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...
Saved in:
| Published in: | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
|---|---|
| Date: | 2015 |
| Main Author: | |
| 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 |