Определение параметров колебательного нагружения, инициирующего страгивание трещин в породном массиве

Abstract

При шахтной добыче полезных ископаемых одну из наибольших опасностей представляет внезапное катастрофически быстрое разрушение горной породы. Как правило, такое явление происходит при воздействии на породу различных добычных механизмов, которые являются источником упругих колебаний в породном массиве. Разрушение пород можно трактовать как процесс трещинообразования. Таким образом, горная порода находится под влиянием квазистатического напряжения, обусловленного наличием выработки, и меняющегося колебательного нагружения. Зарегистрированные акустические колебания в горной породе анализируются в соответствии с нормативными сейсмоакустическими методами. Однако критерии, используемые при этом для прогноза динамических явлений, носят локальный характер и формулируются по результатам предварительных наблюдений в конкретных условиях. Поскольку динамические явления связаны с развитием трещин в породной среде необходимо определение достаточно общих условий, при которых колебательная нагрузка генерирует разрушение среды с определенными структурными нарушениями (трещинами). Ранее на основе пространственно-временного подхода к описанию процесса разрушения было получено обобщенное условие страгивания трещин. Условия учитывают действие как квазистатического, так и колебательного нагружения, однако области параметров, при которых именно колебательная нагрузка может привести к росту трещин не исследовались. Определение таких областей наиболее важно с позиций развития акустического прогноза динамических явлений.

При шахтному видобутку корисних копалин одна з найбільших небезпек є раптове катастрофічно швидке руйнування гірської породи. Як правило, таке явище відбувається при впливі на породу різних видобувних механізмів, які є джерелом пружних коливань в породному масиві. Руйнування порід можна трактувати як процес утворення тріщин. Таким чином, гірська порода знаходиться під впливом квазістатичного напруження, що обумовлене наявністю вироблення, і мінливого коливального навантаження. Зареєстровані акустичні коливання в гірській породі аналізуються відповідно до нормативних сейсмоакустичних методів. Однак критерії, що використовуються при цьому для прогнозу динамічних явищ, носять локальний характер і формулюються за результатами попередніх спостережень в конкретних умовах. Оскільки динамічні явища пов'язані з розвитком тріщин в породному середовищі необхідно визначення досить загальних умов, при яких коливальне навантаження генерує руйнування середовища з певними структурними порушеннями (тріщинами). Раніше на основі просторово-часового підходу до опису процесу руйнування була отримана узагальнена умова старту тріщин. Умова враховує дію як квазістатичного, так і коливального навантажень, однак області параметрів, при яких саме коливальне навантаження може привести до зростання тріщин, не досліджувалися. Визначення таких областей найбільш важливо з позицій розвитку акустичного прогнозу динамічних явищ.

One of the greatest dangers is the sudden catastrophically rapid destruction of the rock during the mining minerals. As a rule, such a phenomenon occurs when different mining mechanisms work in mine. It is the source of elastic oscillations in the rock mass. The rock mass failure can be interpreted as a process of crack development. Thus, the rock is influenced by the quasistatic stress and the changing oscillational loading. Registered acoustic oscillations are analyzed in accordance with regulatory seismoacoustic methods in the rock. However, the used criterion for predicting dynamic phenomena is the local nature and is formulated according to the results of preliminary observations under specific conditions. Since the dynamic phenomena are associated with the development of cracks in the rock mass, it is necessary to define fairly general conditions under which the oscillational load generates the rock failure with certain structural joints (cracks). Early we got the generalized criterion of a crack initiation. The criterion takes into account the effect of both quasistatic and oscillational loadings. But the parameters regions for which the oscillation load can lead to the crack initiation have not been investigated. The determination of such regions is most important for development of an acoustic prediction of dynamic phenomena.