а
(11)
Неравенство (11) невыполнимо. Следовательно, амплитуда радиальных на-
пряжений ,rrr в упругой среде будет превосходить амплитуду напряже-
ний на границе с виброисточника при частотах вынужденных колебаний *,
которые удовлетворяют неравенству (10). Максимум * будет достигаться в
точке r*, где (6) обращается в ноль
.
12
2*
2*
r (12)
В случае неупругой среды исследуем влияние ее дилатационных свойств на
распространение гармонических возмущений. Последние характеризуются мо-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №123
81
дулем объемного сжатия, определяющего скорость продольных волн в соотно-
шении (2)
0
0
03 1 2
E
K
, (13)
где Е0 и 0 – значения модуля упругости и коэффициента Пуассона, соответст-
вующие мгновенному нагружению.
Величина коэффициента Пуассона 0 в (13) определяет степень сжимаемо-
сти материала: если 0 0,5 - материал практически несжимаем, при 0 0 -
имеет идеальную сжимаемость. Рассмотрим поведение амплитуды радиальных
напряжений для предельных случаев 0.
Если 0 0,5, то:
0,5 0,5
0,5
0,5 0,5
lim lim ;
1 1 2
1
lim ;
3
lim lim 0.
2
E
E
K
(14)
Тогда (6) можно записать в виде
.
4
4
,lim
22
223
0
5,0 a
r
r
a
Prrr
(15)
При r = a 0
5,0
,lim Parr
. В области r a максимальную частоту вы-
нужденных колебаний * можно определить из условия равенства бесконечно-
сти предела (15), т.е. из условия 4 -*
2 a
2
= 0.
Откуда следует, что * независимо от расстояния от виброисточника будет
равно
*
2
= 4 / a
2
. (16)
При идеальной сжимаемости материала, когда 0, имеем
.
2
limlim
;
2
1
lim
;0
211
limlim
00
0
00
E
K
E
E
(17)
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №123
82
С учетом (17) из (6) получим
2
2 2 2 23
0 2
0 2 2 2 2
2 4
lim , .
2 4
rr
- K r K ra
r P
r - K a K a
(18)
При r=а выражение (18) соответствует граничному условию 0, Parr .
При r > а
,lim
0
rrr , когда
2
2 2 2 22 4 0 .K a K a (19)
Следовательно, критическую частоту вынужденных колебаний * можно
определить из условия (19), выразив К через в соответствии с выражением
(17). В результате получим
4E + a
2 *
2
= 0 . (20)
Уравнение (20) не имеет действительных корней, т. е. когда 0 не суще-
ствует такой частоты, которая могла бы доставлять максимальное значение ам-
плитуде радиальных напряжений.
Проведенные исследования амплитуды радиальных напряжений для пре-
дельных случаев сжимаемости горной породы позволяют предположить, что
для пород, характеризующихся неупругими свойствами, оптимальные парамет-
ры вибрационного воздействия рационально устанавливать не по амплитуде
радиальных напряжений, а по наиболее информативному параметру, описы-
вающему дисперсию дилатанционных волн в породной среде с учетом функ-
циональных зависимостей свойств пород от частоты вибровоздействия. Таким
параметрам может быть отношение средней за период мощности потока энер-
гии через замкнутую поверхность упруго-наследственной среды [5] <Рr> к
средней за период мощности потока энергии через поверхность возбуждения в
этой среде <Р>, который называется параметром энергопроводности [3]:
2
rЭ P ( )aP r a . При этом, определяющее значение, как следует из про-
веденных исследований, будет иметь учет оператора Пуассона, устанавливаю-
щего взаимосвязь отношения поперечных и продольных деформаций в среде с
частотой вибрационного воздействия.
Для численной реализации приведенного выше алгоритма была написана
программа на языке Object Pascal в среде разработки Delphi 7. Программа про-
изводит вычисление множества значений Э(w,r) и строит несколько 2D графи-
ков, наглядно показывающих изменение значения Э в зависимости от измене-
ния основных параметров. Эта программа определяет для каждого расстояния
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №123
83
от точки среды до виброисточника частоту наилучшей энергопроводности и
строит график значений этих частот [6]. При этом вектор записывается в файл
для дальнейшей его передачи в программе Microocal Origin 6.0. с целью нахож-
дения аппроксимирующей функции. Далее, в Origin 6.0., в полуавтоматическом
режиме определяется наиболее подходящая аппроксимирующая функция, ко-
торая имеет погрешность не более 5%.
Расчеты проводились для следующих числовых параметров смерзшейся уг-
лепородной среды: 10 ;oT С 20%;W 0 , 2 1 0 1 8 ; 0,23774;
0 1000 ;E МПа
0 0,14; 0,03а м . Результаты оценки изменения параметра энергопроводности
при вибровоздействии на углепородную среду при отрицательной температуре
с удалением от источника волнового возбуждения приведены на рисунке 1.
1 – =50 Гц; 2 – =65 Гц; 3– =75 Гц
Рисунок 1 - Изменение параметра энергопередачи при вибровоздействии на смерзшуюся
угольную среду при t = -10°С с удалением от источника волнового возбуждения
Анализ численных расчетов, приведенных на рисунке 1 показывает, что
независимо от частоты энергия вибровоздействия с удалением от источника
возмущения убывает по логарифмическому закону
Э=A–Bln(r/a-C), (21)
где A равно 0,94; 0,86; 0,55 соответственно при 50, 65 и 75 Гц; аналогично B
равно 0,2; 0,19; 0,13 и C = 8,0; 4,3; 9,2.
Из рисунка 1, видно, что резкое падение энергопроводности происходит на
расстоянии от виброисточника до r = 25 a. Далее затухание параметра энерго-
передачи Э носит более плавный характер. При этом энергопроводящая спо-
собность смерзшейся углепородной среды существенно зависит от частоты вы-
нужденных колебаний. В связи с этим расчеты энергопередачи проводились
для различных значений частоты вынужденных колебаний в зависимости от
места расположения источника вибрационного воздействия.
Результаты расчетов, показывают, что эффективная частота вибровоздейст-
вия * для смерзшейся угольной среды, рассчитанная по модели упруго-
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
20 40 60 80
Э
r/a
1
2 3
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №123
84
наследственной среды не является одинаковой величиной для данной среды в
отличие от упругой модели, а изменяется в зависимости от расстояния до виб-
рообрабатываемой зоны. Об этом свидетельствует установленные максимумы,
которые располагаются не на одной вертикальной прямой, что соответствует
одной частоте, а расположены со сдвигом в сторону низких значений частот
[7]. То есть достаточно четко выделяется сдвиговый частотный диапазон, кото-
рый для представленных расчетных зависимостей находится в пределах от 45
до 75 Гц. Дискретные значения эффективных частот в этом диапазоне соответ-
ствуют различным параметрам r/a. Следовательно, можно утверждать, что для
смерзшейся углепородной среды эффективная частота вибровоздействия пред-
ставляет собой функциональную зависимость от расстояния до виброисточника
как это представлено на рисунке 2.
Рисунок 2 - Эффективная частота вибровоздействия (*) и соответствующий ей параметр
энергопередачи (Э
мах
) для смерзшейся угольной среды при t=–10
o
C в зависимости от рас-
стояния до виброисточника
Из рисунка 2 видно что, значение эффективной частоты * уменьшается с
удалением от источника вибрационного возбуждения. Эта зависимость аппрок-
симируется логарифмическими функцией в виде
*[Гц]=А-В·ln(r/a-С), (22)
где А, В, С – константы аппроксимации, равные А=64,0; В= 4,22; С= 10,0.
Оптимальной частоте, выраженной соотношением (22) при указанных чис-
ленных значениях констант соответствует параметр максимальной энергопере-
дачи (рис. 2), изменяющийся также по логарифмическому закону:
Э
m
=0,8-0,17ln(r/a-5). (23)
Функциональная зависимость (22) описывает эффективный режим вибро-
воздействия на смерзшуюся углепородную среду. Константы А, В, С в соотно-
шении (22) определяются физико-механическими свойствами геоматериала.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №123
85
Поэтому при изменении температуры и свойств среды эти константы будут из-
меняться. Причем необходимо отметить, что практическая реализация эффек-
тивного режима вибровоздействия в соответствии с функциональной зависимо-
стью (22) возможна лишь на основе автоматизированного управления вибраци-
онной установкой. В случае ручного управления, эффективный режим вибро-
обработки будет, согласно расчетам, достигаться, если, как минимум, три раза
изменить частоту вибровоздействия. Например, если необходимо виброобрабо-
тать область рассматриваемой в работе смерзшейся угольной среды на глубину
до r=90∙а, то можно принять значения оптимальных частот, как следует из ри-
сунка 2, равными 1 = 45 Гц; 2 = 55 Гц и 3 = 90 Гц.
Анализ полученных выражений показывает, что затухание параметра энер-
гопроводности Э будет носить плавный характер, при этом энергопроводящая
способность смерзшейся геоматериала зависит от частот воздействия, т.е от па-
раметров оптимального использования многочастотного воздействия.
Выводы. Таким образом, исходя из анализа закономерностей волнового
возмущения смерзшегося геоматериала в целом, можно сделать заключение о
том, что эффективность его виброрыхления базируется не на одной эффектив-
ной частоте, а на режиме многочастотного вибровоздействия. Этот режим опи-
сывается функциональной зависимостью * r a , которую необходимо
устанавливать в соответствии с разработанным в работе алгоритмом расчета с
учетом численных значений физико-механических свойств смерзшейся углепо-
родной среды.
–––––––––––––––––––––––––––––––
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Потураев, В.Н. О некоторых эффектах, реализуемых в горном массиве при вибровоздействии /
В.Н. Потураев, С.П. Минеев, А.А. Прусова // Науковий вiсник НГА Украіни.- Днепропетровск.
Вип.2. - 1999.- С. 11-14.
2. Минеев, С.П. Вибрационное и волновое рыхление агрегированной сыпучей горной массы /
С.П. Минеев, А.Л. Сахненко, С.А. Обухов. - Днепропетровск: Дніпро-Вал, 2005. - 212с
3. Жарий, О.Ю. Введение в механику нестационарных колебаний и волн / О.Ю. Жарий,
А.Ф. Улитко.- Киев: Вища школа, 1989. – 184 с.
4. Новацкий, В. Теория упругости / В. Новацкий. – М.: Мир, 1975.- 872 с.
5. Работнов, Ю.Н. Элементы наследственной механики твердых тел / Ю.Н. Работнов. – М.: Наука,
1977.- 383 с.
6. Минеев, О.С. Автоматизація вібророзпушувальної установки для розвантаження сипких змерз-
лих вантажів: автореф. дис.. …канд. техн. наук: 05.13. / Минеев О.С. - Дніпропетровськ: ДВНЗ
«НГУ», 2012.- 20 с.
7. Слесарев, В.В. Математическая модель виброрыхления агрегированной углепродной среды /
В.В. Слесарев, А.С. Минеев // Вісник НГУ, 2012.- №1. –С. 113-117.
REFERENCES
1. Poturaev, V.M., Minieiev, S.P. and Prusova, A.A.(1999), “Some effects witch implemented in mining
area with the vibration influence” Naukovy Visnik Natsionalnoi girnychoi akademii, no. 2, pp 11-14.
2.Minieiev, S.P., Sakhnenko, A.L. and Obukhov, S.A. (2005), Vibratsionnoe I volnovoe rykhlenie
agregirovannoy cypuchey gornoy massy [Vibration and wave scarifying of aggregated friable coal mass],
Dnipro-Val, Dnepropetrovsk, Ukraine.
3. Zhariy, O.Y. and Ulitko, A.F.(1989), Vvedenie v mekhaniku nestatsionarnykh kolebaniy i voln [Intro-
duction to mechanic of non-stationary vibrations and waves], Vischa shkola, Kiev, Ukraine.
4. Novatsky, V.(1975), Theoria uprugosti [Theory of elasticity], Mir, Moscow, USSR.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №123
86
5. Rabotnov, Y.N. (1977), Elementy nasledstvennoy mekhaniki tverdykh tel [Basic hereditary mechanics
of solids], Mir, Moscow, USSR.
6. Minieiev, A.S. (2012), Automatization of vibrascarifiering unit for unloading fiering frozen cargos”,
Abstract of Ph. D. dissertation,”Automatization management processing”, SHEI “National Mining Universi-
ty”, Dnepropetrovsk, Ukraine.
7. Slesarev, V.V. and Minieiev, A.S.(2012), “Math model vibroscarifying of aggregated coal area”,
Vistnik Natsionalnogo girnychogo universytetu, no.1, pp 113-117.
–––––––––––––––––––––––––––––––
Об авторе
Минеев Александр Сергеевич, кандидат технических наук, доцент кафедры системного анализа и
управления, Государственное высшее учебное заведение «Национальный горный университет»
(ГВУЗ «НГУ»), Днепропетровск, Украина, skullik@i.ua.
About the author
Minieiev Aleksandr Sergieievich, Candidate of Technical Sciences (Ph.D.), Associated Professor of
System Analyzes and Management Department, State Higher Educational Institution «National Mining
University» (SHEI «NMU»), Dnepropetrovsk, Ukraine, skullik@i.ua.
–––––––––––––––––––––––––––––––
Анотація. У роботі виконано оцінку оптимальних параметрів вібраційної дії на пружні і
непружні геоматеріали, при яких в середовищі досягається максимум амплітуди напруги. У
разі непружних матеріалів для оптимізації запропонований інформативний параметр, що ха-
рактеризує міру передачі віброенергії по середовищу.
Встановлено, що середня за період потужність потоку енергії з видаленням від джерела
вібрації убуває за експоненціальним законом для великих відстаней, а для малих вносяться
істотні поправки властивостями середовища. Тому аналітично її визначити складно і в робо-
ті її визначали на основі чисельного розрахунку.
Аналіз досліджень дозволив рекомендувати для ефективного розпушування змерзлого
геоматериала використання режиму багаточастотної вібродії.
Ключові слова: параметри, вібрація, вплив, багаточастотні, геоматеріали, змерзлий, ене-
ргопровідність.
Abstract. The author estimated optimal parameters for the vibration impact on the elastic and
inelastic geomaterials at which maximal stress amplitudes could be achieved in the medium. In case
of inelastic geomaterials, an informative parameter was proposed which characterized degree of the
vibration energy transferring throughout the medium.
It is stated that average power of the energy flow, as moving away from the source of vibration,
decreases by exponential law in case of large distances, while with small distances, the medium
properties should be essentially corrected. Therefore, it is difficult to determine the power of the
energy flow by analytical method, and in this research it was determined by numeral calculation.
The findings allowed to recommend using of the mode of multifrequency vibrating impact for
effective loosening of the frozen geomaterial.
Keywords: parameters, vibration, impact, multifrequency, geomaterials, frozen, energy con-
ductance.
Статья поступила в редакцию 22.07.2015.
Рекомендовано к печати д-ром геол.-минерал. наук В.А. Барановым
Збірник 123 остаточно.pdf
OLE_LINK1
OLE_LINK2
bookmark0
bookmark2
|