Эмиссия тонкодисперсных минеральных частиц при нагружении горных пород

• Автор: Осокин, Александр Андреевич
• Шифр специальности: 25.00.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА
1.1. Существующие методы изучения напряженно-
деформированного состояния массивов горных пород
1.2. Эмиссионные методы оценки напряженно-
деформированного состояния горных пород
1.3. Методы и средства для определения параметров
тонкодисперсных частиц
1.4. Современные методы определения механических свойств
горных пород в наномасштабе
1.5. Цель работы и задачи исследования
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОБРАЗОВАНИЯ ЧАСТИЦ
С ПОВЕРХНОСТИ ПОЛОСТИ ПРИ НАГРУЖЕНИИ ГЕОМАТЕРИАЛОВ
2.1. Классификация генетических типов горных пород
2.2. Неоднородность горных пород и их петрографические
особенности
2.3. Источники тонкодисперсных частиц
2.4. Теоретические основы образования частиц с поверхности
цилиндрической полости
2.5. Моделирование процессов деформирования и разрушения
цилиндрической полости
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И СОЗДАНИЕ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО СТЕНДА
3.1. Обоснование проведения экспериментов
3.2. Методика проведения экспериментов и первые
результаты

3.3. Создание экспериментального стенда
3.4. Подготовка образцов и необходимое оборудование
ГЛАВА 4. ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И АНАЛИЗ
ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1. Проведение экспериментальных исследований
4.2. Полученные результаты и их анализ
4.3. Планирование дальнейших экспериментов
4.4. Обработка и анализ экспериментальных данных
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Добыча твердых полезных ископаемых подземным способом в последнее время осуществляется на больших глубинах и в сложных горно-геологических условиях. С увеличением глубины разработки возникают трудности при транспортировке отбитой породы, проветривании горных выработок, эксплуатации горного оборудования и др. [54]. Под действием статических и динамических нагрузок горные породы вокруг выработок и скважин переходят в предельное состояние и разрушаются в условиях неоднородных объемных напряженных состояний.
В этой связи особую актуальность приобретает вопрос безопасности ведения горных работ. Для изучения напряженно-деформированного состояния массивов горных пород разработано большое количество методов и средств [25-30,49,50,62,63,84,85]. Однако в силу высокой трудоемкости, слабой оперативности и других причин их применение ограничено. Совершенствование существующих и создание новых методов диагностики и контроля напряженно-деформированного состояния массивов горных пород, является приоритетным направлением для горнодобывающей промышленности.
В последние годы изучение наноразмерных частиц, создание наноматериалов и нанотехнологий является приоритетным направлением научных исследований во всем мире. Добыча полезных ископаемых также связана с образованием микро- и наноразмерных минеральных частиц на различных этапах добычи и переработки [44,73,80]. Появление тонкодисперсных частиц при разрушении горных пород негативно влияет на экологию [13,71,73], однако в определенных условиях оно может быть использовано для контроля механического состояния массивов горных пород [16,18,19,23]. Поэтому фундаментальные исследования по раскрытию

является серьезный психологический фактор - опасность радиационного облучения.
1.2. Эмиссионные методы оценки напряженно-деформированного состояния горных пород
Для предварительной и детальной разведки, при строительстве и эксплуатации горных предприятий с целью оценки промышленного значения, перспектив освоения месторождения, проектирования вскрытия, подготовки и систем разработки, а также для обеспечения безопасности ведения горных работ необходимо знать прочностные и деформационные характеристики горных пород и массивов. Для определения этих характеристик проводят механические испытания горных пород. Наиболее простым способом для получения прочностных свойств является испытание на образцах. Предел прочности на одноосное сжатие является самым распространенным прочностным показателем. Определение предела прочности при одноосном сжатии проводят как в лабораторных условиях, так и непосредственно в условиях естественного залегания пород (полевые либо шахтные испытания).
Известно, что деформирование и разрушение горных пород под действием горного давления и взрывных работ связаны с развитием микро- и макротрегцин, которое сопровождается излучением акустических, электромагнитных и тепловых импульсов. Посредством регистрации этих импульсов можно определить возникновение и рост трещин, а также их координаты. Методы, которые используют явления излучения таких импульсов, возникающих при образовании и развитии трещин и фазовых превращениях в твердых средах, называются эмиссионными [84]. Этим методам посвящено множество экспериментальных и теоретических работ [7,9,10,24-30,47,49,51,62-64,83-85].