Влияние газонасыщения на деформирование и разрушение горных пород при объемном нагружении

Влияние газонасыщения на деформирование и разрушение горных пород при объемном нагружении

Оцінено вплив газонасичення гірських порід на їхні фізико-механічні властивості в умовах об’ ємного навантаження.

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2013
Автор: Ревва, В.Н.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України 2013
Назва видання:Наукові праці УкрНДМІ НАН України
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/57223
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:Влияние газонасыщения на деформирование и разрушение горных пород при объемном нагружении / В.Н. Ревва // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 13, ч. 1. — С. 288-293. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-57223
record_format dspace
spelling irk-123456789-572232014-03-06T03:01:42Z Влияние газонасыщения на деформирование и разрушение горных пород при объемном нагружении Ревва, В.Н. Оцінено вплив газонасичення гірських порід на їхні фізико-механічні властивості в умовах об’ ємного навантаження. The influence of gas pickup of rocks on their physical and mechanical properties is evaluated in conditions of volume loading. 2013 Article Влияние газонасыщения на деформирование и разрушение горных пород при объемном нагружении / В.Н. Ревва // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 13, ч. 1. — С. 288-293. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1996-885X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/57223 622.236:539.375 ru Наукові праці УкрНДМІ НАН України Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
description Оцінено вплив газонасичення гірських порід на їхні фізико-механічні властивості в умовах об’ ємного навантаження.
format Article
author Ревва, В.Н.
spellingShingle Ревва, В.Н.
Влияние газонасыщения на деформирование и разрушение горных пород при объемном нагружении
Наукові праці УкрНДМІ НАН України
author_facet Ревва, В.Н.
author_sort Ревва, В.Н.
title Влияние газонасыщения на деформирование и разрушение горных пород при объемном нагружении
title_short Влияние газонасыщения на деформирование и разрушение горных пород при объемном нагружении
title_full Влияние газонасыщения на деформирование и разрушение горных пород при объемном нагружении
title_fullStr Влияние газонасыщения на деформирование и разрушение горных пород при объемном нагружении
title_full_unstemmed Влияние газонасыщения на деформирование и разрушение горных пород при объемном нагружении
title_sort влияние газонасыщения на деформирование и разрушение горных пород при объемном нагружении
publisher Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
publishDate 2013
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/57223
citation_txt Влияние газонасыщения на деформирование и разрушение горных пород при объемном нагружении / В.Н. Ревва // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 13, ч. 1. — С. 288-293. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.
series Наукові праці УкрНДМІ НАН України
work_keys_str_mv AT revvavn vliâniegazonasyŝeniânadeformirovanieirazrušeniegornyhporodpriobʺemnomnagruženii
first_indexed 2025-07-05T08:27:59Z
last_indexed 2025-07-05T08:27:59Z
_version_ 1836794857760227328
fulltext Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 288 УДК 622.236:539.375 ВЛИЯНИЕ ГАЗОНАСЫЩЕНИЯ НА ДЕФОРМИРОВАНИЕ И РАЗРУШЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ОБЪЕМНОМ НАГРУЖЕНИИ Ревва В. Н. (УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина) Оцінено вплив газонасичення гірських порід на їхні фізико- механічні властивості в умовах об’ ємного навантаження. The influence of gas pickup of rocks on their physical and me- chanical properties is evaluated in conditions of volume loading. Наличие пор и трещин в горных породах предопределяет возможность заполнения их различными жидкостями и газами, которые оказывают физико-химические и чисто механические воздействия на физико-механические свойства пород. [1]. В процессе закрытия старых, нерентабельных шахт преду- смотрена их мокрая консервация. При водонасыщении нарушен- ного горного массива молекулы метана в виду их большей по- движности будут вытесняться водой [1], что приведет к дополни- тельному газонасыщению верхних слоев горных пород. Поэтому наряду с экологическими вопросами всё большую актуальность приобретает оценка влияния метанонасыщения горных пород на деформирование и разрушение их в условиях объемного неравнокомпонентного нагружения, а, следовательно, и на процессы сдвижения земной поверхности. В настоящей работе представлены результаты эксперимен- тальных исследований влияния газонасыщения метаном на де- формирование и разрушение песчаников и углей при объемном неравнокомпонентном сжатии. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 289 В процессе экспериментов использовались методики меха- ники разрушения и установка трехосного неравнокомпонентного сжатия (УНТС) [1]. Исследования влияния газонасыщения на эффективную по- верхностную энергию (ЭПЭ) позволили установить следующее. При насыщении метаном песчаников с карбонатным цементом изменения ЭПЭ незначительны, а время насыщения составляет 5- 6 часов. Для песчаников с силикатным цементом метанонасыще- ние уменьшает ЭПЭ до 4 раз, т.е. сопротивляемость (трещино- стойкость) породы развитию в ней трещин снижается очень су- щественно, а газонасыщение происходит через 10-12 часов. В случае отсутствия воды в песчанике метан существенно уменьшает его ЭПЭ, но не так сильно как вода. При совместном воздействии вода, в силу большей энергии сорбции по сравнению с метаном, изолирует внутреннюю поверхность породы, поэтому основная масса метана находится в свободном состоянии. [1]. Из экспериментальных исследований газонасыщенных пес- чаников в объемном неравнокомпонентном поле сжимающих напряжений установлено, что метонасыщение увеличивает упру- гие свойства песчаников, инициирует развитие трещин по всему объему, а разрушение носит динамический характер. Экспериментальные исследования влияния газонасыщения на деформирование и разрушение углей в условиях объемного неравнокомпонентного нагружения проводились на установке УНТС. В основном испытывались образцы угля марки К пласта d4 ш/у «Покровское», которые по специальной методике [2] насыщались метаном и затем испытывались до разрушения по программам нагружения, моделирующих разные виды напряжен- ного состояния согласно параметра Лоде-Надаи [3]. Моделировалось пять видов напряженного состояния – обобщенное сжатие (µσ = -1), между обобщенным сжатием и сдвигом (µσ = -0,5), обобщенный сдвиг (µσ = 0), между обобщен- ным сдвигом и растяжением (µσ = 0,5) и обобщённое растяжение (µσ = 1). При этом σ1≥ σ2≥ σ3≥0, где σ1, σ2, σ3 – главные напряже- ния. Виды деформационного состояния рассчитывались в про- цессе эксперимента. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 290 Согласно [4, 5] виды напряженного состояния соответству- ют трём характерным участкам угольного пласта различного объ- емного нагружения и различного механического состояния. Экспериментальные исследования позволили установить следующие закономерности. На рисунке 1 представлена зависимость модуля деформации Е от вида напряженного состояния μ для исходного и газонасы- щеного образцов угля. При -1 ≤ µσ ≤ -0,5 (в зоне нетронутого массива) влияние га- зонасыщения незначительно, а при -0,5 ≤ µσ ≤ 1 (в зоне предель- ного состояния) Е увеличивается – уголь становится более жест- ким. Рис. 1. Зависимость модуля деформации Е угля от вида напряжённого состояния µσ Тенденция к увеличению упругих характеристик угля при метанонасыщении отмечается и на зависимости коэффициента поперечной деформации ν от вида напряженного состояния μ (рис. 2). Почти одинаковое уменьшение ν как в нетронутой части пласта, так и в зоне предельного состояния. Е  · 1 0 ‐3 , М П а μσ исход метан Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 291 Рис. 2. Зависимость коэффициента поперечной деформации V угля от вида напряжённого состояния µσ Как для исходного, так и для газонасыщенного углей не наблюдается соответствие между видами напряженного и дефор- мационного состояниями (µ µ ) (рис. 3). Рис. 3. Зависимость вида деформационного состояния µε от вида напряженного состояния µσ Из зависимости изменения полной энергии деформирования А от вида напряженного состояния µσ (рис. 4) в момент разруше- ния угля следует, что на разрушение газонасыщенного угля необ- ходимо затратить больше энергии чем исходного. Связано это, прежде всего, с тем, что метанонасыщение инициирует трещино- образование по всему объему угольного образца, а это, в свою ν μσ исход метан μ ε μσ исход метан Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 292 очередь, приводит к увеличению количества фильтрационных каналов для транспортировки флюидов. В угольном пласте влия- ние метанонасыщения на энергию деформирования угля незначи- тельно только в зоне нетронутого массива и на кромке забоя. Рис. 4. Зависимость полной энергии деформирования А угля в момент разрушения от вида напряженного состоя- ния Таким образом, метанонасыщение существенно влияет на деформирование и разрушение песчаников и углей в условиях объемного нагружения, а, следовательно, и на процессы сдвиже- ния земной поверхности. Выводы Метанонасыщение, существенно уменьшает эффективную поверхностную энергию (трещиностойкость) песчаников, в усло- виях объемного нагружения увеличивает их упругие свойства и приводит к взрывоподобному разрушению. При насыщении метаном угля, находящегося в условиях объемного неравнокомпонентного сжатия, увеличиваются его упругие характеристики, интенсифицируется трещинообразова- ние по всему объему образца, что в итоге значительно улучшает его фильтрационные свойства, разрушение носит динамический характер. A , М Д ж /м 3 μσ исход метан Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 293 В пласте метанонасыщение наибольшее влияние оказывает на деформирование и разрушение угля в зоне предельного состо- яния. СПИСОК ССЫЛОК 1. Алексеев А. Д. Разрушение горных пород в объемном поле сжимающих напряжений. [Текст] / А. Д. Алексеев, В. Н. Рев- ва, Н. А. Рязанцев — К : Наукова думка, 1989. — 168 с. 2. Ревва В. Н. Деформирование и разрушение газонасыщенного угля при разных видах напряженного состояния. [Текст] / В. Н. Ревва, В. В. Завражин, А. В. Молодецкий, Д. С. Кодберг // Вести Донецкого горного института. — Донецк. — 2011. — № 1. — С. 66––70. 3. Ревва В. Н. Изменение физико-механических свойств горных пород при водонасыщении в условиях объемного нагружения. [Текст] / В. Н. Ревва // Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 12. — Донецк, 2013. — С. 179––189. 4. Докукин А. В. Моделирование предельно напряженного сос- тояния угольных пластов. [Текст] / А. В. Докукин, С. Е. Чир- ков, Б. К. Норель –– М. : Наука, 1981. –– 152 с. 5. Норель Б. К. Изменение прочности угольного пласта в масси- ве. [Текст] / Б. К. Норель. –– М. : Наука, 1983. –– 128 с.

Схожі ресурси