Новый подход к прогнозу активизации процессов сдвижения горных пород и земной поверхности

Запропоновано новий підхід до прогнозу початку або активізації процесів зрушення гірських порід та земної поверхні, що максимально враховує фізико-механічні властивості порід масиву. A new treatment of predicting the onset or intensification of ground subsidence and movement is proposed that takes i...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in:Наукові праці УкрНДМІ НАН України
Date:2015
Main Author: Ревва, В.Н.
Format: Article
Language:Russian
Published: Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України 2015
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99569
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Новый подход к прогнозу активизации процессов сдвижения горных пород и земной поверхности / В.Н. Ревва // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2015. — № 15. — С. 53-57. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1859483238360154112
author Ревва, В.Н.
author_facet Ревва, В.Н.
citation_txt Новый подход к прогнозу активизации процессов сдвижения горных пород и земной поверхности / В.Н. Ревва // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2015. — № 15. — С. 53-57. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
collection DSpace DC
container_title Наукові праці УкрНДМІ НАН України
description Запропоновано новий підхід до прогнозу початку або активізації процесів зрушення гірських порід та земної поверхні, що максимально враховує фізико-механічні властивості порід масиву. A new treatment of predicting the onset or intensification of ground subsidence and movement is proposed that takes into account mechanical and physical properties of rock mass to the full.
first_indexed 2025-11-24T15:13:24Z
format Article
fulltext Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015 53 539.3:622.831 НОВЫЙ ПОДХОД К ПРОГНОЗУ АКТИВИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ СДВИЖЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД И ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ Ревва В. Н. (УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина) Запропоновано новий підхід до прогнозу початку або акти- візації процесів зрушення гірських порід та земної поверхні, що максимально враховує фізико-механічні властивості порід маси- ву. A new treatment of predicting the onset or intensification of ground subsidence and movement is proposed that takes into account mechanical and physical properties of rock mass to the full. Основоположник исследовательских работ по сдвижению горных пород в СССР И. М. Бахурин в своё время утверждал, что «Мы не ошибемся, если скажем, что вся история горного дела, вся история изыскания наилучших систем разработок есть исто- рия борьбы со сдвижением горных пород» 1. В настоящее время эта «борьба» становится еще более актуальной, особенно, в связи с консервацией и закрытием угольных шахт с последующим их затоплением. При разработке новых современных моделей сдви- жения горных пород и земной поверхности важнейшим стано- вится максимальный учет физико-механических свойств пород горного массива и их изменения от влияющих факторов. В 2 предложен новый подход, основанный на положениях механики разрушения, к оценке предельного состояния горного массива над выработанным пространством, который может быть использован для прогноза начала или активизации процесса сдвижения горных пород и земной поверхности при консервации Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015 54 и закрытии угольных шахт. Критериальное соотношение имеет вид:    Г Hk НкР Е l    2sin)1( 4 )( )cos(sin 2 )1( 22 2 222 2 , (1) Г – эффективная поверхностная энергия (ЭПЭ) – энергия, необходимая на образованием нового элемента поверхности и учитывающая все механизмы разрушения, характеристика тре- щиностойкости (сопротивляемости развитию трещин в твердом теле) породы (к примеру, для песчаников с разным цементом из- меняется в пределах с 1 дж/м2 до 190 дж/м2); l – размер эффек- тивной трещины, интегрально учитывает множество реальных трещин в массиве, определяемый согласно [3]. Из формулы: l ЕГ f   )1( 2 2  , где σf = σcж – при сжатии, σf = σp – при растяжении; а σcж и σp cоответственно пределы прочности на одноосные сжатие и рас- тяжение; Е – модуль деформации для неупругой среды и модуль Юн- га для упругой среды; ν – коэффициент поперечной деформации для неупругой среды, а для упругой коэффициент Пуассона; Р – давление флюида (вода, газ) в трещине; γ – объемный вес породы; к – коэффициент концентрации напряжений в зоне влияния горной выроботки; λ – коэффициент бокового распора, который для случая упругой среды равен   1 ; α – угол ориентации трещины относительно направления действия преобладающего сжимающего напряжения и критиче- ское значение его  arcctg (ρ– коэффициент внутреннего трения); Н – глубина залегания эффективной трещины. Поскольку наличие пор и трещин в горных породах пред- определяет возможность их заполнения различными жидкостями Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015 55 и газами, а также то, что при закрытии угольных шахт преду- смотрено чаще всего их полное затопление, проанализируем вли- яние флюидов на параметры критериального соотношения (1). Флюиды в горных породах оказывают физико-химическое и чисто механическое влияние на их физико-механические свой- ства. Физико-химические влияние (эффект Ребиндера) состоит в адсорбции флюида на внутренних поверхностях породы, что приводит к уменьшению свободной энергии на границе фаз. Уменьшение поверхностной энергии уменьшает прочность поро- ды. Наряду с физико-химическим эффектом проявляется и ме- ханический эффект давления поровых флюидов. При внешнем сжатии тенденция к уменьшению объема пор приводит к возник- новению давления флюида, который перпендикулярно поверхно- сти зерен. Давление порового флюида уменьшает нормальное напряжение, но не влияет на касательное напряжение. Основное различие влияния воды и газа на физико- механические свойства горных пород сводиться к следующему [4]: водонасыщение снижает модуль упругости и модуль сдвига, а газонасыщение их увеличивает, водонасыщение приводит к ро- сту деформаций и пластификации пород, а газонасыщение к их уменьшению и охрупчиванию; водонасыщение локализует раз- рушение в одной плоскости и приводит к разрушению путем скольжения, газонасыщение интенсифицирует трещинообразова- ние по всему объему породы, разрушение носит взрывоподобный характер, трещины близки к трещинам отрыва. Следует отметить, что при совместном влиянии воды и газа, вода из-за большей энергии сорбции по сравнению с газом изо- лирует внутреннюю поверхность породы, поэтому основная мас- са газа находится в свободном состоянии и в этом случае основ- ное влияние газа сводится чисто к механическому. В связи с вышеизложенным ограничимся влиянием водона- сыщения на основные параметры соотношения (1). Важнейшим параметром в (1) является ЭПЭ. В [4] представ- лены экспериментальные исследования влияния водонасыщения на ЭПЭ горных пород (на примере песчаников). Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015 56 Установлено, что песчаники очень гидрофильны. ЭПЭ песча- ников с силикатным цементом (как правило, высокопористых) уменьшается довольно значительно (до 8 раз) (рис. 1). При этом наибольшее уменьшение происходит при содержании влаги 1,2- 1,5 %. При дальнейшем увлажнении ЭПЭ изменяется незначи- тельно. В песчаниках с карбонатным цементом (особенно базаль- ным ЭПЭ уменьшается незначительно до 1,5 раза), при этом наибольшее уменьшение происходит при содержании влаги от 0,5 до 0,75 %. 1 – песчаник с силикатным цементом; 2 – с карбонатным цементом Рис. 1. Зависимость ЭПЭ (Г) от влажности W Таким образом, при закрытии угольных шахт и дальнейшем их затоплении до определенной глубины трещиностойкость гор- ных пород массива на этой глубине будет значительно умень- шаться, способствуя развитию в них трещин, а следовательно, началу или возобновлению процесса сдвижения горных пород и земной поверхности. Зная строение горного массива на определенном участке, уровень затопления и изменение физико-механических свойств вмещающих пород в связи с их водонасыщением, можно спро- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015 57 гнозировать начало или активизацию процесса сдвижения горных пород и дневной поверхности по критерию (1). Вывод. Предложен новый подход для прогноза начала или активизации процесса сдвижения горных пород и земной поверх- ности, максимально учитывающий физико-механические свой- ства пород массива и их изменение в связи с водонасыщением при затоплении угольных шахт. СПИСОК ССЫЛОК 1. Бахурин И. М. Сдвижение горных пород под влиянием гор- ных выработок. / И. М. Бахурин – М. : Гостехиздат, 1942. – 272 с. 2. Ревва В. Н. Предельное состояние горного массива над выра- ботанным пространством при закрытии угольных шахт. // На- укові праці УкрНДМІ НАН України / В. Н Ревва – Донецк, 2014. – № 14. – С. 256-260. 3. Хеккель К. Техническое применение механики разрушения. М: Металлургия. / К Хеккель.– 1974.- 64 с. 4. Разрушение горных пород в объемном поле сжимающих на- пряжений / Алексеев А.Д., Ревва В.Н., Рязанцев Н.А. – Киев: Наук. думка, 1989. – 168 с.
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99569
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 1996-885X
language Russian
last_indexed 2025-11-24T15:13:24Z
publishDate 2015
publisher Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
record_format dspace
spelling Ревва, В.Н.
2016-04-30T13:31:12Z
2016-04-30T13:31:12Z
2015
Новый подход к прогнозу активизации процессов сдвижения горных пород и земной поверхности / В.Н. Ревва // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2015. — № 15. — С. 53-57. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
1996-885X
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99569
539.3:622.831
Запропоновано новий підхід до прогнозу початку або активізації процесів зрушення гірських порід та земної поверхні, що максимально враховує фізико-механічні властивості порід масиву.
A new treatment of predicting the onset or intensification of ground subsidence and movement is proposed that takes into account mechanical and physical properties of rock mass to the full.
ru
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
Наукові праці УкрНДМІ НАН України
Новый подход к прогнозу активизации процессов сдвижения горных пород и земной поверхности
A novel approach to the prediction of mine subsidence movement
Article
published earlier
spellingShingle Новый подход к прогнозу активизации процессов сдвижения горных пород и земной поверхности
Ревва, В.Н.
title Новый подход к прогнозу активизации процессов сдвижения горных пород и земной поверхности
title_alt A novel approach to the prediction of mine subsidence movement
title_full Новый подход к прогнозу активизации процессов сдвижения горных пород и земной поверхности
title_fullStr Новый подход к прогнозу активизации процессов сдвижения горных пород и земной поверхности
title_full_unstemmed Новый подход к прогнозу активизации процессов сдвижения горных пород и земной поверхности
title_short Новый подход к прогнозу активизации процессов сдвижения горных пород и земной поверхности
title_sort новый подход к прогнозу активизации процессов сдвижения горных пород и земной поверхности
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99569
work_keys_str_mv AT revvavn novyipodhodkprognozuaktivizaciiprocessovsdviženiâgornyhporodizemnoipoverhnosti
AT revvavn anovelapproachtothepredictionofminesubsidencemovement