Научно-методический базис спектрально-акустического контроля состояния флюидонасыщенного углепородного массива

Предмет исследований – методология контроля свойств и состояния углепородного массива. Цель работы – теоретико-экспериментальное обоснование акустоэмиссионного метода контроля массива. Изложены элементы теории акусто-эмиссионного контроля, методика, устройства и результаты экспериментальных исследо...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2016
Автори:	Булат, А.Ф., Скипочка, С.И., Пилипенко, Ю.Н., Дякун, Р.А.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України 2016
Назва видання:	Геотехнічна механіка
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/137615
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:	Научно-методический базис спектрально-акустического контроля состояния флюидонасыщенного углепородного массива / А.Ф. Булат, С.И. Скипочка, Ю.Н. Пилипенко, Р.А. Дякун // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2016. — Вип. 128. — С. 3-18. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-137615
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1376152018-06-18T03:07:28Z Научно-методический базис спектрально-акустического контроля состояния флюидонасыщенного углепородного массива Булат, А.Ф. Скипочка, С.И. Пилипенко, Ю.Н. Дякун, Р.А. Предмет исследований – методология контроля свойств и состояния углепородного массива. Цель работы – теоретико-экспериментальное обоснование акустоэмиссионного метода контроля массива. Изложены элементы теории акусто-эмиссионного контроля, методика, устройства и результаты экспериментальных исследований предельнонапряженных 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. 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. 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. 2016 Article Научно-методический базис спектрально-акустического контроля состояния флюидонасыщенного углепородного массива / А.Ф. Булат, С.И. Скипочка, Ю.Н. Пилипенко, Р.А. Дякун // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2016. — Вип. 128. — С. 3-18. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 1607-4556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/137615 622.620.173:620.173:622.837 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	Предмет исследований – методология контроля свойств и состояния углепородного массива. Цель работы – теоретико-экспериментальное обоснование акустоэмиссионного метода контроля массива. Изложены элементы теории акусто-эмиссионного контроля, методика, устройства и результаты экспериментальных исследований предельнонапряженных 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.
format	Article
author	Булат, А.Ф. Скипочка, С.И. Пилипенко, Ю.Н. Дякун, Р.А.
spellingShingle	Булат, А.Ф. Скипочка, С.И. Пилипенко, Ю.Н. Дякун, Р.А. Научно-методический базис спектрально-акустического контроля состояния флюидонасыщенного углепородного массива Геотехнічна механіка
author_facet	Булат, А.Ф. Скипочка, С.И. Пилипенко, Ю.Н. Дякун, Р.А.
author_sort	Булат, А.Ф.
title	Научно-методический базис спектрально-акустического контроля состояния флюидонасыщенного углепородного массива
title_short	Научно-методический базис спектрально-акустического контроля состояния флюидонасыщенного углепородного массива
title_full	Научно-методический базис спектрально-акустического контроля состояния флюидонасыщенного углепородного массива
title_fullStr	Научно-методический базис спектрально-акустического контроля состояния флюидонасыщенного углепородного массива
title_full_unstemmed	Научно-методический базис спектрально-акустического контроля состояния флюидонасыщенного углепородного массива
title_sort	научно-методический базис спектрально-акустического контроля состояния флюидонасыщенного углепородного массива
publisher	Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
publishDate	2016
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/137615
citation_txt	Научно-методический базис спектрально-акустического контроля состояния флюидонасыщенного углепородного массива / А.Ф. Булат, С.И. Скипочка, Ю.Н. Пилипенко, Р.А. Дякун // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2016. — Вип. 128. — С. 3-18. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.
series	Геотехнічна механіка
work_keys_str_mv	AT bulataf naučnometodičeskijbazisspektralʹnoakustičeskogokontrolâsostoâniâflûidonasyŝennogougleporodnogomassiva AT skipočkasi naučnometodičeskijbazisspektralʹnoakustičeskogokontrolâsostoâniâflûidonasyŝennogougleporodnogomassiva AT pilipenkoûn naučnometodičeskijbazisspektralʹnoakustičeskogokontrolâsostoâniâflûidonasyŝennogougleporodnogomassiva AT dâkunra naučnometodičeskijbazisspektralʹnoakustičeskogokontrolâsostoâniâflûidonasyŝennogougleporodnogomassiva
first_indexed	2025-07-10T04:07:54Z
last_indexed	2025-07-10T04:07:54Z
_version_	1837231483875491840
fulltext	ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. № 128 3 УДК 622.620.173:620.173:622.837 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) НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ БАЗИС СПЕКТРАЛЬНО- АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ФЛЮИДОНАСЫЩЕННОГО УГЛЕПОРОДНОГО МАССИВА Булат А.Ф., академік НАН України, д-р техн. наук, профессор, Скіпочка С. І., д-р техн. наук, професор, Пилипенко Ю.М., канд. техн. наук, ст. наук. співр., Дякун Р.А., канд. техн. наук (ІГТМ НАН України) НАУКОВО-МЕТОДИЧНИЙ БАЗИС СПЕКТРАЛЬНО- АКУСТИЧНОГО КОНТРОЛЮ СТАНУ ФЛЮЇДОНАСИЧЕНОГО ВУГЛЕПОРОДНОГО МАСИВУ Bulat A.F., Acad. NASU, D. Sc. (Tech.), Professor, Skipochka S.I., D. Sc. (Tech.), Professor, Pilipenko Yu. N., Ph. D. (Tech.), Senior Researcher, Dyakun R.A., Ph. D. (Tech.) (IGTM NAS of Ukraine) SCIENTIFIC AND METHODICAL BASIS FOR SPECTRAL-ACOUSTIC STATE CONTROL OF FLUID-SATURATED COAL MASSIF Аннотация. Предмет исследований – методология контроля свойств и состояния угле- породного 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 скольже- ния. Описаны подходы к решению задачи о напряженно-деформированном состоянии флю- идонасыщенного угольного пласта на основе коэффициентов автокорреляции между проте- кающими во времени сейсмоакустическими событиями. Дано экспериментальное обоснова- ние методов комплексного контроля с определением уровня дезинтеграции Фурье-оценкой амплитудно-частотных и амплитудно-временных спектров. Ключевые слова: массив горных пород, флюиды, разрушение, сейсмоакустика, спектр. В процессе угледобычи в зонах разрывных дислокаций часто происходят га- зодинамические явления (ГДЯ), особенно это характерно для выемочных стол- бов, нарушенных малоамплитудной тектоникой и асимметричной пликативной складчатостью. Данная проблема постоянно усугубляется в связи с увеличени- ем газообильности угольных шахт, усложнением горно-геологических условий © А.Ф. Булат, С.И. Скипочка, Ю.Н. Пилипенко, Р.А. Дякун, 2016 ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. № 128 4 и несоответствием возможностей современной высокопроизводительной тех- ники и технологии требованиям геомеханической безопасности при проходче- ских и очистных работах [1-3]. Определение местоположения и параметров зон разрывных дислокаций вы- полняется, в основном, методами шахтной сейсморазведки [4, 5]. Другое важ- нейшее направление в предупреждении ГДЯ – эффективная методика оценки динамики и распределения горного давления. Предлагаемый метод спектраль- но-акустического контроля состояния флюидонасыщенного углепородного массива, позволяет решить эти задачи в комплексе. Физическая основа метода – процессы перехода энергии разрушения угольных пластов и пород в энергию генерируемой массивом сейсмоакустической эмиссии (САЭ). Для создания оперативного метода контроля состояния углепородного мас- сива при ведении горных работ в зонах разрывных дислокаций, были разрабо- таны стенд для исследования разрушения флюидонасыщенного геоматериала и методика комплексного спектрально-акустического контроля; установлено из- менение параметров САЭ при разрушении флюидонасыщенного угля; исследо- вано распространение упругих колебаний, генерируемых прорастанием трещин с различной скоростью в неоднородном анизотропном углепородном массиве. Элементы теории метода. Классические физико-геологические модели флюидонасыщенного угольного пласта с упругим сжатием и сдвигом без про- скальзывания, а также с зоной дробления в виде ориентированной трещинова- тости представлены на рис. 1. Характеристики модели а) – фиксированная мощность слоя h, наличие двух слоев, имеющих различные модули упругости Е1, Е2 и параметры флюидопроницаемости К1, К2; модели б) – сдвиг и наличие зоны дробления, представляющей собой заполненные флюидом трещины. а) б) Рисунок 1 – Физико-геологические модели флюидонасыщенной разрывной дислокации с сомкнутыми берегами (а) и наличием зоны дробления (б) Характер взаимодействия различных типов упругих волн с нарушенным флюидонасыщенным массивом имеет существенные различия, поэтому наибо- лее перспективно использование (в качества информативного) спектрального состава акустических колебаний, которые изменяют свои модальные парамет- ры в результате обменных процессов на границах раздела сред. ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. № 128 5 Углепородный массив – геосреда с иерархически блочным строением, в напряженном состоянии, обусловленными горным давлением и структурной неоднородностью пород. Изменение напряженного состояния вызывает дефор- мации пород, приводит к перестройке контактных поверхностей в системе тре- щин и появлению новых дефектов, сопровождающихся САЭ. Прочность гео- среды зависит от числа и размеров дефектов. Для разрывного напряжения при сдвиге ее можно вычислить, воспользовавшись условием Гриффитса:   2/1 21 2         l Gw p   , (1) где G – модуль сдвига; w – плотность поверхностной энергии; l – критическая длина трещины; μ – коэффициент Пуассона. Из экспериментальных данных известно начальное распределение трещин по объему, а количество вновь появившихся дефектов в единицу времени опре- деляется выражением: 0 0 ( ) t pn N v exp v t          , (2) где N0 – начальное количество дефектов; ν – коэффициент вариации. Интенсивность САЭ, пропорциональная числу образующихся дефектов, за- висит от энергии активации разрывов и от отношения значений действующего и разрывного напряжений. По мере возрастания горного давления сначала по- являются крупномасштабные пульсации эмиссии, затем их масштаб уменьша- ется. В системе «твердый скелет – флюид – газ» в потоке энергии происходят диссипативные потери, вплоть до самых высокочастотных составляющих пуль- саций эмиссии. Нижний порог частотного спектра определяется отношением V/l, где V – скорость волны, а верхний вычисляется по формуле: 4/3 0 0 Re l VV    (3) где – λ0 внутренний масштаб прорастания трещин, характеризующий наиболее высокочастотные составляющие сейсмоакустической эмиссии. Отмеченный комплекс характеристик сейсмоакустических событий раскры- вает один из механизмов генерации колебаний в массиве и является важным диагностическим признаком. Возмущения в газе удобно характеризовать скалярным, а в твердом теле – скалярным и векторным потенциалами смещений, описываемыми волновыми уравнения, решаемыми методом преобразований Фурье по времени и коорди- натам. С учетом граничных условий на поверхности контакта «газ - упругая среда» и условий излучения получим интегральные выражения для потенциа- лов. В частности, потенциал смещений в газе можно представить в виде [6]: ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. № 128 6       4 2 222 2222 220       t hkk s hkk tss kekekkWhW tsts , (4) где    st tss s kSc kkkA W 0 4 2 2232 4 0      – мощность волны Стонели с амплитудой A, возбужда- емой поверхностным источником;  – частота колебаний; ks, kt – комплексные параметры поглощения в среде; 2 – плотность среды; 0S  – параметр отражения на границе упругого полупространства; с – коэффициент жесткости. Аналогичной формулой описывается мощность излучения волны Рэлея при отсутствии газа в упругой среде. Для расчетов сейсмоакустических полей, воз- никающих в газонасыщенной среде при рассеянии упругих волн во включени- ях, в случае гармонических источников интегралы Фурье, описывающие по- тенциалы в упругой среде, могут быть оценены в волновой зоне методом ста- ционарной фазы. Это позволяет проанализировать как поля смещений, так и диаграммы направленности излучения. Диссипативные потери энергии определяются связью между любыми двумя последовательными полуразмахами амплитуды колебаний (А), например, Ai-1 или Ai-1/2, и описываются трансцендентным уравнением:     ,11    ee (5) где ξ = 2bcAi-1/a; ε = 2b1 – безразмерные полуразмахи колебаний; bc, b1 – посто- янные для многослойной среды. В уравнении (5) огибающая кривая свободных затухающих колебаний при- ближенно описывается дифференциальным уравнением первого порядка ),( 2 0 A cdt dA    (6) где Añ /0  ; Ф(А) – диссипация энергии. Теоретический базис отображения и интерпретации данных САЭ имеет ряд особенностей. Как правило, источник сейсмоакустических событий определя- ется с помощью системы геофонов. При этом отношение длин пробега упругих волн до различных геофонов в большинстве случаев оценивают усредненным показателем. Однако при приближении источника к одному из геофонов отно- шение длин акустических лучей до наиболее удаленных может составлять не- скольких десятков и сотен метров, что заметно уменьшает вероятность реги- страции ослабленных импульсов. Однообразие группы импульсов обеспечивает правильный расчет разностей времен прихода между первым и каждым после- дующим фронтом импульса в выбранной группе. В процессе контроля на вре- менной шкале к таким полезным сигналам присоединяются импульсные поме- хи различного происхождения, что приводит к ошибке в расчетах. Этого можно избежать при интерполяции событий в некотором интервале τ = t2 – t1 для вы- деления аномалий на уровне нормального фона и определения координат собы- ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. № 128 7 тий. При этом возникают сложности математического характера, поэтому каче- ственную и количественную оценку трещинообразования устанавливают путем решения задачи о восстановлении поверхности, заданной в узлах прямоуголь- ной пространственной решетки. Рассмотрим решение такой задачи. Пусть для прямоугольной области    dcba ,,  , где  - декартово произведе- ние множеств, введена сетка линий y M x NMN  , ( ax N : = 0x < 1x <…< Nx =b ; :y M c = 0y < 1y <…< My =d ), которая делит область  на прямоугольные ячейки         1,...,1,0;1,...,1,0,,,:, 11   MjNiyyyxxxyx jjiiij . Через  lkC , , где lk, - натуральные числа, обозначим множество непрерывных  функций  yxf , , имеющих непрерывные частные и смешанные производные       ss df s yx yxyxff    ,, ,  lsk  , , где  , s - натуральные числа. При выборе конкретного алгоритма целесообразнее всего остановится на локальных сплайнах. Их отличительная особенность состоит в том, что при по- строении сплайнов используется информация о поведении функции не во всей области ее определения  , а на некоторой, достаточно малой ее части. Такие сплайны могут учитывать разную гладкость функции на различных участках области  . Их, как правило, легче исследовать и удобнее вычислять. Интерполяционным эрмитовым полиномиальным сплайном степени 12 k по x и 12 l по y для функции     lkCyxf ,, называют функцию  yxfS lk ,;12,12  , которая на каждом прямоугольнике  1...1,0;1,...,1,01  MjNij имеет вид:               12 1 12 1 , 12,12 ,; k l ji ji lk yyxxayxfS     , (7) а числа  jia ,  определяются из условий       qjpi s qjpi s lk yxfyx   ,, ,, 12,12  ,  lskqpMjNi  0,0;1,0,;,...,1,0;,...1,0  . В качестве аппарата приближения функции      1,1, lCyxf  используют интерполяционный эрмитовый сплайн четной степени  yxfS il ,,;2,2 , определя- емый из следующих условий: - в каждой ячейке  1...1,0;1,...,1,01  MjNij             2 0 2 0 2,2 ,, k l l l j k i ij klil yyxxbyxfS ; (8) - коэффициенты  ji klb , находятся из соотношений (для p , q =0, 1, 2):                                  q q j p p i l q q j p p i l yxfyxS qpqp 1 12 1 12 , 2,2 1 12 1 12 , 2,2 ,,     , (9) ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. № 128 8 Из физических соображений поверхность, которую нужно восстановить, принадлежит классу  1,1С . Функция  yxfS ,;1,1 имеет простую и удобную для вычислений структуру и над произвольной ячейкой  1,...,1,0;1,...,1,0  MjNiij задается формулой:                j y i xjiji j y i xjiji hhyyxxyxfhhyyxxyxfyxfS 11111,1 ,,,;            jyi xjiji j y i xjiji hhyyxxyxfhhyyxxyxf   1111 ,, , (10) где (xi+k, yj+l) (k,l = 0, 1,…n) – координаты вершин элементарного прямоуголь- ника Ωij; f(xi+k, yj+l) (k,l = 0, 1,…n) – значения функции f в вершинах элементар- ного прямоугольника; Ωij; (x,y) – текущие координаты произвольной точки, расположенной в элементарном прямоугольнике Ωij; ii i x xxh  1 , jj j y yyh  1 – параметры сторон элементарного прямоугольника Ωij. Анализ погрешности приближения произвольной функции   1,1Cf сплайном  yxfS ,;1,1 показал, что ее величина находится в прямой зависимости от максимальных шагов  10:max  Nihh i xx и  10:max  Mjhh j yy сеток x N и y M , соответственно, а именно        0,:,;,max 1,1  yxyxfSyxf при одновременном стремлении xh и yh к нулю. При необходимости это позволяет определить минимально необходимое число узлов интерполяции  ii yx , функ- ции  yxf , , требуемое для достижения определенной величины погрешности аппроксимации. Очаги трещинообразования связаны с геомеханическими про- цессами, протекающими в углепородном массиве при ведении горных работ, а приведенные теоретические приемы составляют надежную основу при обра- ботке и интерпретации результатов экспериментальных исследований. Лабораторные исследования. Исследования разрушения угля и горных пород при различных режимах нагружения и связанной с этим САЭ проводились на стенде (рис. 2), в основе которого пресс ПСУ-500 (или П-50 для слабых пород), система повышения жесткости (рис. 2 а, б), устройства непрерывной регистра- ции напряжений и деформаций, установка для водогазонасыщения (рис. 2 в) и устройства сейсмоакустического контроля разрушения (рис. 2 г, д). Нагрузочное устройство состоит из корпуса 1 и штока 2, создающего осевые усилия в образце 3, помещенном в непроницаемую оболочку 4. Уровень боко- вого подпора создается микрометрическими винтами 5, герметизация рабочей камеры 6 осуществляется прокладками 7. Поршни 8, 9 образуют три камеры: А – аккумулирующую, Б – контрольную и В – приемную, снабженные образцо- выми манометрами. Принцип работы устройства: от насоса высокого давления через дроссель флюид подается в камеру А, через отверстия 10 попадает к об- разцу 3 и в камеру В. В процессе разрушения геоматериала происходит измене- ние его проницаемости, что определяется по изменению давления и расходу флюида. В нижней части корпуса находится испытательная камера, в которой ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. № 128 9 а) б) 4 7 8 9 1 0 5 2 N 2 3 1 6 в) г) д) Рисунок 2 – Элементы стенда для определения фильтрационных и акусто-эмиссионных свойств геоматериала при нагружении размещены образец 3, упругие скобы-тензометры для измерения деформаций и электронагревательный элемент. В верхней части корпуса находится вспомога- тельная камера, предназначенная для поддержания постоянного давления в ис- пытательной камере и для разгрузки штока. При наличии утечек флюид попа- дает в камеру Б, что регистрирует контрольно-измерительная система. Основные параметры устройства: объемное осесимметричное сжатие – до 100 МПа; боковой подпор – до 5 МПа; расход жидкости – 0,3-50 см 3 /мин; раз- мер образцов – 40×40×40 мм; диапазон изменения температур – 19-80 0 С; объем аккумулирующей камеры – 0,9 л. Погрешность определения проницаемости: статической – не более +/- 12 %, фазовой – не более +/- 20 %. Установка для водогазонасыщения включает: баллон с азотом 1, выпускной ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. № 128 10 клапан 2, нагрузочное устройство 3, дроссель 4, запорные вентили 5, 8, сосуд с водой 6, фильтр 7, вакуумный насос 10 и прецизионные манометры. Алгоритм работы: включается электродвигатель 10 и проверяется степень вакуумирова- ния манометром 9, открываются вентили 4, 5, 8 и проводится хронометраж флюидонасыщения образца в нагрузочном устройстве 3. Степень вакуумирова- ния и уровень предела нижнего давления регулируются дросселем 4. Перепад давления в образце и вакуумной камере приводит к интенсивному проникнове- нию флюида в геоматериал. После замеров расхода жидкости и перепадов дав- ления закрываются все вентили. Далее контролируют изменения давления при разрушении образца. Исследование фазовой проницаемости геоматериала вы- полняется путем подачи азота под давлением не более 0,3 МПа. Установка для сейсмоакустических исследований состоит из пресса 1, датчи- ков продольных деформаций и силомера 2, аналого-цифрового преобразователя 3, ноутбука 4. Между плитами пресса 6, устанавливается нагрузочное устрой- ство, к которому крепятся приемники акустических колебаний 5. Прием и обра- ботка акустических сигналов в аналоговом режиме осуществляется информаци- онно-измерительной системой АФ-15 и набором датчиков 4, а в цифровом виде – ресивером Pioneer VSX-1520kc каналами 6, 8, 9. Информация регистрируется запоминающим осциллографом С8-14 и ноутбуком. Амплитудно-частотная ха- рактеристика корректируется эквалайзером цифрового ресивера, а подавление помех и избирательные измерения САЭ – частотным фильтром ОСК-400-06-15. Измерения выполнены в вариантах «взвешивания» и «локализации». В первом два канала прибора используются для анализа сигнала САЭ. Во втором измере- нию подлежит время превышения амплитудой анализируемого сигнала двух опорных уровней. Закрепленные на поверхности образца два датчика показыва- ют относительное время восприятия импульса САЭ, по которым определяют положение источника эмиссии. Временные параметры очагов трещинообразова- ния определяют с помощью субблока аппаратуры АФ-15, путем вычисления ко- ординат источника САЭ по разности времен прихода сигналов двух событий. При наличии двух пьезодатчиков на каждой грани кубического образца по- лучаются четыре независимых значения X1…X4, X / 1…X / 4 для грани со стороны опорной плиты и X // 1…X // 4 со стороны траверсы, по которым строят лучи и определяют координаты вершин магистральных трещин. Величина погрешности локации импульсов зависит от среды размещения – массива горных пород, его нарушенности горными выработками, пористости пород, водонасыщенности, геологической структуры месторождения и техно- логической возможности размещения датчиков в пространстве. Результаты экспериментальных исследований. Исследования разрушения геоматериалов проведено в условиях объемного сжатия в до- и запредельной областях напряжений на образцах углей, песчаников, аргиллитов и алевролитов (по 5-8 образцов каждого литотипа) при разной концентрации флюида. Параме- тры, которые регистрировали в ходе эксперимента: напряжение сжатия, вели- чина бокового подпора, продольные и поперечные деформации, сигналы САЭ, ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. № 128 11 время нагружения, а также расчетные значения интенсивности деформации и амплитудно-частотная характеристика импульсов САЭ. Сопоставление резуль- татов осуществляли по параметру «деформация» и отметкам времени нагруже- ния. Примеры отображения результатов приведены на рис. 3-5. На рис. 3 представлены графики «напряжение-деформация» («σ-ε») угля марки «К» (а) и кривые соответствующих энергетических затрат на деформи- рование и разрушение образца (б). На рис. 4 приведен пример скриншота запи- си САЭ при нагружении образца угля, а на рис. 5 сплайн-поверхность спек- тральной характеристики выделенного (см. рис. 4) участка импульсов САЭ. а) б) Рисунок 3 – Диаграммы «напряжение – деформация» (а) и энергетических затрат на разрушение образцов (б) флюидонасыщенного угля в условиях объемного сжатия Рисунок 4 - Скриншот записи САЭ при нагружении образца угля ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. № 128 12 Рисунок 5 – Сплайн амплитудно-частотной характеристики выделенного участка САЭ Приведенные на рис. 3а диаграммы традиционно дифференцируют шестью характерными областями деформирования: областью ослабления контактных явлений, закрытия макротрещин и макропор; стадией линейного деформирова- ния (область упругих деформаций); областью микрорастрескивания и возник- новения поперечных деформаций; стадией интенсивного микрорастрескивания и существенного увеличения поперечных деформаций (область предельных напряжений); стадией разупрочнения и потери несущей способности (запре- дельная область напряжений); областью остаточной прочности пород [7]. В результате обработки и анализа результатов лабораторных исследований установлено, что за областью упругих деформаций при дальнейшем увеличе- нии всестороннего сжатия в образцах угля и песчаника возникает сдвиговая деформация, которая при достижении определенного уровня переходит в пери- одическую однородную деформацию. Последняя проявляется на макроуровне в виде пачек линий скольжения и возрастании угла наклона макроплоскостей разрушения в зависимости от угла ориентировки плоскости среза, вида напря- женного состояния и скорости деформирования влагонасыщенных образцов. Для оценки влияния флюидонасыщенности на интенсивность трещинообра- зования выполнен Фурье-анализ спектрограмм данных САЭ, который базиру- ется на анализе амплитудно-временных и амплитудно-частотных спектров. От- личительная особенность анализа – оценка спектральной плотности и опреде- ление модуля постоянной спада акустических сигналов. Установлено, что при стремлении модуля спада спектральной плотности к нулю разрушение геомате- риала происходит в виде пластического течения, а при стремлении к единице деструкция происходит в виде хрупкого разрушения по плоскостям ослабления в зависимости от степени увлажнения. Анализ энергетики процесса показал, что интенсивность разрушения зави- сит от величины порового пространства и влагоемкости геоматериала, которая ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. № 128 13 определяется проницаемостью среды и уменьшается с ростом давления всесто- роннего сжатия и влаги. Отмеченная закономерность связана с типом пористо- сти. Так, для пород с трещинным типом структуры порового пространства (по- ристость меньше 3 %) отмечается зависимость проницаемости по газу от дав- ления всестороннего сжатия. С увеличением давления всестороннего сжатия до 100 МПа коэффициент проницаемости (по абсолютной величине) уменьшается на три и более порядка. Для пород с трещинно-поровым типом структуры по- рового пространства (пористость от 3 до 8 %) характерна более слабая зависи- мость проницаемости от давления всестороннего сжатия (коэффициент прони- цаемости уменьшается по абсолютной величине на один-два порядка). Для по- род с поровым типом структуры (пористость более 10 %) коэффициент прони- цаемости практически не зависит от давления всестороннего сжатия. Исследования поведения слабых горных пород (алевролитов, аргиллитов, песчаников с глинистым цементом и мелкозернистых) при всестороннем сжа- тии показали, что при отсутствии дренажа поровое давление насыщенного во- дой, например песчаника с временным сопротивлением одноосному сжатию 5 МПа, уравнивается с давлением всестороннего сжатия при значении 7,5 МПа. При совместном анализе данных механических испытаний и САЭ были вы- делены четыре характерные области (стадии) механоэмиссионных процессов. На первой стадии происходит закрытие трещин, причем, в основном, в про- дольном направлении. При этом суммарная поверхность трения увеличивается, что сопровождается увеличением сейсмоакустической активности (САА). Про- исходит уплотнение материала и увеличение модуля упругости. Переход ко второй стадии отмечается изменением знака кривизны на зави- симости «σ-ε» и резким увеличением САЭ. Возникают новые трещины, распре- деленные по объему образца, увеличивается САА, в том числе вызванная обра- зованием трещин отрыва. Модуль упругости уменьшается. Переход к третьей стадии отмечен максимумом САА. При этом образуются поверхности скольжения, благодаря кластеризации (концентрации в опреде- ленных областях) возникающих трещин. Данный эффект наблюдается в обла- стях конусных поверхностей, что (в последствии) придает разрушающемуся образцу форму песочных часов. Дальнейшее развитие процесса приводит к увеличению деформаций при меньших нагрузках, т. е. образец переходит в чет- вертую стадию запредельного деформирования. Из анализа диаграмм САЭ следует, что для угля, в отличие от песчаника, характерна значительная (в 2-3 раза большая) продолжительность САА на пер- вой и второй стадиях. Кроме того, максимальная САА для угля на третьей ста- дии в 1,6 раза превышает ее для песчаника. Четвертая стадия у песчаника рас- тянута во времени и приблизительно в два раза превышает стадию у угля. Осо- бенность спектральных характеристик для угля (по сравнению с песчаником) заключается в более высоких частотах и амплитудах сигнала САЭ. Вид зависимости «σ-ε», характер САА и ее амплитудно-частотные характе- ристики существенно меняет влагонасыщенность пород. Так, для образцов су- ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. № 128 14 хого угля уже на первой стадии отмечается достаточно четко выраженный всплеск активности САЭ в высокочастотной области спектра. В начале области пластической деформации САА затухает и переходит в область низких частот. Дальнейшее увеличение продольной деформации при переходе материала в об- ласть запредельного деформирования приводит к увеличению САА в высоко- частотной части спектра, но уже не в такой степени, а спектр содержит, в ос- новном, низкочастотные сигналы с высокой величиной амплитуды. Для влагонасыщенного угля САА намного выше на первых двух стадиях. Период затишья перед началом третьей стадии относительно невелик, переход к третьей стадии наступает раньше, а максимальная активность в ней несколько ниже, чем у сухого угля. В начале четвертой стадии отмечается длительный пе- риод затишья. В спектре высокочастотные значения отмечаются в узком диапа- зоне на границе 1 и 2 стадий, а также при переходе в запредельную область. Увеличение САА на первых двух стадиях нагружения для влагонасыщен- ных образцов объясняется тем, что при их деформировании наблюдается ин- тенсивное зарождение новых мелких трещин за счет микрогидроразрывов по- ристой структуры. При этом происходит не только рост находящихся в одной плоскости трещин, но и появление соединяющих их каналов, приводящих к слиянию изолированных друг от друга трещин. Анализ диаграмм «σ-ε», изменений коэффициента разрыхления, скорости деформаций, энергетических характеристик и САЭ позволил выделить основ- ные этапы формирования напряженного состояния геоматериала и последова- тельность развития сколовых и сдвиговых деформаций при трещинно-поровых образованиях. Эти этапы можно разделить на 7 стадий. Первая – начальный этап пригрузки и снижение проницаемости образцов. Акустические сигналы определяются в виде «шороха» (низкие частоты, незначительная амплитуда, слабая энергетическая плотность сигналов). Вторая – начало упругого дефор- мирования (смыкание трещин, исчезновение проницаемости). САЭ небольшой длительности, время нарастания продолжительное, энергетические показатели слабые. Третья – упругое деформирование (трещины закрыты, поры изолиро- ваны). Появляются импульсы, связанные с дефектностью геоматериала, харак- теристики акустических импульсов аналогичны второй стадии. Четвертая – первый этап упруго-пластического деформирования (рост проницаемости). САЭ большой амплитуды, длительность импульсов незначительная, спек- тральная плотность сигналов и частота импульсов высокая (до 5-6 кГц). Пятая – область предельного состояния (рост проницаемости за счет трещинообразова- ния). Длительность и амплитуда импульсов повышаются, время нарастания ми- нимальное, энергетическая плотность очень высокая. Шестая – начало консо- лидации трещин (интенсивный рост проницаемости, связанный с образованием трещинно-порового пространства). Для этой области характерно наложение импульсов, все параметры не стабильны. Седьмая – область пластического те- чения (формирование сдвиговых других трещин, проницаемость интенсивно увеличивается). Для САЭ характерны низкая амплитуда и частота, импульсы ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. № 128 15 возникают только за счет сдвигового трения берегов магистральных трещин. Т. к. площадь каждой из указанных стадий разрушения эквивалентна энер- гетической плотности сигнала САЭ, можно определить баланс энергий, что позволит перейти к прогнозу стадии деформирования массива по данным сей- смоакустических наблюдений. Необходимо только учитывать, что с изменени- ем условий нагружения и влажности в процесс деформирования включается разное число плоскостей сдвига, поэтому разрушение может произойти не по всем единичным плоскостям сдвига, включившимся в процесс деформирова- ния, а по какой-то одной плоскости в силу разброса их прочности и упругости. Именно поэтому для выявления механизмов трещинообразования и отклика на него САЭ важно знать факторы, определяющие эти процессы и поведение гео- материала при разрушении [8, 9]. Результаты статистической обработки значений сопротивления сжатию (σсж), растяжению (σр) и угла внутреннего трения (φ) пород и угля при одноосном сжатии и увлажнении (W) геоматериала (коллектора) представлены в табл.1. Таблица 1– Связь прочностных свойств геоматериала с влагонасыщенностью Тип коллектора Установленная корреляционная зависимость Коэффициент корреляции (r) Надежность коэф- фициента r Песчаник крупнозерни- стый 421106314 ,W,сж  0,69 5,27 8716412 ,W,р  0,54 2,64 66839715291 2 ,W,W,  0,68 5,06 Песчаник мелкозерни- стый 44775212 ,W,сж  0,75 6,41 30,1449,2  Wр 0,57 2,79 236240122 ,W,W  0,53 2,55 Уголь монолитный 4963913 ,W,сж  0,65 5,16 77,561,0  Wр 0,62 4,82 641399733772 2 ,W,W,  0,71 4,73 Уголь с нару- шенной струк- турой 87,7748,9  Wсж 0,58 3,72 234580 ,W,р  0,53 3,50 961879955864 2 ,W,W,  0,55 3,40 Результаты определения очагов генерирования трещин и записи формы аку- стических сигналов были использованы для исследований частотных особенно- стей САЭ при образовании трещин различного типа. Идентификацию трещин выполняли по частотному составу и диапазону генерирования, амплитуде, вре- мени вступления и знаку первой фазы. Перечисленные параметры в пределах одного цикла нагружения при изме- нении нагрузки изменялись незначительно. Однако при тех же координатах и уровне нагрузки возникали отдельные акустические сигналы других частот и амплитуд. Форма записи сигналов и их параметры также существенно отлича- ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. № 128 16 ются при параметризации импульсов. В связи с чем была выдвинута гипотеза о том, что при разрушении образцов угля, ввиду различия их строения и состава, образуются разные виды трещин – сдвиговые, сколовые, Редела и их комбина- ции. Результаты изучения САЭ указывают на возникновение очагов структур- ной нарушенности, которые приводят к образованию магистральных трещин, скорость распространения которых изменяется в пределах от 0,3 до 1,9 км/с, но не более чем скорость продольных волн в образцах. Возникшие области нару- шенности структуры являются участками микротрещинообразования, а неод- нородности этих участков – очагами развития магистральных трещин и оконча- тельного разрушения геоматериала. Общая деформация зависит от числа еди- ничных включившихся в процесс плоскостей, величины остаточной пластично- сти на плоскости, что определяется структурно-текстурными особенностями геоматериала. Выводы. Повышение напряжений в горных породах даже в области упругих дефор- маций провоцирует развитие процесса неравномерного по объему микроуплот- нения, что ведет к формированию зон повышенных концентраций напряжений и разрыву внутренних связей. В предельной и запредельной областях напряже- ний процессы дезинтеграции пород на порядок активнее, что обосновывает ин- формативность метода, базирующегося на регистрации САЭ пород, при кон- троле напряженно-деформированного состояния массива во всем возможном диапазоне изменений горного давления. Точность оценки напряженно-деформированного состояния массива по комплексу сейсмоакустических характеристик обеспечивает принцип кусочно- линейной аппроксимации. Для этого весь возможный размах изменения вели- чины информативного параметра разбивается на несколько интервалов, а зави- симости аппроксимируются линейными отрезками внутри этих интервалов. Учет нелинейности сложной формы полиномами низких степеней значительно повышает устойчивость решения обратных задач при контроле процесса тре- щинообразования и формирования напряжений в среде. Предложенная модель акусто-эмиссионных эффектов, основанная на явле- нии роста существующих трещин на границах структурных элементов при по- вышении давления, позволяет методом САЭ определить не только местополо- жение источника эмиссии, но и оценить характеристики трещин, а также напряженное состояние и флюидонасыщенность среды. Для повышения досто- верности оценки напряженного состояния угольного пласта по величине сме- щения максимума спектральной плотности САЭ необходимо учитывать горно- геологические условия, а также совокупность физико-механических свойств угля и боковых пород. ___________________________________ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Метаногенерация в угольных пластах / А.Ф. Булат, С.И. Скипочка, Т.А. Паламарчук, В.А. Ан- циферов – Днепропетровск: Лира ЛТД, 2010. – 328 с. 2. Методические рекомендации по геофизическому контролю и диагностике геомеханического ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. № 128 17 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 microseis- micity / 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 me- thane 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 un- derground 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 har- monic 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 техни- ческих наук, профессор, директор института, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАНУ), Днепр, Украина, office.igtm@nas.gov.ua Скипочка Сергей Иванович, доктор технических наук, профессор, заведующий отделом меха- ники горных пород, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепр, Украина, skipochka@ukr.net Пилипенко Юрий Николаевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, стар- ший научный сотрудник в отделе проблем разработки месторождений на больших глубинах, Инсти- тут геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепр, Украина, geotechnika@mail.ua Дякун Роман Анатольевич, кандидат технических наук, научный сотрудник в отделе управления динамическими проявлениями горного давления, Институт геотехнической ме- ханики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАН Украины), mailto:geotechnika@mail.ua mailto:geotechnika@mail.ua ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. № 128 18 Днепр, Украина, romen@ua.fm 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, office.igtm@nas.gov.ua 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, skipochka@ukr.net Pilipenko Jury Nikolayevich, Candidate of Technical Sciences (Ph.D), Senior Researcher, Senior Re- searcher in Department of Mineral Mining at Great Depths M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechan- ics under the National Academy of Science of Ukraine (IGTM, NASU), Dnepropetrovsk, Ukraine, geotech- nika@mail.ua Dyakun Roman A., Candidate of Technical Science (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, romen@ua.fm _______________________________________ Анотація. Предмет досліджень – методологія контролю властивостей і стану вуглепо- родного масиву. Мета роботи – теоретико-експериментальне обґрунтування акусто- емісійного методу контролю масиву. Викладено елементи теорії акусто-емісійного контро- лю, методика, прилади та результати експериментальних досліджень гранично-напружених флюїдонасичених порід. Наведено способи вивчення та інтерпретації результатів геофізич- них спостережень дезінтеграції флюїдонасичених геоматеріалів в складному напруженому стані, що базуються на положеннях теорії ліній ковзання. Описано підходи до вирішення за- дачі про напружено-деформований стан флюїдонасиченого вугільного пласта шляхом вста- новлення коефіцієнтів автокореляції між тимчасовими сейсмоакустичними подіями. Дано експериментальне обґрунтування методів комплексного контролю з визначенням рівня дез- інтеграції 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 re- sults 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 ex- perimental 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. Статья поступила в редакцию 20.03.2016 Рекомендовано к печати д-ром геол. наук Л.И. Пимоненко mailto:romen@ua.fm mailto:geotechnika@mail.ua mailto:geotechnika@mail.ua mailto:romen@ua.fm

Научно-методический базис спектрально-акустического контроля состояния флюидонасыщенного углепородного массива

Репозитарії

Схожі ресурси