Вплив вологи на фізико-механічні властивості пісковику (ВП «Шахта «Капіталь-на», Донбас)

Authors:

Я. О. Ляшок, доктор економічних наук, доцент, orcid.org/0000-0002-7643-8485, Донецький національний технічний університет, м. Покровськ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О. І. Сергієнко, кандидат технічних наук, доцент, orcid.org/0000-0002-3786-342X, Донецький національний технічний університет, м. Покровськ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

В. М. Куцерубов, кандидат технічних наук, orcid.org/0000-0002-7979-8355, Донецький національний технічний університет, м. Покровськ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О. П. Когтєва, orcid.org/0000-0001-7282-8243, Донецький національний технічний університет, м. Покровськ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Л. В. Сергієнко, кандидат технічних наук, orcid.org/0000-0002-4679-3435, Інститут фізики гірничих процесів, м Дніпро, Україна, e‑mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

 повний текст / full article

Abstract:

Мета.Оцінити в лабораторних умовах вплив вологи на фізико-механічні властивості гірської породи.

Методика.Лабораторне дослідження коефіцієнта вагової вологоємності гірської породи, визначення в лабораторних умовах деформаційних характеристик і міцності, встановлення модуля деформації й коефіцієнта поперечної деформації, статистична обробка даних з використанням кореляційно-регресійного ана­лізу.

Результати.За даними лабораторних випробувань побудовані графіки залежностей нормальних напружень від деформацій для сухого й вологого зразків гірської породи відповідно. Отримана кореляція межі міцності на стиск, модуля пружності й коефіцієнта поперечної деформації від вологоємності гірської породи. У ході експерименту, у середньому, встановлені відмінності механічних характеристик сухого й вологого стану пісковика: межа міцності на стиск зменшується майже вдвічі, модуль пружності зменшується в 4 рази, коефіцієнт поперечної деформації збільшується у 2,3 рази.

Наукова новизна.На основі проведених експериментів у лабораторних умовах встановлені емпіричні залежності механічних властивостей від вагової вологоємності зразка пісковику. Для межі міцності й модуля пружності отримана регресна степенева функція, а для коефіцієнта поперечної деформації – логарифмічна. Коефіцієнт поперечної деформації на момент руйнування деяких вологих зразків перевищував теоретично припустиме значення 0,5.

Практична значимість.Ураховуючи важливість дослідження впливу вологи на фізико-механічні показники та властивості гірських порід, отримані результати можна застосовувати при математичному або чисельному моделюванні напружено-деформованого стану гірського масиву. Використовуючи способи й засоби зневоднення або гідронасичення як вугільних пластів, так і прилеглих порід, можливе управління їх напружено-деформованим станом навколо виробок.

References.

1.Mikhailov, N., &Popov, S. (2015). Experimental and theoretical study of influence of mechanochemical effects on porosity, permeability, elastic and strength properties of reservoir rocks.Georesources. Geoenergetics. Geopolitics, 1-26.

2. Yalanskyi, A. A., Sapunova, I. O., Slashchov, A. I., & Novikov, L. A. (2014). Substantiation of initial parameters for modeling geomechanical processes in problems on estimation of safety of maintenance of mine workings. Heotekhnichna mekhanika, 119, 282-295.

3. Loktev, A. V., Nesterenko, M. Y., Vladyka, V. M., Paiuk, S. O., Balatskyi, R. S., & Zderka, T. V. (2014). Methodical questions for determining the character of fluid saturation of reservoir rocks in thin-layer sandy-clay section. Naukovyi Visnyk IFNTUNH, 2(37), 7-15.

4. Hashiba, K., Fukui, K., & Kataoka, M. (2019). Effects of water saturation on the strength and loading-rate dependence of andesite. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 117, 142-149. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2019.03.023.

5.Liu, X., Wu, L., Zhang, Y., Liang, Z., Yao, X., & Liang, P. (2019). Frequency properties of acoustic emissions from the dry and saturated. Environmental Earth Sciences, 2-17.

6.Balázs Vásárhelyi, & Morteza Davarpanah (n.d.). Influence of Water Content on the Mechanical Parameters of the Intact Rock and Rock Mass. Periodica Polytechnica Civil Engineering, 1-6. https://doi.org/10.3311/PPci.12173.

7.Jun Peng, Louis Ngai, Yuen Wong, Guang Liu, & Cee Ing Teh (2018). Influence of initial micro-crack damage on strength and micro-cracking behavior of an intrusive crystalline rock. Bulletin of Engineering Geology and the Environment. https://doi.org/10.1007/s10064-018-1317-3.

8.Sukniov, S. V. (2016). Determination of static modulus of elasticity and Poisson’s ratio of rocks with changes in humidity. Gornyi informatsyonno-analiticheskii biuleten, 7, 108-116.

9. Liu, X., Xu, G., Zhang, C., Kong, B., Qian, J., Zhu, D., & Wei, M. (2017). Time Effect of Water Injection on the Mechanical Properties of Coal and Its Application in Rockburst Prevention in Mining. Energies, 10, 1783. https://doi.org/10.3390/en10111783.

10.Liu, X., Wu, L., Zhang, Y., Liang, Z., Yao, X., & Liang, P. (2019). Frequency properties of acoustic emissions from the dry and saturated rock. Environmental Earth Sciences, 78, 67. https://doi.org/10.1007/s12665-019-8058-x.