ОБ ОПРЕДЕЛЕНИИ СВОЙСТВ ПОРОД КРОВЛИ И АНКЕРНОГО КРЕПЛЕНИЯ МЕТОДОМ АНАЛИЗА АКУСТИЧЕСКОГО ОТКЛИКА НА УДАРНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

Выявлены закономерности влияния состояния кровли и ее анкерного крепления на информативные параметры, определяемые при их контроле методом анализа акустического отклика на ударное воздействие. Моделирование сталеполимерного анкера с закреплением в шпуре с помощью полимерных композитов (химических смол) осуществлялось методом конечных элементов в среде COMSOL Multiphysics. В качестве выходной величины рассматривалась колебательная скорость на конце анкера. Задача решалась в двумерной осесимметричной постановке. Модель представляла собой прямоугольник высотой 200 м и шириной 100 м, высота и ширина выработки по 10 м. Длина анкера 2,0 м, диаметр 22 мм. Из шпура диаметром 40 мм выступала часть анкера длиной 20 мм, с которой соприкасался ударник. Модуль упругости E, коэффициент Пуассона, плотность были взяты из литературных источников. Рассмотрены три варианта свойств: ненарушенные массив пород и анкерное крепление; нарушенный массив; нарушенный полимерный композит. В расчетах была использована рэлеевская модель потерь, в которой один коэффициент α был принят равным нулю, а второй β менялся. Заданы нулевые начальные условия за исключением ударника, для которого начальная скорость равнялась 1 м/с, что имитировало удар по концу анкера. Графики зависимостей колебательной скорости от времени имели вид затухающей косинусоиды.

Работа выполнена по плану научно-исследовательской работы № 109 в рамках базовой части государственного задания Министерства образования и науки в сфере научной деятельности по Заданию № 2016/113 за 2016.
Авторы выражают благодарность В.Б. Иванову за помощь в практической реализации прототипа устройства контроля анкерного крепления и кровли подземных горных выработок.

Ключевые слова

Массив пород, анкер, крепление, информативные параметры, состояние, отклик, удар, неразрушающий контроль.

Номер: 10
Год: 2016
ISBN:
UDK: 622.831: 542:34
DOI:
Авторы: Вознесенский А. С., Корякин В. В., Куткин Я. О., Эртуганова Э. А.

Информация об авторах: Вознесенский Александр Сергеевич – доктор технических наук, профессор, e-mail: al48@mail.ru, Корякин Вячеслав Вячеславович – ассистент, e-mail: koryakin@inbox.ru, Куткин Ярослав Олегович – кандидат технических наук, ассистент, e-mail: kutnew@mail.ru, Эртуганова Эльмира Александровна – кандидат технических наук, доцент, e-mail: koryakin@inbox.ru, НИТУ «МИСиС».

Библиографический список: 1. Golder, UK. Consulting, Design and Construction Services. [Элект-
ронный ресурс] // Golder Associates [сайт]. Режим доступа: http://www.golder.co.uk/en/modules.php?name=Search&search=INSTRUMENTATION%20–%20INFORMATION%20SHEET (дата обращения: 27.07.2015).
2. Bigby D., Kent L. Rock reinforcement and testing. Research report 241. Rock Mechanics Technology Ltd. Burton-upon-Trent. – 2004. – 161 pp. [Электронный ресурс]. – URL: http://www.hse.gov.uk/research/rrpdf/rr241.pdf (дата обращения: 27.07.2015).
3. SCT: Strata Control Technology: Geotechnical Consultant and Instrumentation [Электронный ресурс]. – URL: http://www.sct.gs/instrumentation/instrumentation.html (дата обращения: 27.07.2015).
4. Voznesenskii A. S., Kutkin Ya. O., Krasilov M. N., Komissarov A. A. Predicting fatigue strength of rocks by its interrelation with the acoustic quality factor // International Journal of Fatigue, 2015, Vol. 77, pp. 186–193.
5. Вознесенский А. С., Куткин Я. О., Красилов М. Н. Взаимосвязь акустической добротности с прочностными свойствами известняков // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. – 2015. – № 1. – С. 30–39.
6. Voznesenskii A. S., Kutkin Y. O., Krasilov M. N., Komissarov A. A. The influence of the stress state type and scale factor on the relationship between the acoustic quality factor and the residual strength of gypsum rocks in fatigue tests // International Journal of Fatigue, 2016, Vol. 84, p. 53–58.
7. Вознесенский А. С., Вознесенский Е. А., Корякин В. В., Красилов М. Н. Принципы построения и перспективы развития устройств контроля массива горных пород и крепления вокруг выработок // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2015. – № 1. – С. 199–206.
8. Вознесенский А. С., Корякин В. В., Вознесенский Е. А. Физико-техническое обоснование ударно-спектрального метода контроля анкерного крепления пород // Горный журнал. – 2016. – № 2. – С. 17–20.
9. Официальный сайт COMSOL Multiphysics [Электронный ресурс] //
Сайт российского отделения COMSOL Multiphysics. – URL: http://comsol.ru (дата обращения: 28.07.2015).
10. Structural Mechanics Module User’s Guide. – Version: October 2007, COMSOL 3.5a.
11. COMSOL Multiphysics Modeling Guide. – Version: October 2007, COMSOL 3.5a.
12. Добрынина А. А., Чечельницкий В. В., Саньков В. А. Сейсмическая добротность литосферы юго-западного фланга байкальской рифтовой системы // Геология и геофизика. – 2011. – т. 52. – № 5. – с. 712–724.
13. Aki K. Analysis of the seismic coda of local earthquakes as scattered waves // J. Geophys. Res. 1969, 74. – P. 615–631.
14. Aki K., Chouet B. Origin of coda waves: source, attenuation and scattering effects // J. Geophys. Res. 1975. – 80. – P. 3322–3342.
15. Бабичев А. П., Бабушкина Н. А., Братковский А. М. и др. Физические величины: Справочник / Под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 1232 с.
16. Born W. T. // Ibid. – 1941, V. 6. – P. 132–139.
17. Lindsay G. // Physical revue. – 1914, V. 3. – P. 397–405.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.