Термографические исследования образцов горных пород в условиях динамического разрушения

При разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом производственники часто сталкиваются с проблемой повышенного горного давления, которое может быть обусловлено влиянием толщи выше залегающих пород, а также региональными и местными тектоническими проявлениями. Горное давление обычно может возникать вследствие неправильно выбранной системы отработки месторождения. В современном мире существует ряд различных геофизических и геомеханических методов для мониторинга зон повышенного горного давления. В данной работе представлены результаты исследования температурного режима образцов горных пород месторождения «Лугиинское», Забайкальский край. Измерения проводились при достижении предела прочности на одноосное сжатие. По результатам измерений у 30% испытуемых образцов удалось зафиксировать изменение температуры при достижении предела прочности на сжатие. Проведенные исследования измерений температурного режима образцов показали, что существует определенная взаимосвязь изменения температуры горных пород и их напряженного состояния, что указывает на перспективность термографического метода для оценки состояния горного массива. Метод термографии может быть использован как бесконтактный метод, который позволяет оперативно оценить напряженное состояние локальных участков горных выработок путем анализа результатов измерений температуры приконтурных участков. Измерения проводятся при помощи тепловизионной установки, которая регистрирует изменения температуры горной породы, вызванные влиянием горного давления на массив.

Терёшкин А. А., Рассказов М. И., Цой Д. И., Константинов А. В., Аникин П. А. Термографические исследования образцов горных пород в условиях динамического разрушения // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. № 12— 1. — С. 204—212. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_121_0_204.

Исследования проведены с использованием ресурсов Центра коллективного пользования научным оборудованием «Центр обработки и хранения научных данных ДВО РАН», финансируемого Российской Федерацией в лице Минобрнауки России по соглашению № 075—15—2021—663.

Терешкин Андрей Александрович¹ — науч. сотр., andrey.tereshkin@bk.ru;
Рассказов Максим Игоревич¹ — науч. сотр., rasm.max@mail.ru;
Цой Денис Игоревич¹ — науч. сотр., denis.tsoi@mail.ru;
Константинов Александр Викторович¹ — науч. сотр., alex-sdt@yandex.ru;
Аникин Павел Александрович¹ — канд. техн. наук, вед. науч. сотр., pav.anik@mail.ru;
¹ Институт горного дела Дальневосточного отделения Российской академии наук.

1. Рассказов И. Ю., Курсакин Г. А., Потапчук М. И., Рассказов М. И. Геомеханическая оценка технологических решений при проектировании горных работ в удароопасных условиях // Записки Горного института. — 2012. — Т 198. — С. 80—85.

2. Chen XJ, Li, LY, Wang, L, Qi, LL. The current situation and prevention and control countermeasures for typical dynamic disasters in kilometer-deep mines in China // Safety Science, — 2019, — Vol. 115, — pp. 229—236, DOI: 10.1016/j.ssci.2019.02.010.

3. Rozanov A. O., Petrov D. N., Rozenbaum A. M., Ilinov M. D., Tereshkin A. A. Acoustic emission precursor criteria of rock damage // Geomechanics and Geodynamics of Rock Masses. SET OF 2 VOLUMES. — 2018. — pp. 669—672.

4. Гладырь А. В., Корчак П. А., Стрешнев А. А., Рассказов М. И., Терешкин А. А. Установка автоматезированной системы контроля горного давления «PROGNOZ ADS» на опытном участке Объединённого Кировского рудника АО «АПАТИТ» // Маркшейдерия и недропользование. — 2019. — № 4 (102). — С. 52—56.

5. Терёшкин А. А., Мигунов Д. С., Аникин П.А, Гладырь А. В., Рассказов М. И. Оценка геомеханического состояния удароопасного массива горных пород по данным локального геоакустического контроля // Проблемы недропользования. — 2017. — № 1. — С. 72—80.

6. Середин В. В., Лейбович Л. О., Пушкарева М. В., Копылов И. С., Хрулев А. С. К вопросу о формировании морфологии поверхности трещины разрушения горных пород // ФТПРПИ. — 2013. — № 3. — С. 85—90.

7. Опарин В. Н., Усольцева О. М., Семенов В. Н., Цой П. А. О некоторых особенностях эволюции напряженно-деформированного состояния образцов горных пород со структурой при одноосном нагружении // ФТПРПИ. — 2013. — № 5. — С. 3—19.

8. Бобряков А. П. О механизме прерывистого скольжения в сыпучей среде // ФТПРПИ. — 2010. — № 6. — С. 11—16.

9. Чиков Б. М., Каргаполов С. А., Ушаков Г. Д. Экспериментальное стресспреобразование пироксенита // Геология и геофизика. — 1989. — № 6. — С. 75—79.

10. Вознесенский А. С., Устинов К. Б., Шкуратник В. Л. Теоретическая модель акустической эмиссии при механическом нагружении горных пород в области максимального уплотнения // Прикл. механика и техн. физика. — 2006. — Т. 47. — № 4. — С. 145—152.

11. Вознесенский А. С., Куткин Я. О., Красилов М. Н. Взаимосвязь акустической добротности с прочностными свойствами известняков // ФТПРПИ. — 2015. — № 1. — С. 30—39.

12. Опарин В. Н., Яковицкая Г. Е., Вострецов А. Г., Серяков В. М., Кривецкий А. В. О коэффициенте механо-электромагнитных преобразований при разрушении образцов горных пород // ФТПРПИ. — 2013. — № 3. — С. 3—20.

13. Середин В. В. Исследование температуры пород в зоне трещины разрушения // Фундаментальные исследования. — 2014. — № 9—12. — С. 2713—2717.

14. Прохоров К. В., Гладырь А. В., Рассказов М. И. Центр коллективного пользования «Центр исследования минерального сырья» // Горная промышленность. — 2020. — №4. — С.120—126.

15. Прошкин С. С., Лобко К. К. Некоторые особенности измерения температуры с помощью тепловизора // Сборник научных трудов по материалам XVI международной научной конференции. — 2018. — С. 14—16.

16. Киряева Т. А., Ковчавцев А. П. Геоинформационные технологии в управлении безопасностью ведения горных работ // Сиббезопасность-Спассиб. — 2013. — № 1. — С. 86—92.

17. Распопин Д. В. Использование тепловизоров в угольных шахтах // В сборнике: Россия молодая. Сборник материалов XII всероссийской, научно-практической конференции молодых ученых с международным участием. Кемерово. — 2020. — С. 10802.1—10802.3.

18. Середин В. В., Хрулев А. С. Изменения температуры образцов горных пород и геоматериалов при их разрушении // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2016. — № 4. — С. 63—69.

19. Araujo R. G.S., Sousa J. L.A. O., Bloch M. Experimental investigation on the influence of temperature on the mechanical properties of reservoir rocks // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. — 1997. — Т. 34. № 3—4. pp. 459.

20. Kamińska P., Ziemkiewcz J., Synaszko P., Dragan K. Comparison of pulse thermography (pt) and step heating (sh) thermography in non-destructive testing of unidirectional gfrp composites // Fatigue of Aircraft Structures. — 2019. — № 11. pp. 87—102.

21. Holland S. D., Reusser R. S. Material evaluation by infrared thermography // Annual Review of Materials Research. 2016. №. 46. pp. 287—303.