Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ước lượng các tham số cường độ của đá vỉa than Gondwana thấp trong các điều kiện khô và bão hòa
Tóm tắt
Các hoạt động khai thác than diễn ra dưới mực nước của các mỏ lộ thiên và mỏ ngầm là phổ biến. Do đó, việc hiểu rõ hơn về hành vi của đá trong các điều kiện khô và bão hòa nước là rất quan trọng trong các dự án kỹ thuật địa chất. Trong bài báo này, các mẫu đá (cát kết và phiến) từ tầng đá vỉa than Gondwana thấp đã được thu thập từ 10 mỏ khác nhau (tám mỏ than) ở khu vực Jharia và Raniganj thuộc lưu vực Damodar, Ấn Độ. Các tham số cường độ (cường độ nén đơn trục (UCS) và cường độ kéo Brazil (BTS)) chủ yếu quyết định các khía cạnh thiết kế trong khai thác mỏ. Đây là những tham số đầu vào phổ biến nhất cho bất kỳ phân loại khối đá nào. Do đó, sự thay đổi trong các tham số cường độ của đá vỉa than dưới các điều kiện khô và bão hòa nước sẽ dẫn đến sự thay đổi trong phân loại khối đá. Hơn nữa, việc xác định trực tiếp các tham số cường độ là tốn kém, mất nhiều thời gian, không thể tiếp cận tại hiện trường, tốn công sức, phá hủy và cần lao động có kinh nghiệm; trong khi phương pháp gián tiếp để ước lượng các tham số cường độ từ tốc độ xung siêu âm (UPV) là rẻ, dễ, nhanh chóng, có thể tiếp cận tại hiện trường, không phá hủy và dễ dàng. Tốc độ xung siêu âm (UPV), UCS và BTS trong điều kiện khô; mật độ (ρ), độ rỗng (φ) và thông tin về loại đá đã được sử dụng làm tham số đầu vào để dự đoán UPV, UCS và BTS trong các điều kiện bão hòa bằng cách sử dụng hồi quy đơn giản (SR), hồi quy đa biến (MR) và mạng nơ-ron nhân tạo (ANN). Sự thay đổi trong UPV, UCS và BTS từ các điều kiện khô sang bão hòa được quan sát là một hàm của các tính chất nội tại (ρ và φ) của đá vỉa than. Cuối cùng, một phân tích so sánh giữa SR, ANN và MR đã được thực hiện trong một biểu đồ phân tán 1:1 giữa giá trị đo được và giá trị dự đoán.
Từ khóa
#Khai thác than #tham số cường độ #tốc độ xung siêu âm #phân loại khối đá #hồi quy #mạng nơ-ron nhân tạo.Tài liệu tham khảo
Abdi Y, Khanlari G R and Jamshidi A 2018 Correlation between mechanical properties of sandstones and P-wave velocity in different degrees of saturation; Geotech. Geol. Eng. 10 1–10.
Altindag R 2012 Correlation between P-wave velocity and some mechanical properties for sedimentary rocks; J. South. Afr. Inst. Min. Metall. 112 229–237.
Azimian A 2017 Application of statistical methods for predicting uniaxial compressive strength of limestone rocks; Acta Geotech. 12 321–333.
Chary K B, Sarma L P and Lakshmi K J P 2006 Evaluation of engineering properties of rock using ultrasonic pulse velocity and uniaxial compressive strength; Proc. Natl. Semin. 379–385.
Dyke C G and Dobereiner L 1991 Evaluating the strength and deformability of sandstones; Quart. Eng. Geol. 24 123–134.
Fox C S 1930 The Jharia coalfield; Geol. Surv. India Memoir 56 255.
Geological Survey of India (GSI) 2003 Coal resources of West Bengal (ed.) Dutta A B, Bull. Geol. Surv. Ind. Ser. A 45 1–109.
Ghabousi J, Garret Jr J H and Wu X 1991 Knowledge-based modelling of material behaviour with neural networks; J. Eng. Mech. ASCE 117(1) 132–153.
Hawkins A B and McConnell B J 1992 Sensitivity of sandstone strength and deformability to changes in moisture content; Quart. Eng. Geol. 25 115–130.
International Society of Rock Mechanics (ISRM) 1981a Suggested method for rock characterisation, testing and monitoring; In: ISRM Commission on Testing Methods (ed.) Brown E T, Pergamon Press, Oxford, pp. 107–110.
International Society of Rock Mechanics (ISRM) 1981b Suggested method for rock characterisation, testing and monitoring; In: ISRM Commission on Testing Methods (ed.) Brown E T, Pergamon Press, Oxford, pp. 113–114.
International Society of Rock Mechanics (ISRM) 1981c Suggested method for rock characterisation, testing and monitoring; In: ISRM Commission on Testing Methods (ed.) Brown E T, Pergamon Press, Oxford, pp. 119–121.
International Society of Rock Mechanics (ISRM) 1981d Suggested method for rock characterisation, testing and monitoring; In: ISRM Commission on Testing Methods (ed.) Brown E T, Pergamon Press, Oxford, pp. 84–85.
Kahraman S 2007 The correlations between the saturated and dry P-wave velocity of rocks; Ultrasonics 46 341–348.
Kahraman S and Yeken T 2008 Determination of physical properties of carbonate rocks from P-wave velocity; Bull. Eng. Geol. Environ. 67 277–281.
Karakul H and Ulusay R 2013 Empirical correlations for predicting strength properties of rocks from P-wave velocity under different degrees of saturation; Rock Mech. Rock Eng. 46 981–999.
Khandelwal M and Singh T N 2009 Correlating static properties of coal measures rocks with P-wave velocity; Int. J. Coal Geol. 79 55–60.
Kilic A and Teymen A 2008 Determination of mechanical properties of rocks using simple methods; Bull. Eng. Geol. Environ. 67 237–244.
Lin M L, Jeng F S, Tsai L S and Huang T H 2005 Wetting weakening of tertiary sandstones – microscopic mechanism; Environ. Geol. 48 265–275.
Mashinskii E I 2009 Strain amplitude-dependent attenuation of P and S waves in dry and water-saturated sandstone under confining pressure; Russian Geol. Geophys. 50 734–738.
Rahman T and Sarkar K 2021 Lithological control on the estimation of uniaxial compressive strength by the P-wave velocity using supervised and unsupervised learning; Rock Mech. Rock Eng. 54 3175–3191.
Rahman T, Sarkar K and Singh A K 2020 Correlation of geomechanical and dynamic elastic properties with the P-wave velocity of Lower Gondwana coal measure rocks of India; Int. J. Geomech. 20(10) 04020189.
Sharma P K and Singh T N 2008 A correlation between P-wave velocity, impact strength index, slake durability index and uniaxial compressive strength; Bull. Eng. Geol. Environ. 67 17–22.
Singh V K, Singh D and Singh T N 2001 Prediction of strength properties of some schistose rocks from petrographic properties using artificial neural networks; Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 38 269–284.
Sharma L K, Vishal V and Singh T N 2017 Developing novel models using neural networks and fuzzy systems for the prediction of strength of rocks from key geomechanical properties; Measurement 102 158–169.
Steiger R P and Leung P K 1990 Lecture: Predictions of wellbore stability in shale formations at great depth; In: Eurock (Rock at great depth) (eds) Maurý et Fourmaintraux, Balkema, pp. 1209–1218.
Torok A and Vasarhelyi B 2010 The influence of fabric and water content on selected rock mechanical parameters of travertine, examples from Hungary; Eng. Geol. 115 237–245.
Vaidyanadhan R and Ramakrishnan M 2010 Geology of India; Geol. Soc. India 2 615–661.
Vasarhelyi B 2003 Some observations regarding the strength and deformability of sandstones in case of dry and saturated conditions; Bull. Eng. Geol. Environ. 84 70–74.
Vasconcelos G, Lourenco P B, Alves C S A and Pamplona J 2007 Prediction of the mechanical properties of granites by ultrasonic pulse velocity and Schmidt hammer hardness; North American Masonry Conference, Missouri, 3–5 June. The Masonry Society, CO, pp. 980–991.
Yasar E and Erdogan Y 2004 Correlating sound velocity with the density, compressive strength and Young’s modulus of carbonate rocks; Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 41 871–875.
Youash Y Y 1970 Dynamic physical properties of rocks: Part II, experimental results; Int. Soc. Rock Mech. Proc.: 2nd Congr. Int. Soc. Rock Mech., Beograd 1 185–195.