Лівак О. В. Обґрунтування параметрів розміцнення гірських порід шляхом різкого охолодження при їх механічному руйнуванні

English version

Дисертація на здобуття ступеня кандидата наук

Державний реєстраційний номер

0424U000012

Облікова картка дисертації

0424U000012.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 05.15.09 - Геотехнічна і гірнича механіка

16-02-2024

Спеціалізована вчена рада

Д 08.188. 01

Інститут геотехнічної механіки ім. М. С. Полякова Національної академії наук України

Анотація

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.

Читати повністю

Публікації

Кожевников А.А., Крисан В.В., Вахалин Ю.Н., Третьяков О.А., Ливак О.В. Разрушение горных пород при резком охлаждении: монография. Днепропетровск: ТОВ «Лизунов Пресс», 2011. 52с.

Vasyliev D.L., Hankevych V.F., Moskalova T.V., Livak O.V. The character of disruption of the rocks surface during rapid cooling. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 2020. №5. P. 61-67. (Scopus).

Livak O.V. Effect of a preliminary thermocyclic treatment on the energy intensity of subsequent mechanical destruction of rocks. Modern engineering and innovative technologies. Karlsruhe. Germany, 2020. №14. P. 61-66.

Ганкевич В.Ф., Вахалин Ю.Н., Ливак О.В., Бабец В.В., Коцупей А.Н. Определение геометрических параметров сетки трещин на поверхности горных пород при термоциклическом воздействии. Науковий вісник НГУ, 2008. №8. С. 22-26.

Ганкевич В.Ф., Ливак О.В. Исследование процессов разрушения горных пород с использованием температурного фактора. Збагачення корисних копалин: Наук. – техн. зб., 2017. № 68 (109). С. 46-55.

Ганкевич В.Ф., Кравец В.И, Ливак О.В. Разупрочнение твердых пород тепловым воздействием. Збагачення корисних копалин: Наук. – техн. зб., 2017. №68 (109). С. 76-82.

Ганкевич В.Ф., Кравец В.И., Ливак О.В. Исследование температурных полей на поверхности горной породы при трении плоского элемента для термоциклического ослабления поверхностного слоя. Геотехнічна механіка: між від. зб. наук. праць ІГТМ HAH Укpaїни. 2017. № 135. С. 83-91.

Ганкевич В.Ф., Вахалин Ю.Н., Ливак О.В. Влияние термоциклического воздействия на энергетические и прочностные показатели разрушения горных пород. Збагачення корисних копалин: Наук. – техн. зб., 2018. №69 (110). С. 45-52.

Ганкевич, В.Ф., Вахалин Ю.Н., Ливак О.В. Экспериментальные исследования влияния термоциклической обработки на прочность горных пород. Збагачення корисних копалин: Наук. – техн. зб., 2019. №72 (113). С. 13-19.

Васильев Д.Л., Ливак О.В., Кравец В.И., Ганкевич В.Ф., Куц А.В. О предельных разрывных напряжениях как критерии разрушения горных пород при резком охлаждении. Геотехнічна механіка: між від. зб. наук. праць ІГТМ HAH Укpaїни. 2020. №150. С. 127-135.

Васильев Д.Л., Ганкевич В.Ф., Ливак О.В., Кравец В.И. К оценке температурных флуктуаций в зернах алмаза при бурении. Геотехнічна механіка: між від. зб. наук. праць ІГТМ HAH Укpaїни, 2021. №157. С. 172–179.

Мінєєв С.П., Антончик В.Є., Ганкевич В.Ф., Лівак О.В., Кіба В.Я., Куц О.В., Захарова Д.Р. Пошук методів підвищення продуктивності буріння свердловин у міцних гірських породах. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2022. Вип. 36. С. 499-506.

Кожевников А.А., Вахалин Ю.Н., Ливак О.В., Дреус А.Ю. Анализ термического воздействия на горную породу при бурении алмазными коронками. «Форум гірників-2015»: матеріали міжнар. наук.-техн. конф., м. Дніпропетровськ, 30 вересня - 3 жовтня 2015 р. Національний гірничий університет, 2015. Т. 3. С. 21-25.

Hankevich V., Moskalova T., Kabakova L., Livak O. The feasibility evaluation of using cyclic thermal effect in the rock-cutting tools during drilling hard rock. E3S Web of Conferences. 2019, Vol. 109, 00026.

Читати повністю

Файли

autoreferat-Лівак_Автореферат.pdf

Лівак_Дисертація.pdf

Схожі дисертації

0523U100263

Коновал Володимир Миколайович

Науково-технічні основи способів вибухового руйнування масиву гірських порід складної будови на кар’єрах

0423U100148

Стаднічук Микола Миколайович

Обґрунтування параметрів та умов застосування засобів охорони дільничних виробок вугільних шахт

0522U100106

Кононенко Максим Миколайович

Геомеханічне обґрунтування параметрів підземної інфраструктури при видобуванні залізної руди із застосуванням емульсійних вибухових речовин

0421U104026

Шерстюк Євгенія Анатоліївна

Геотехнічна стійкість породних масивів в зоні впливу техногенного водообміну гірничорудного комплексу

0521U101822

Бабець Дмитро Володимирович

Математичне моделювання геомеханічних процесів у техногенно порушеному середовищі зі стохастично розподіленими фізико-механічними властивостями.