Экспериментальное обоснование прочности и разрушения насыщенных осадочных горных пород (18.01.2010)

Автор: Карманский Александр Тимофеевич

КАРМАНСКИЙ Александр Тимофеевич

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ

ПРОЧНОСТИ И РАЗРУШЕНИЯ

НАСЫЩЕННЫХ ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

Специальность 25.00.20 – Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

САНКТ- Петербург

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете).

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Ковалев Олег Владимирович

доктор физико-математических наук, профессор

Куксенко Виктор Степанович

доктор технических наук, ведущий научный сотрудник

Капустянский Соломон Маркович

Ведущее предприятие – ФГУП «Национальный научный центр горного производства – ИГД им. А.А. Скочинского»

Защита диссертации состоится 2010 г. в vvvkч мин на заседании диссертационного совета Д 212.224.06 в Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106, Санкт-Петербург, 21-я линия, дом 2, ауд. № 1160.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета).

Автореферат разослан 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

д.т.н., профессор Э.И. Богуславский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Горнодобывающая промышленность ставит перед горной наукой проблемы, связанные с необходимостью детального изучения процессов деформирования и разрушения горных пород при разработке полезных ископаемых: устойчивости и поддержания подземных выработок, разрушения горных пород взрывом и режущим инструментом, при горных ударах, выбросах угля, породы и газа на шахтах.

Эффективность решения этих проблем определяется уровнем знаний о механических и коллекторских свойствах горных пород, напряженном состоянии различных тектонических зон, геодинамических условиях формирования месторождений полезных ископаемых и вмещающего массива.

Решением геомеханических проблем занималось большое количество исследователей.

Для предсказания начала и форм разрушения массива горных пород отечественными и зарубежными учеными предложен широкий спектр критериев (условий) оценки прочностных и деформационных свойств горных пород в образце и массиве, который нашел отражение в трудах Авершина С.Г., Асанова В.А., Бича Я.А., Булычева Н.С, Бажина Н.П., Безродного К.П., Виноградова В.В., Глушко В.Т., Зубова В.П., Карташова Ю.М., Картозия Б.А., Ковалева О.В., Козырева А.А., Корнилкова М.В., Кузнецова С.Т., Капустянского С.М., Кузнецова С.В., Лодуса Е.В., Малышева М.В., Оксенкруга ЕС., Першина В.В., Петухова И.М., Проскурякова Н.М., Протосени А. Г., Ржевского В. В., Ставрогина А.Н., Чиркова С.Е., Шемякина Е.И., Шик В.М. и других.

Исследованиям вопросов влияния влаги, вида напряженного состояния на механические свойства и проницаемость горных пород посвящено значительное количество работ, среди которых следует выделить работы Максимова А.П., Шрейнера Л.А., Ходота В.В., Ренжиглова Н.Ф., Ильницкой Е.И., Герсеванова Н.М., Панина Г.Е., Садиленко К.М. Яновской М.Ф., Премыслера Ю.С. Павловой Н.Н., Давыдова Е.Т., Ножкина Н.В., Желтова Ю.П., Золотарева П.П.

Вопросу влияния скорости деформирования (нагружения) на механические свойства горных пород посвящены многочисленные исследования Ставрогина А.Н., Куксенко В.С., Мансурова В.А., Лодуса Е.В., Ягодкина Г.И., Кунтыша М.Ф, Мохначева М.П, Томашевской И.С., Байдюк Б.В., Бузера Г.Д., Серденгекти И.С., Тарасова Б.Г.

Наибольшую трудность вызывает разработка удароопасных и выбросоопасных месторождений в сложных горно- и гидро-геологических условиях и на больших глубинах.

Актуальность диссертационной работы связана с отсутствием теоретических основ надежного прогнозирования процессов деформирования и разрушения горных выработок и массивов горных пород при интенсивной подземной добыче полезных ископаемых в сложных горно- и гидро-геологических условиях. Исследования механических и коллекторских свойств пород в лабораторных условиях позволяют установить общие закономерности процессов деформирования и разрушения насыщенных горных пород.

Цель работы – разработка теоретических положений, обеспечивающих повышение надежности прогнозирования процессов деформирования и разрушения массивов горных пород при подземной добыче полезных ископаемых в сложных горно-геологических условиях, характеризующихся повышенной насыщенностью пород газами и водой.

Идея работы - предельное и неупругое состояние, а также коллекторские свойства насыщенных горных пород необходимо определять с учетом взаимодействия и взаимного влияния твердой, жидкой и газовой фаз.

Основные задачи исследования:

( исследовать закономерности перехода насыщенных газом и жидкостью горных пород в предельное состояние при широкой вариации условий нагружения;

( исследовать закономерности изменения коллекторских свойств горных пород (сжимаемость, проницаемость) от вида напряженного состояния, порового давления, степени насыщения жидкими флюидами;

( обобщить результаты экспериментальных исследований с позиций статистической модели деформированного неоднородного тела;

( разработать новые и усовершенствовать существующие средства и методики исследований механических и коллекторских свойств горных пород при вариации условий нагружения, фильтрации жидких и газообразных флюидов, интенсивности порового давления.


загрузка...