Науковий вісник НГУ

The influence of the moisture on the physical and mechanical properties of the sandstone (Separate Unit “Kapitalna” coal mine”, Donbas)

• 
• 

User Rating:  / 0

PoorBest 

Details

Category: Contens №2 2020

Last Updated on 19 May 2020

Published on 10 May 2020

Hits: 3428

Authors:

Ya. O. Liashok, Dr. Sc. (Econ.), Assoc. Prof., orcid.org/0000-0002-7643-8485, Donetsk National Technical University, Pokrovsk, Ukraine, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

O. I. Serhienko, Cand. Sc. (Tech.), Assoc. Prof., orcid.org/0000-0002-3786-342X, Donetsk National Technical University, Pokrovsk, Ukraine, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

V. M. Kutserubov, Cand. Sc. (Tech.), orcid.org/0000-0002-7979-8355, Donetsk National Technical University, Pokrovsk, Ukraine, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

O. P. Kohtieva, orcid.org/0000-0001-7282-8243, Donetsk National Technical University, Pokrovsk, Ukraine, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

L. V. Serhienko, Cand. Sc. (Tech.), orcid.org/0000-0002-4679-3435, Institute for Physics of Mining Processes, Dnipro, Ukraine, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

 повний текст / full article

Abstract:

Purpose. The influence of the moisture on the physical and mechanical properties of rock is evaluated by the experimental research in the laboratory.

Methodology. Laboratory studies of a coefficient of moisture capacity of the rock, determination of strain characteristics and strength, identification of the modulus of deformation and Poisson’s ratio, statistical data processing based on correlation-regression analysis.

Findings. According to the laboratory studies, the dependence diagrams of the normal stresses from deformations for dry and wet rock samples were obtained. The correlation of stress limit on compression, modulus of elasticity and the coefficient of lateral deformation from the moisture content of the rock were obtained. In the course of the experiment, on the average, differences of mechanical characteristics of dry and wet states of the sandstone were established: stress limit on compressive is decreased almost twice; the modulus of elasticity is reduced by 4 times; the coefficient of lateral deformation is increased by 2.3 times.

Originality. The empirical dependences of mechanical properties from gravimetric moisture capacity of the sandstone sample were determined on the basis of the experiments in the laboratory. The regression power function was obtained for stress limit and modulus of elasticity, and for the coefficient of lateral deformation it was logarithmic. The coefficient of lateral deformation at the time of the destruction of some wet samples exceeded theoretically acceptable value of 0.5.

Practical value. Obtained results can be applied in mathematical or numerical modeling of stress-strain state of the rock given consideration to the importance of the study of the influence of moisture on physical and mechanical markers and properties of rocks. It is possible to control stress-strain state around the roadways using the methods and the means of dewatering or hydro saturation as to coal seams and rocks.

References.

1. Mikhailov, N., & Popov, S. (2015). Experimental and theoretical study of influence of mechanochemical effects on porosity, permeability, elastic and strength properties of reservoir rocks. Georesources. Geoenergetics. Geopolitics, 1-26.

2. Yalanskyi, A. A., Sapunova, I. O., Slashchov, A. I., & Novikov, L. A. (2014). Substantiation of initial parameters for modeling geomechanical processes in problems on estimation of safety of maintenance of mine workings. Heotekhnichna mekhanika, 119, 282-295.

3. Loktev, A. V., Nesterenko, M. Y., Vladyka, V. M., Paiuk, S. O., Balatskyi, R. S., & Zderka, T. V. (2014). Methodical questions for determining the character of fluid saturation of reservoir rocks in thin-layer sandy-clay section. Naukovyi Visnyk IFNTUNH, 2(37), 7-15.

4. Hashiba, K., Fukui, K., & Kataoka, M. (2019). Effects of water saturation on the strength and loading-rate dependence of andesite. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 117, 142-149. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2019.03.023.

5. Liu, X., Wu, L., Zhang, Y., Liang, Z., Yao, X., & Liang, P. (2019). Frequency properties of acoustic emissions from the dry and saturated. Environmental Earth Sciences, 2-17.

6. Balázs Vásárhelyi, & Morteza Davarpanah (n.d.). Influence of Water Content on the Mechanical Parameters of the Intact Rock and Rock Mass. Periodica Polytechnica Civil Engineering, 1-6. https://doi.org/10.3311/PPci.12173.

7. Jun Peng, Louis Ngai, Yuen Wong, Guang Liu, & Cee Ing Teh (2018). Influence of initial micro-crack damage on strength and micro-cracking behavior of an intrusive crystalline rock. Bulletin of Engineering Geology and the Environment. https://doi.org/10.1007/s10064-018-1317-3.

8. Sukniov, S. V. (2016). Determination of static modulus of elasticity and Poisson’s ratio of rocks with changes in humidity. Gornyi informatsyonno-analiticheskii biuleten, 7, 108-116.

9. Liu, X., Xu, G., Zhang, C., Kong, B., Qian, J., Zhu, D., & Wei, M. (2017). Time Effect of Water Injection on the Mechanical Properties of Coal and Its Application in Rockburst Prevention in Mining. Energies, 10, 1783. https://doi.org/10.3390/en10111783.

10. Liu, X., Wu, L., Zhang, Y., Liang, Z., Yao, X., & Liang, P. (2019). Frequency properties of acoustic emissions from the dry and saturated rock. Environmental Earth Sciences, 78, 67. https://doi.org/10.1007/s12665-019-8058-x.

• < Prev
• Next >