Автореферат
Автореферати дисертацій arrow Гірнича справа arrow Фізико-технічні основи механоелектричного методу контролю властивостей і діагностики напружено-деформованого стану масиву гірських порід
Меню
Головна сторінка
Реклама
Автореферати дисертацій
Бібліотечна справа
Біологічні науки
Будівництво
Воєнна наука. Військова справа
Гірнича справа
Держава та право. Юридичні науки
Економіка. Економічні науки
Електроніка. Обчислювальна техніка
Енергетика
Загальні роботи по техніці
Загальнонаукове знання
Історія. Історичні науки
Культура. Наука. Освіта
Легка промисловість
Математика. Механіка
Медицина. Медичні науки
Мистецтво. Мистецтвознавство
Науки про землю
Політика. Політичні науки
Природничі науки в цілому
Релігія
Сільське та лісове господарство
Соціологія. Демографія
Технологія металів. Машинобудування
Транспорт
Фізика. Астрономія
Філологічні науки
Філософські науки. Психологія
Хімічна технологія. Харчове виробництво
Хімічні науки
Художня література
Реклама


Фізико-технічні основи механоелектричного методу контролю властивостей і діагностики напружено-деформованого стану масиву гірських порід

Анотації 

Скіпочка С.І. Фізико-технічні основи механоелектричного методу контролю властивостей і діагностики напружено-деформованого стану масиву гірських порід.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.15.11 - фізичні процеси гірничого виробництва.- Інститут геотехнічної механіки НАН України, Дніпропетровськ, 2000.

   Дисертація присвячена розробці високоінформативного методу гірничої геофізики, який базується на механоелектричних ефектах порід.
   Виконано комплекс досліджень механоелектричних ефектів напружено-деформованих порід. Отримані значення модулів і виконана класифікація порід за їх механоелектричними властивостями. Дана фізична трактовка встановлених залежностей механоелектричних ефектів порід від вмісту води, пористості, типу флюїду і його концентрації, температури. Визначені залежності амплітуди, фази і спектральної щільності механоелектричних ефектів від величини та характеру деформування порід, стискующих зусиль та коефіцієнту розпушення. Отримані аналітичні залежності параметрів механоелектричного методу від властивостей і стану породного масиву. Розроблені способи та засоби реалізації механоелектричного методу в шахтних і польових умовах. Встановлена можливість змінювати міцностні характеристики гранично напружених порід дією зовнішнього електричного поля. Запропоновано елемент механізму додаткової десорбції газу в процесі руйнування вуглепородного масиву. Виконані експериментальні роботи на ряді підприємств вугільної, рудної і нерудної галузей, які підтвердили високу ефективність методу. Основні результати роботи реалізовані у вигляді приладів та нормативно-технічних документів і впроваджені на ряді гірничодобувних підприємств.
   Ключові слова: моніторинг масиву, механоелектричні ефекти напружено-деформованих порід, механоелектричний метод, способи та засоби практичної реалізації методу, перспективні напрямки використання механоелектричного методу.

Скипочка С.И. Физико-технические основы механоэлектрического метода контроля свойств и диагностики напряженно-деформированного состояния массива горных пород.- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.15.11 - физические процессы горного производства.- Институт геотехнической механики НАН Украины, Днепропетровск, 2000.

   Работа посвящена разработке физико-технических основ высокоинформативного метода контроля свойств и диагностики напряженно-деформированного состояния горного массива, обеспечивающего комплексность и повышение достоверности геомеханического мониторинга массива, эффективности, технической и экологической безопасности разработки месторождений полезных ископаемых. Основу метода составляют два основных эффекта: пьезоэлектрический и сейсмоэлектрический второго рода (эффект Е) и один вспомогательный, базирующийся на естественном импульсном электромагнитном излучении Земли.
   Для определения информативных параметров метода выполнен комплекс исследований на разработанном оборудовании, позволяющем проводить испытания в статическом и напряженно-деформированном состояниях в режимах жесткого одноосного, трехосного неравнокомпонентного, объемного и циклического сжатия в области упругих деформаций, вблизи и за пределом прочности породы. Определены механоэлектрические модули пород пяти месторождений осадочного и трех - магматического и смешанного типов, а также Кольской сверхглубокой скважины. Выполнена классификация пород по величине и типу механоэлектрического эффекта. Получены и истолкованы физически зависимости механоэлектрических эффектов от влажности пород, пористости, типа флюида и его минерализации, температуры. Особое внимание уделено эффекту трехфазной среды и среды, содержащей углеводородную компоненту. Установлены явления усиления динамического пьезоэлектрического эффекта полем сжимающих напряжений и резкого уменьшения амплитуды эффекта вблизи предела прочности. Показано, что сейсмоэлектрическая чувствительность пород является неубывающей функцией коэффициента разрыхления породы во всем диапазоне механических нагрузок. Установлено, что приращение сжимающих напряжений (s ) вызывает изменение разности фаз (D j ) между акустическим и электрическим сигналами по закону D j =ks , где k варьирует от 0,5 до 1,5. Получены аналитические зависимости, связывающие информативные параметры механоэлектрического метода с характеристиками свойств и напряженно-деформированного состояния породного массива. Разработаны способы и средства реализации механоэлектрического метода в шахтных и полевых условиях, отличающиеся использованием, в качестве информативных, кинематических и динамических, в том числе спектральных, характеристик, а также скорости нарастания потока импульсов естественного электромагнитного поля Земли. Определены перспективные направления использования механоэлектрического метода. Показано, что при воздействии внешним электрическим полем на породы, находящиеся за пределом их прочности, благодаря присутствию механоэлектических эффектов, происходит упрочнение пьезоактивных и ослабление пород с сейсмоэлектрическим эффектом второго рода. При этом энергия реакции пород, за счет высвобождения накопленной в массиве потенциальной энергии, в несколько раз превышает энергию внешнего воздействия. Определен оптимальный частотный диапазон внешнего воздействия. Предложен элемент механизма дополнительной десорбции газа при разрушении углепородного массива, базирующийся на механоэлектрических эффектах углей и песчаников. Показано, что угли средней степени метаморфизма отличаются аномально высоким значением механоэлектрического модуля, причем для них характерен сейсмоэлектрический эффект трехфазной среды с преобладающим вкладом границ "вода-газ" и "уголь-газ", разрушение которых с параллельным разрывом трещин в песчанике приводит к эмиссии электронов, способных активировать связанные молекулы метана. Опытно-методические исследования, а также работы, связанные с решением горно-геологических и технологических задач, выполненные на ряде предприятий угольной, рудной и нерудной отраслей, подтвердили высокую эффективность механоэлектрического метода и целесообразность его включения в систему геомеханического мониторинга, в частности, при решении задач, связанных с оценкой и прогнозом напряженно-деформированного состояния массива, определением границ рудных тел и размеров нарушений тектоно-карстового типа, картированием техногенных и карстовых пустот, локацией тектонических нарушений в угольных пластах. Основные результаты работы реализованы в виде приборов и нормативно-технических документов и внедрены на ряде предприятий горнодобывающих отраслей.
   Ключевые слова: мониторинг массива, механоэлектрические эффекты напряженно-деформированных пород, механоэлектрический метод, способы и средства практической реализации метода, перспективные направления использования механоэлектрического метода.

Skipochka S.I. Physico-technical basis of mechano-electrical method of controlling the properties and diagnostics of stress-strain state of rockmass. -Manuscript.

Thesis for scientific degree of doctor of technical sciences on speciality 05.15.11 - physical processes in mining.- Institute of Geotechnical Mechanics of NAS of Ukraine, Dnepropetrovsk, 2000.

   The thesis is devoted to the development of a highinformative method of the mining geophysics on the basis of mechano-electrical effects of rocks.
   A complex of researches of mechano-electrical effects of stress-strained rocks has been made. Values of modules have been obtained and a classification of rocks aссording to their mechano-electrical properties has been developed. A physical explanation of obtained dependences of mechano-electrical effects of rock on water contents, porosity, fluid type and its concentration, and temperature has been given. Dependences of the amplitude, phase and spectral density of the mechano-electrical effects on the value and the character of rock deformations, compressive and bulking factor have been determined. Analytical dependences of parameters of the mechano-electrical method on properties and the state of the rockmass have been obtained. Methods and means of a realization of the mechano-electrical method in-situ underground have been developed. A possibility of an active changing of the strength properties of superstressed rock by means of an external electrical field have been found. One more element to the mechanism of initiating the gas-dynamic phenomenon in coalmeasure rocks has been offered to use. Experimental works in a number of coal, iron ore and industrial minerals mines have been done which substantiate a high efficiency of the method. The main results of the work have been realized in the form of testing devices and technical documents with implementation in a number of mining enterprises.
   Key words: rockmass monitoring, mechano-electrical effects, stress-strained rocks, mechano-electrical method, methods and means of practical realization of the method, perspective trends of mechano-electrical method usage.

Скачати автореферат дисертації безкоштовно (повна версія)
Фізико-технічні основи механоелектричного методу контролю властивостей і діагностики напружено-деформованого стану масиву гірських порід

 
< Попередня   Наступна >

Всі права на опубліковані матеріали належать їх авторам. Матеріали розміщено виключно для ознайомлення.

Автореферати українських дисертацій. Скачай безкоштовно!