книги / Технология подземной разработки калийных месторождений

a Yо so /го t [л/ш]

Рис. 2 . Кривые ползучести соли (В.Кама)

для образца, подкрепленного одним кольцом

датливость. Причем, если подобные }фивые с изменением напряжения перемещаются как единое целое вдоль оси времени, то это означает, что исследуемый материал относится к классу реологически простых тел. Для таких материалов путем горизонтального сдвига кривых по­ датливости может быть получена обобщенная кривая, моделирующая длительную ползучесть на временной базе, по крайней мере, на по­ рядок большей, чем исходный интервал исследования. Обработка кривых рис. 2 показала, что для данного материала можно восполь­

зоваться моделью реологически простого тела. Не останавливаясь на деталях обработки, приведем обобщенные кривые податливости для образцов без кольда и с одним кольцом (рис. 3, а ) . На рис. 3,<Г показана зависимость коэффициента редукции от величины осевого давления а & = f ( & ) . Очевидно, что использование НВА особенно целесообразно при обработке данных, полученных в натур­ ных условиях, когда цроведение длительных испытаний связано с радом организационных и технологических затруднений.

Для полного описания математической модели вязкоуцругости необходимо определить вид и параметры ядра ползучести. Ниже для описания деформируемости образцов, моделирующих подкрепленные и неподкрепленные целики в солевом массиве в условиях квази стати­ ческого сжатия, используется метод совмещения М.В. Колтунова [ 4 ] . Зависимость деформации во времени цри этом выбрана в виде куби­

определены параметры oC,jb,A,B для описанных выше типов нагруже­ ния (таблица). Найденные значения удовлетворительно описывают

Таким образом, для получения комплекса реологических харак­ теристик соляных пород необходимо провести испытания на ползу­ честь хотя бы на сравнительно небольшой временной базе. Затем, используя принцип НВА, необходимо построить обобщенные кривые

полимерных материалов. Рига: Знание, 1975. 416 с.

3 . Ковпак Б.И. Методы прогнозирования длительной прочности и ползучести металлических материалов на длительные сроки служ­ бы: Автореф. дис. . . . д-ра техн.наук / Ин-т проблем прочности АН УОСР.- Киев, 1979. 52 с.

4 . Колтунов М.А. Ползучесть и релаксация. М.: Высшая школа, 1976. 277 с.

УДС 622.831;539.4.0И

А.С. КИриченко, Ю.Г. Сиренко

ЗАВИСИМОСТЬ ПРОЧНОСТИ СОЛЯНОЙ ПОРОДЫ ОТ ГАЗОБО-ПОРОВОГО ПАРАМЕТРА

(Ленинградский горный институт)

ние газоносности породы любого солевого состава существенно сни­ жает прочность. Очевидно, что выявление и конкретизация физичес­ кой сущности этой зависимости имеют большое црактическое значе­ ние. Показатели црочности породы, закладываемые в конструктивные параметры системы разработки без учета газово-порового фактора, не обеспечивают ее надежности, особенно црз отработке весьма газоносных выбросоопасных зон соляных пластов.

На практике отсутствие необходимой надежности породы влечет за собой уменьшение сечения выработки, местное разрушение целиков и боковых пород, а также газодинамические проявления комбинирован­ ного типа. Поэтоцу с позиций инженерного метода расчета несущей

44

способности материала попытаемся выявить роль газово-порового пара­ метра на црочность на цримере образца правильной формы*

Из сопротивления материалов известна стандартная зависимость между прочностью материала и условием эксперимента:

d = - 4 J — d S ,

*s

где S - площадь поверхности образца, нормальной к сжимающей силе F . Переходя к объему соляного изотропного образца правильной

формы, получаем величину предела прочности на сжатие

Однако образцы реальной соляной порода, как правило, представ­ ляют собой сложный соляной конгломерат, который, наряду с соляным компонентом, содержит нерастворимый остаток, открытые и забытые поры, заполненные рассолами и газами под давлением. Величину этих включений в испытываемом образце порода практически невозможно определить, поскольку образец пришлось бы разрушить. При определе­ нии величины включений у образцов порода, отобранных из газонос­ ных, выбросоопасных зон соляных пластов, задача усложняется, так как в них содержится газообразный компонент. Поэтому далее предполо­ жим, что объем нерастворимого остатка в образце невелик и его проч­ ность сравнима с прочностью соляного компонента, что практически допустимо, поскольку нерастворимые представлены, в основном, галопелитами.

Такое условие позволяет свести рассматриваемую задачу к оцен­ ке влияния на црочность образца открытых пор и открытых и закрытых пор, содержащих газ под давлением.

В первом случае, прочность образца, очевидно, будет снижаться с увеличением пористости и цредел прочности сопоставимого образца определится из соотношения

/

где & - цредел црочности пористого образца, Па;

т- открытая пористость образца, доли ед.

Из сравнения прочностей пористого и изотропного образцов подучаем

/ + т

Во втором случае при нагружении образца часть сжимающего уси­ лия будет компенсироваться реакцией давления газа и прочность по­ роды образца запишется как

„ ( F - p s ' ) k

В сиду случайного распределения закрытых пор в объеме породы образца площадь проекций пор может быть принята равной площади основания образца и тогда соотношение прочностей изотропного со­ ляного образца и данного образца определится из формулы

приведены результаты вычисления по формулам (4 ), (7) прочности об­ разцов каменной соли Индерского месторождения. Значение прочности изотропного образца оцределено интерполированием данных для усло­

Предел прочности /юроды на сж ат ие, МПа

широком диапазоне (от 1-5 до 10-20$). Однако, как видно из рисунка, изменением только одной пористости породы, невозможно достичь столь широкого диапазона изменения цредела црочности (1,5 -4 р а за ). Это возможно только при совместном изменении газово-порового параметра породы (объема пор и порового давления г а за ), что подтверждают полученные экспериментально [ I J значения предела прочности камен­

ной газоносной соли.

Сравнение величин оцределенных газово-поровых параметров для образцов из выбросоопасных и невыбросоопасных зон показало, что в первом случае, газоносность, вычисленная по величине парамет­ ра, существенно отличается от измеренной экспериментально, а для невыбросооласных пород эти величины одного порядка. В этом основ­

ное отличие газово-порового параметра выбросоопасной соляной породы от невыбросоопасной. Выбросоопасные породы имеют высокую общую газо­ носность, в которой цреобладают свободные газы. При изготовлении образцов они улетучиваются, оставляя в породе сеть открытых пор, поэтому согласно уравнению [ 7 J необходимо рассматривать совместное влияние открытых и закрытых пор.

Газоносность невыбросоопасных пород в большей степени опре­ деляется микровключенними газами, поэтому сеть открытых пор мала и не оказывает существенного влияния на прочность. Кроме того, из приведенного анализа вытекает, что величина газово-порового пара­ метра соляной породы не зависит от глубины залегания или горного давления. Этот вывод подтверждается известными данными о том, что поровое давление в соляной породе изменяется от 5 до 20 МПа Гб] •

БИБЛИ0ГРА<31ЧВСК1'Й1 СПИСОК

1. Кресюк Н.Ф. Влияние газоносности на прочность соляных пород//' Разработка соляных месторождений: Межвуз.сб.науч.тр. / ПермПИ,Пермь, 1974. С. 131.

2. Медведев И.И., Полянина Г.Д. Газовыделения на калийных руд­

технология выемки горных пород при разработке калийных месторожде­ ний: Тр. ВНШГ. Вып. 77. Л ., 1975. 56 с .

5 . Трофимов А.Ю. Разработка методов прогноза и предотвращения газодинамических явлений в зонах нарушений на калийных шахтах: Автореф. дис. . . . канд.техн.наук. Л ., 1983. 13 с .

6. Проседряков Н.М. Внезапные выбросы породы и газа на калий­ ных рудниках. М.: Недра, 1980. ГО8 с .

УДК 622.837:622.2:622.838.52+620* 178.73

Л.Н. ф о то в, В.Г. Зильбершмидт, Р.С. Мельник

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕОБРАТИМЫХ ПРОЦЕССОВ В КАМЕННОЙ СОЛИ ПРИ ДИНАМИЧЕСКОМ МЕХАНИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ

(Пермский политехнический институт)

Необходимость изучения кинетики накопления поврежденностей

при анализе несущей способности конструкционных материалов [ I ] в ус­ ловиях статического нагружения в настоящее время находит все большее число последователей. Однако цри ведении горных работ существенное значение имеют динамические (нестационарные) нагрузки. Это различ­ ные динамические цроцессы высвобождения запасенной упругой энергии, а также волны напряжений цри буровзрывной технологии. Количествен­ ные характеристики необратимых изменений, вызванных нестационарной нагрузкой, важны цри расчетах разрушающего действия взрыва [ 2 ] , несущей способности целиков цри повышенных коэффициентах выемки полезного ископаемого и в другах случаях.

Данное исследование цроведено с целью теоретического и экспе­

В качестве физической модели необратимых изменений в дефектах соляного массива выбрана гриффитсовская трещина, характеризующаяся величиной критического напряжения, цревышение которой связано с по­ терей устойчивости трещины и ростом ее до естественных цределов однородности материала. Величину критического напряжения дефекта трещины будем называть уровнем активации дефекта и обозначать бук­