Наведено математичну модель розрахунку поздовжніх і поперечних напружень у зразках гірських порід, яка відрізняється врахуванням кутів повороту ліній максимальних дотичних напружень, значень і напрямів дотичних напружень від зовнішнього тертя. Розроблено критерій гідростатичного стану гірських порід, суть якого полягає у рівності косинуса кута внутрішнього тертя відношенню дотичних напружень від зовнішнього тертя до опору матеріалу зсуву в площині, яка перпендикулярна до лінії дії стискаючого навантаження. Запропоновано математичну модель розрахунку межі міцності зразків гірських порід за умов одноосьового стискання, яка відрізняється врахуванням зовнішнього тертя та геометричних параметрів ліній ковзання. Пояснено зміцнення зразків гірських порід за межею пружності. Обгрунтовано виникнення поперечних стискаючих нормальних напружень внаслідок дії дотичних напружень контактного тертя.

  Скачати повний текст

Дисертація присвячена вивченню властивостей потенціалкерованих калієвих струмів нейрональних мембран спінальних гангліїв та гіпокампу щурів під час раннього постнатального розвитку. Результати проведених досліджень показали, що потенціалкеровані калієві струми А-, DR- та К- типу соматичної мембрани нейронів спінальних гангліїв за своїми кінетичними, стаціонарними та фармакологічними параметрами не відрізняються суттєвим образом від відповідних калієвих струмів нейронів гіпокампу. Встановлено, що середні щільності А- і DR- струмів соматичної мембрани нейронів спінальних гангліїв збільшуються впродовж перших п'яти днів постнатального розвитку, в той час як щільність К-струму зменшується за той же період, і не змінюються у наступні десять днів. Показано, що в умовах відсутності потенціалу дії (в розчині, що містить ТТХ) зміна калієвої провідності мембрани гальмівної синаптичної терміналі (під впливом тетраетіламонію або 4-амінопіридину) призводить до збільшення середньої амплітуди постсинаптичної відповіді при незмінних параметрах зовнішньоклітинної стимуляції. Проведений квантовий аналіз показав, що зміна постсинаптичної відповіді під впливом блокаторів калієвих каналів відбувається за рахунок збільшення квантового вмісту викиду медіатору з окремої синаптичної терміналі при незмінній величині одного кванта.

  Скачати повний текст

Мета роботи: встановлення закономірностей впливу домінуючих чинників на процеси зниження несучої здатності викидонебезпечних вугільних пластів для визначення раціональних параметрів статичного (нормативного) і імпульсного способу та пристрою їх гідророзпушування, що забезпечують запобігання раптовим викидам вугілля, породи та газу та збільшення швидкості проведення підготовчих виробок.Об'єкт досліджень – геомеханічні процеси руйнування і розвантаження привибійної частини газоносних вугільних пластів при їх гідророзпушуванні.В роботі використано комплексний метод узагальнення попередніх досліджень; методи механіки тіла, що деформується; закономірності ліній ковзання пластичності; теоретичний опис та експериментальне підтвердження закономірностей розподілу контактних, внутрішніх нормальних та дотичних напружень в гірських породах; зіставлення теоретичних позамежних кривих міцності зразків гірських порід з експериментальними діаграмами «нормальні напруження – поздовжня деформація»; узагальнення теоретичних і експериментальних закономірностей формування опорного гірського тиску; методи статистичної оцінки аналітичних результатів та їх відповідність експериментальним даним; стандартні методи вимірювання параметрів.Наукові положення, які виносяться на захист:1. Утворення і розвиток тріщин в гірських породах відбувається шляхом їх локального руйнування від граничних ефективних дотичних напружень, що формуються згідно критерію міцності Кулона, який доповнений урахуванням параметрів контактного тертя, та ефективних дотичних напружень, що не досягають межі міцності зсуву порід в точках виходу їх траєкторій на граничну поверхню, при цьому закономірності ефективних дотичних напружень на граничних поверхнях описуються зростаючою експоненціальною функцією.2. Привантаження привибійної частини вугільного пласта формується дотичними напруженнями від контактного тертя між пластом і бічними породами, які лінійно загасають від кромки вибою у глибину масиву, у вигляді опорного гірського тиску, епюра якого описується опуклою квадратичною функцією, початкове значення якої дорівнює нормальному напруженню у вершині привибійної тріщини, а кінцеве – гірському тиску в зоні незайманого масиву.3. Несуча здатність привибійної частини газоносного вугільного пласта визначається значенням межі зсуву вугілля, тиску в ньому газу, горизонтальних стискаючих напружень бічного підпору, що виникають від контактного тертя між пластом і вміщуючими породами, і частини пласта, яка не вийшла з-під навантаження унаслідок утворення тріщин, і описується зростаючою експоненціальною функцією в межах від значення міцності вугілля на стиснення в залежності від показників фізико-механічних властивостей вугілля, потужності і глибини залягання пласта.4. Зміна величин зони розвантаження вугільного пласта описується ірраціональною функцією: зростаючою у залежності від потужності та глибини залягання пласта і спадаючою – у залежності від показників фізико-механічних властивостей вугілля.5. Розвантаження привибійної частини газоносного вугільного пласта при гідророзпушуванні відбувається за рахунок виходу частини пласта з-під навантаження при розвитку однієї привибійної тріщини віджиму і 3-6 похилих тріщин, що по черзі розвиваються, та зниження несучої здатності цієї частини пласта при імпульсному гідророзпушуванні в порівнянні із статичним за рахунок зниження внутрішнього тертя в вершинах тріщин і контактного тертя між пластом і вміщуючими породами від динамічної дії рідини, що нагнітається в пласт.Практичне значення одержаних результатів полягає у розробці: обґрунтованих і експериментально підтверджених методик розрахунку межі міцності на стиск та побудови діаграм «нормальне напруження – подовжня деформація» зразків гірських порід; методики розрахунку параметрів розвантаження викидонебезпечних вугільних пластів при їх гідророзпушуванні; методик проведення гірничо-експериментальних робіт; методик лабораторних досліджень параметрів пристрою гідроімпульсного дії методичних рекомендацій по гідроімпульсному розпушування вугільних пластів; технічного завдання на дослідно-конструкторську роботу «Пристрій для гідроімпульсної дії на вугільний пласт».Результати науково-дослідних робіт оформлені у вигляді методик, методичних рекомендацій і технологічної проектної документації на шахтах ПАО «Краснодонуголь». ІГТМ НАН України спільно з ТОВ «Теплогорській завод гідрообладнання» з участю автора розроблено технічне завдання на проектування пристрою гідроімпульсної дії на вугільний пласт.Згідно розрахунку ПАТ «Краснодонвугілля економічного ефекту, що очікується, прибуток від упровадження способу і пристрою імпульсного гідророзпушування викидонебезпечних пластів на шахтах ПАО складає до 0,7 млрд грн за рік в цінах 2014 р. Згідно довідці розподілу економічного ефекту серед учасників роботи пайова участь автора за рік складає до 30 млн грн за рік.^UPurpose: to establish patterns of dominant factorsinfluence on the processes of reducing the load bearing capacity of coal seams to determine the rational parameters of the static (regulatory) and impulse method and their hydro-loosening device, ensuring the prevention of coalsudden emissions, rock and gas production and increase.The object of research - geomechanical processes of destruction and unloading face working space part bearing coal seams in their hydro-loosening.The complex method of previous researches generalization is used in the work; methods of deformable body mechanics; regularities of slip lines plasticity; theoretical description and experimental confirmation of contact patterns of distribution, internal normal and shear stresses in rocks; comparison of theoretical extrinsic strength curves of rock samples with experimental diagrams"Normal stresses - longitudinal deformation"; generalization of theoretical and experimental reference patterns of rock pressure; methods of statistical evaluation of analytical results and their compliance with the experimental data; standard methods for measuring parameters.The scientific provisions submitted for protection:1. The formation and development of cracks in rocks occurs by their local destruction from the maximum effective tangential stresses formed according to the Coulomb strength criterion, which is supplemented by taking into account the parameters of contact friction, and the effective tangential stresses that do not reach the shear strength of their rocks at the point of shear displacement. trajectories on the boundary surface, with regularities of effective tangent stresses on boundary surfaces are described by increasing exponential function.2. The loading of the bottomhole part of the coal seam is formed by the tangent stresses from the contact friction between the seam and the side rocks, which linearly extinguish from the edge of the face to the depth of the massif, in the form of a reference rock pressure, whose plot is described by a convex quadratic function equal to the normal value bottomhole cracks, and the final - rock pressure in the area of the pristine massif.3. The bearing capacity of the bottomhole portion of the gas-bearing coal seam is determined by the value of the coal shear limit, the gas pressure therein, the horizontal compressive stresses of the lateral strut arising from the contact friction between the formation and the host rocks, and the part of the formation that did not emerge from loading cracks, and is described by an increasing exponential function in the range of values of the compressive strength of coal, depending on the indicators of the physical and mechanical properties of the coal, the coal seam thickness and depth.4. The change in the values of the unloading zone of the coal seam is described by an irrational function: increasing depending on the power and depth of the seam and falling - depending on the indicators of the physical and mechanical properties of the coal.5. Unloading the bottomhole part of the gas-bearing coal seam by hydro-loosening is due to the output of part of the seam from the load during the development of one bottomhole crimp spin and 3-6 sloping cracks, which alternately develop, and reducing the bearing power of this part of the seam during impulse rupture compared to static by reducing the internal friction at the crack heights and the contact friction between the seam and the host rocks from the dynamic action of the fluid injected into the seam.The practical significance of the results is to develop: a reasonable and experimentally verified calculation methods tensile strength and compressive charting "normal tension - longitudinal deformation" rock samples; methods of calculation parameters unloading outburst coal seams in their hydro-loosening; methods of carrying out mining and experimental works; methods of laboratory researches of the parameters of the device of the hydro-impulse action of methodical recommendations on hydro-impulse loosening of coal seams; of the specification for the experimental design work "Device for hydro-impulse action on coal layer".The results of the research works are designed in the form of methodologies, methodological recommendations and technological design documentation at the mines of the Private Joint Stock Company "Krasnodonugol". The Institute of Geotechnical Mechanics of the NAS of Ukraine together with the Limited Liability Company "Teplogorsk Hydro Equipment Plant" developed a technical task for the design of a hydro-pulse device on a coal seam with the participation of the author.

В роботі встановлено основні закономірності руйнування гірських порід в умовах різкого охолодження поверхні масиву, визначено характер утворення та розвитку системи тріщин як по поверхні порід, так і по глибині, теоретично та експериментально показано вплив системи тріщин, що утворюється, на показники механічного руйнування гірських порід, запропоновано на рівні винаходів конструктивні зміни до алмазних бурових коронок, які дозволяють збільшити ефективність буріння, розроблені та впроваджені методичні рекомендації по обробці масиву гірських порід через випереджальну свердловину для ослаблення значних об’єктів породи.Запропоновано модель руйнування гірських порід при охолодженні, згідно з якою поряд з утворенням макротріщин у масиві за фронтом охолодження рухається хвиля мікроруйнувань. Наявність утворення зони мікроруйнувань підтверджено експериментально. Встановлено, що глибина проникнення системи тріщин углиб масиву в залежності від різниці температур нагріву та охолодження за один і той же час описується лінійною функцією з кутовим коефіцієнтом в межах 0,001- 0,008, а залежність зростання ступеня дроблення порід від різниці температур носить характер параболи. Отримано залежність для визначення розміру комірки розтріскування поверхні породи при різкому охолодженні. Встановлено, що залежність розміру комірки розтріскування від різниці температур нагріву та охолодження на поверхні гірських порід описується гіперболічною функцією, при цьому зі збільшенням різниці температур 200, 400, 600 °С розмір комірки сягає 8,2; 1,9; 0,83 мм для граніту. Проведені дослідження показали, що зі збільшенням різниці температур нагрів-охолодження швидкість буріння алмазно коронкою зростає по лінійній залежності, при різницях температур 280, 430, 580 °С швидкість буріння збільшується в 1,4; 1,7; 2,1 рази відповідно по відношенню до буріння необробленої породи. На основі теоретичних та експериментальних досліджень запропоновано способи реалізації термоциклічного розміцнення в реальних гірничо- технологічних процесах пов’язаних із руйнуванням та розпушуванням порід.Результати дисертаційної роботи у вигляді методичних рекомендацій впроваджено у Національному технічному університеті «Дніпровська політехніка», Криворізькому національному університеті МОН України, товаристві з обмеженою відповідальністю «АНА-ТЕМС». Очікуваний економічний ефект складає 9 грн на один метр свердловини при бурінні алмазною коронкою діаметром 59 мм, та при розширенні свердловини з 105 мм до 300 мм – 121 грн на один метр.^UThe paper establishes the main regularities of rock fracture under conditions of sharp cooling of the rock surface, determines the nature of the formation and development of the crack system both on the rock surface and in depth, theoretically and experimentally shows the influence of the formed crack system on the indicators of mechanical rock fracture, proposes constructive changes to diamond drill bits at the level of inventions that allow to increase the drilling efficiency, develops and implements methodological recommendations for treating the rock mass through a pilot hole to weaken significant rock objects.A model of rock fracture during cooling is proposed, according to which, along with the formation of macrocracks in the massif, a wave of micro fractures moves behind the cooling front. The existence of a micro fracture zone has been confirmed experimentally. It is established that the depth of penetration of the crack system deep into the massif, depending on the difference in heating and cooling temperatures at the same time, is described by a linear function with an angular coefficient in the range of 0.001-0.008, and the dependence of the increase in the degree of rock crushing on the temperature difference is parabolic.A dependence for determining the size of a cracking cell on the rock surface under abrupt cooling was obtained. It was found that the dependence of the cracking cell size on the difference in heating and cooling temperatures on the rock surface is described by a hyperbolic function, with the increase in the temperature difference of 200, 400, 600 °C, the cell size reaches 8.2, 1.9, and 0.83 mm for granite.The studies showed that with the increase in the temperature difference of heating-cooling, the drilling speed of the diamond crown increases linearly, with the temperature differences of 280, 430, 580 °C, the drilling speed increases by 1.4, 1.7, and 2.1 times respectively in relation to the drilling of untreated rock.On the basis of theoretical and experimental studies, the ways of realization of thermocyclic hardening in real mining processes related to the destruction and loosening of rocks are proposed.The results of the dissertation work in the form of methodological recommendations have been implemented at the National Technical University "Dnipro Polytechnic", Kryvyi Rih National University of the Ministry of Education and Science of Ukraine, and ANA-TEMS Limited Liability Company. The expected economic effect is 9 UAN per one meter of well when drilling with a diamond crown with a diameter of 59 mm, and 121 UAN per one meter when expanding the well from 105 mm to 300 mm.