ВЫЯВЛЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ НЕЛИНЕЙНОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ ПОРОД ПРИ ОТРАБОТКЕ СВИТЫ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
Представлены результаты исследования напряженно-деформированного состояния углепородного массива в окрестности взаимовлияющих горных выработок на сближенных пластах. Задача решена посредством выявления закономерностей нелинейного деформирования пород при отработке свиты угольных пластов, использование которых позволило обосновать оптимальный порядок отработки пластов и рациональное пространственно-временное положение горных выработок. Для проведения вычислительных экспериментов приняты горно-геологические и горнотехнические условия шахты «Есаульская» в Кузбассе. Разработана математическая модель, позволяющая учитывать нелинейное деформирование горных пород при переходе их из упругого в пластическое состояние. Численное моделирование на основе метода конечных элементов реализовано средствами системы символьной математики в виде комплекса проблемно-ориентированных программ. В результате проведения вычислительных экспериментов получены зоны нелинейного деформирования при отходе очистного забоя от монтажной камеры. На основе численного анализа геомеханического состояния области исследования обоснован вывод о том, что техногенное воздействие на углепородный массив привело к трещинообразованию и разуплотнению пород над отрабатываемым пластом, что способствовало проникновению притока воды из выработок вышележащего затопленного пласта. Полученный вывод подтверждается данными натурных наблюдений.
Ключевые слова
Зона разгрузки, математическая модель, нелинейное деформирование пород, очистной забой, свита пластов, углепородный массив, численное моделирование.
Номер: 10
Год: 2016
ISBN:
UDK: 622: 519.635.4
DOI:
Авторы: Цветков А. Б., Павлова Л. Д.
Информация об авторах: Цветков Андрей Борисович – кандидат технических наук, доцент, e-mail: atsvet@mail.ru,
Павлова Лариса Дмитриевна – доктор технических наук, доцент,
директор института фундаментального образования,
зав. кафедрой, e-mail: lara@rdtc.ru,
Сибирский государственный индустриальный университет.
Библиографический список: 1. Фрянов В. Н., Павлова Л. Д. Состояние и направление развития безопасной технологии подземной угледобычи. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2009. – 238 с.
2. Писаренко Г. С., Можаровский Н. С. Уравнения и краевые задачи теории пластичности и ползучести. – Киев: Наукова думка, 1981. – 496 с.
3. Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях (ПБ 07-269-98). – М.: Федеральный горный и промышленный надзор России, 1998. – 203 с.
4. Цветков А. Б. Моделирование геомеханического состояния с учетом нелинейных свойств горных пород // Научное обозрение. – 2014. – № 8 (Ч. 2). – С. 599–603.
5. Цветков А. Б., Павлова Л. Д., Фрянов В. Н. Нелинейная математическая модель геомеханического состояния углепородного массива // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2015. – № 1. – С. 365–370.
6. Цветков А. Б., Павлова Л. Д. Адаптация алгоритма метода конечных элементов к системе символьной математики / Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов: сборник научных статей. – Новокузнецк, 2015. – С. 121–125.
7. Цветков А. Б., Павлова Л. Д. Разработка дискретной модели геомеханического состояния углепородного массива для пакетов символьной математики / 9-ая международна научна практична конференция, «Бъдещето въпроси от света на науката» – София, 2013. – С. 21–25.
8. Цветков А. Б. Пакет программ NDSolver V1.0 для математического моделирования напряженно-деформированного состояния газоносного геомассива. Свидетельство о регистрации электронного ресурса № 19867 от 10.01.2014 – Объединенный фонд электронных ресурсов «Наука и образование».
9. Павлова Л. Д., Фрянов В. Н. Адаптация метода конечных элементов для решения нелинейной задачи расчета параметров объемного напряженно-деформированного состояния разрушаемого углепородного массива // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2008. – № 4. – С. 71–76.