• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
05.10.2023
СПбПУ (Политех)
489

В СПбПУ нашли способ повысить безопасность угольных шахт

4.4

Сотрудники Научного центра мирового уровня «Передовые цифровые технологии» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого в составе международной группы провели исследование, позволяющее прогнозировать изменения в угольном пласте при воздействии влажности.

Исследование ученых СПбПУ позволит повысить безопасность угольных шахт
Исследование ученых СПбПУ позволит повысить безопасность угольных шахт / © Getty images / Автор: Ольга Кузьмина

Результаты исследования, имеющие большое практическое значение, в первую очередь, для предприятий горнодобывающей отрасли, были опубликованы в журнале авторитетном научном журнале Nature.

Взаимодействие воды и горных пород в силу климата и географического положения России является актуальной проблемой как в инженерной геологии, так и в горном деле. Наличие воды в подземных средах, таких как глубокие угольные пласты, приводит к долговременному изменению механических свойств последнего. Угольные массы подвергаются механическим изменениям при поглощении воды вследствие повреждения их структурных компонентов. В частности, вода в породе увеличивает ее пластичность и степень размягчения, а также снижает упругость, жесткость, устойчивость к сжатию и растяжению. Таким образом содержание воды существенно влияет на разрушение горных пород. Поэтому для обеспечения устойчивости подземных шахтных выработок необходимо учитывать воздействие воды на породу.

В основе исследования международной научной группы, в которую, помимо российских, вошли специалисты из Китая и Пакистана, лежит изучение акустической эмиссии угля. Акустическая эмиссия (АЭ) – это метод технической диагностики, основанный на анализе процесса излучения акустических сигналов или звуковых волн, которые возникают внутри твердого тела или материала при механическом напряжении или деформации. Данный тип диагностики позволяет выявлять не статические, а наиболее опасные развивающиеся дефекты в твердом теле материала.

В экспериментах научной группы сжимались образцы угля с различным содержанием воды, а сигналы АЭ анализировали с помощью фрактального анализа. В итоге были выделены 5 стадий разрушения угольной породы в зависимости от водонасыщенности: уплотнение; линейно-упругие деформации; устойчивое распространение трещин; ускоренное распространение трещин; постпиковые и остаточные стадии.

Результаты исследования позволяют с высокой точностью прогнозировать развитие потенциально опасных ситуаций на угледобывающих предприятиях. «Наше исследование помогает лучше понять, как вода влияет на механические характеристики угольных пластов и какие процессы происходят внутри них. Эти результаты имеют большое значение для выбросоопасности угольных пластов и предотвращения потенциальных аварий. В исследовании также были использованы методы фрактального анализа.

Это открывает новые перспективы для мониторинга и прогнозирования разрушения и механизмов возникновения микротрещин угля и породы в результате динамических процессов в угольных массах, наблюдая последующее внезапное падение корреляционной размерности сигналов АЭ в ответ на различные стадии нагрузки, что является критически важным для предотвращения несчастных случаев и бедствий. Кроме того, данное исследование может служить основой для более точного прогнозирования динамических отказов угля и горных пород на основе акустических сигналов.

И отмечу, что публикация исследования в Scientific Reports-Nature подчеркивает актуальность проблематики для мирового научного сообщества», – прокомментировал результаты исследования один из авторов, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Научного центра мирового уровня «Передовые цифровые технологии» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого Сабри Моханад Муаяд Сабри.

В дальнейших планах ученых – создание продвинутых численных моделей и компьютерных симуляций для прогнозирования влияния влажности на угольные пласты и расширение области применения этих исследований в сферах строительства, геотехники и геологии. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ) – один из ведущих технических вузов России. Политех реализует идею создания системы подготовки специалистов новой формации – «инженерный спецназ». Это высококвалифицированные кадры, способные выполнять задачи промышленности с учетом ее современных трендов. Среди партнеров СПбПУ – более 200 российских промышленных предприятий и более 100 иностранных предприятий. Политехнический университет имеет представительства в Китае и в Испании. В 2020 году Политехнический университет стал первым среди российских вузов в рейтинге TНE University Impact Rankings и получил статус научного центра мирового уровня «Передовые цифровые технологии».
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 13:07
ПНИПУ

Заготовки из металлических материалов создают с помощью технологий, основанных на плавлении. Но из-за перегрева и непостоянной температуры в процессе работы они не обеспечивают нужного качества деталей. Существует еще один способ получения таких изделий — с помощью послойной плазменной металлизации. Сегодня он почти не изучен, но разработка технологии формирования материала таким способом решит проблему изготовления габаритных изделий (например, коленчатых валов, корпусов подшипника), и обеспечит высокую производительность процесса. Ученые ПНИПУ проработали на практике технологию аддитивного формирования стальных заготовок таким способом. Результаты исследования позволят получать промышленные детали без дефектов с высокими эксплуатационными характеристиками.

10 часов назад
Дарья Г.

На сегодня удалось подтвердить существование тысяч экзопланет, но лишь около 25 из них получилось запечатлеть напрямую. Причем из них лишь шесть объектов старше 100 миллионов лет. И вот, наконец, ученые смогли сделать снимок взрослой экзопланеты.

Позавчера, 20:03
Андрей

Человек множеством способов загрязняет природу вокруг себя, преимущественно воду. В Мировой океан попадают как отходы с производств, так и тонны пластикового мусора. Все это способно отравлять жизнь морских животных, особенно редких вроде акул. Одним из малоизученных токсичных источников можно назвать наркотики, в частности кокаин. Случайное употребление этого вещества акулами раньше только предполагали, но теперь бразильские биологи нашли прямые доказательства.

22 июля
Татьяна

Исследуя глубоководные сообщества в районе Тихого океана, богатом железомарганцевыми конкрециями, ученые из Великобритании неожиданно обнаружили новый источник кислорода. Теперь они опасаются, что разработка этих месторождений может нарушить сложившиеся экосистемы.

Позавчера, 12:00
НИУ ВШЭ

Международная команда исследователей с участием ученых из НИУ ВШЭ изучила, как люди, владеющие двумя языками (билингвы), ассоциируют время с пространством. Оказалось, что и в первом, и во втором языке они связывают прошлое с левой частью пространства, а будущее — с правой. При этом чем выше уровень владения вторым языком, тем сильнее выражена эта связь.

22 июля
Татьяна

Врачи давно знают, что во время каникул и праздников растет число пациентов с нарушениями работы сердца. Причина — в неумеренном пьянстве. Две группы ученых показали, как спиртное вызывает мерцательную аритмию, а также предупредили о рисках для женщин, принимающих гормональную заместительную терапию.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

12 июля
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно