Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

2 Archives of Mining Sciences

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

The effect of strain rate on the breakage behaviour of rock

Jackson K., Kingman S. W., Whittles D. N., Lowndes L. S., Reddish D. J.

Archives of Mining Sciences

2008

Vol. 53, no 1

3-22

For the optimum design of a rock crushing plant the breakage characteristics of the rock under the loading conditions imposed by the crusher are required. Often the determined static mechanical values fail to characterise the energy required and degree of fragmentation of the material within the crusher. This paper describes a laboratory and numerical investigation into the affect of strain rate on the energy requirements and breakage characteristics of three different sedimentary rocks. For each rock type high speed uniaxial compression tests were carried out at six different strain rates over the range 2.57 x 10-5 strain/s to 0.02 strain/s. Changes in the stress-strain behaviour were discovered indicating the importance of strain rate on breakage characteristics. For each of the rock types the stress/strain curves showed an increase in ductility as the strain rate increased and it was calculated that the energy used in bringing the specimen to fracture increased by up to 50%. The increase in energy was also accompanied by an increase in the degree of fragmentation achieved. The numerical modelling of the high speed compression test was undertaken for the sandstone using the discrete element method code PFC3D produced by ltasca. The numerical modelling reproduced the increase in energy requirements for fracture and an increase in the degree of fragmentation. The modelling also predicted that this trend would continue at strain rates of 1 strain/s that would be anticipated in rock crushers.

Zaprojektowanie optymalnego urządzenia do kruszenia skał wymaga znajomości charakterystyki pękania skał pod wpływem obciążeń wywołanych przez kruszarkę. Zdarza się, że statyczne wielkości mechaniczne nie są w stanie określić wymaganego poziomu energii oraz stopnia rozdrobnienia skał w kruszarce. Niniejsza praca opisuje badania numeryczne i laboratoryjne wpływu prędkości odkształcania na wielkość zapotrzebowania energii i charakterystyki pękania trzech różnych skał osadowych. Dla każdego rodzaju skał przeprowadzono test na szybkie jednoosiowe ściskanie przy sześciu różnych prędkościach deformacji, z przedziału 2.57 x 10-5 odkształcenie/s do 0.02 odkształcenie/s. Zaobserwowano zmiany relacji naprężenie-odkształcenie, świadczące o tym, że prędkość deformacji wpływa na przebieg kruszenia skał. Krzywe naprężenie-odkształcenie otrzymane dla poszczególnych typów skał wskazują wzrost ciągliwości w miarę wzrostu prędkości deformacji. Obliczono, że wzrost energii niezbędnej do złamania danej próbki wyniósł ok. 50%. Temu wzrostowi energii towarzysz także wzrost stopnia rozdrobnienia. Modelowanie numeryczne szybkiego testu na ściskanie próbek piaskowca przeprowadzono z użyciem programu bazującego na metodzie elementów dyskretnych PFC3D, firmy Itasca. Modelowanie numeryczne miało za zadanie odtworzyć wzrost energii niezbędnej do kruszenia i wzrost stopnia rozdrobnienia skały. Modelowanie pozwoliło także przewidzieć, że trend ten utrzyma się dla prędkości deformacji rzędu l deformacja/s, które występują w kruszarkach.

Geomechanical factors affecting the installation and stability of a surface goaf well at a deep UK coal mine

Whittles D. N., Lowndes L. S., Kingman S. W., Yates C., Jobling S.

Archives of Mining Sciences

2006

Vol. 51, no 2

197-230

This paper describes a three dimensional computational modelling study undertaken to investigate the effects that the geomechanical stress and strain fields produced by deep longwall mining operations may have on the installation and long term stability of a vertical, surface to goaf, gas drainage well installed within a deep UK coal mine. The modelling programme consisted of the investigation of two modelling scenarios. The first scenario represented the installation of the well, close to the face line of an active longwall coal face, during the early production life of the panel. The second scenario represented the installation of the well at a position behind the coal face, and over the goaf, once the panel had retreated some distance back ftom the face start line. An analytical method to predict the influence that the developed shear strains within the rock mass may have on the subsequent stability of the well casing has been developed and its derivation given. From an analysis of the results produced by these geomechanical models it was concluded that the well was influenced by the geomechanical behaviour of the longwall panel at two distinct stages, namely, during the installation of the well and during the subsequent stages ofthe retreat of the panel. The geomechanical models predicted that during the installation phase, the surface goaf wells would encounter broken ground at heights of between 30 to 75 metres above the worked horizon. It was found that the long term stability of the well was significantly influenced by the position of the well in relation to the face line at the time of installation. The modelling showed that a well installed close to an active longwall face during the early development phases of a panel would experience significantly more strain and hence potential predicted damage during subsequent panel extraction than a well installed behind the face line directly over the goaf. The results of the modelling aided in the design of the well by allowing the correct depth of installation of the well casing to be determined.

Praca ta opisuje badania trójwymiarowego modelu podjęte w celu określenia oddziaływania pola naprężenia i odkształcenia geomechanicznego powstałego w trakcie operacji wybierania ścianowego pod ziemią na instalację i długoterminową stabilność otworu odprowadzającego gazy ciągnącego się od zrobów aż na powierzchnię zainstalowanego w jednej z brytyjskich głębokich kopalni węgla. Program modelowania uwzględniał dwa scenariusze. Pierwszy z nich przedstawiał instalację otworu w pobliżu linii przodka ściany, w trakcie wczesnych etapów wybierania pola. Drugi scenariusz obejmuje instalację otworu w lokalizacji za przodkiem ściany i ponad zrobami po wybraniu określonej części pola w stosunku do linii początkowej. Opracowano metodę analityczną przewidywania wpływu powstałych w skale naprężeń ścinających na stabilność rur okładzinowych w otworze, przedstawiono sposób wyprowadzania metody. Na podstawie analizy wyników uzyskanych drogą modelowania wyciągnięto wniosek że na stabilność otworu wpływają zachowania geomechaniczne wybieranego pola w dwóch różnych etapach: w trakcie instalacji otworu i w trakcie wybierania w kierunku od pola (cofania się ściany). Na podstawie modeli geomechanicznych przewiduje się że na etapie instalacji otwory od zrobów do powierzchni napotkają pęknięcia gruntu na wysokościach 30 a 77 m powyżej poziomu prac. Stwierdzono że długotrwała stabilność otworu w dużym stopniu zależy od jego położenia w stosunku do linii przodka w momencie instalacji otworu. Badania modelowe wykazały że otwór zainstalowany w pobliżu linii czynnego przodka ściany w początkowym okresie wybierania pola poddany jest znacznie większym naprężeniom i co za tym idzie rośnie ryzyko uszkodzenia w trakcie dalszego wybierania pola niż w przypadku otworu zainstalowanego za linią przodka, nad zrobami. Wyniki modelowania wspomagały projektowanie otworu, pozwalając na określenie odpowiedniej głębokości zainstalowania rur okładzinowych.