Вернуться к результатам поиска

Методика прогноза напряженно-деформированного состояния междукамерных целиков, закрепленных податливой тросовой крепью

Представлен способ податливого крепления междукамерных целиков в породах, склонных к проявлению реологических свойств. Разработана методика прогноза деформаций закрепленных целиков на примере системы разработки десятой западной панели по пласту АБ на Верхнекамском месторождении калийно-магниевых солей. Численная реализация модели выполнена методом конечных элементов в программном комплексе Simulia Abaqus с использованием вязко-упруго-пластической геомеханической модели сильвинита. Параметрическое обеспечение реологической модели выполнено на основе результатов инструментальных наблюдений за деформациями междукамерных целиков. Прогноз выполнялся на срок в 150 лет после проходки камер. Установлено, что величина горизонтального смещения боковой поверхности незакрепленных междукамерных целиков равна 123 мм за период прогноза. Произведен сравнительный анализ работы тросовой крепи при различных диаметрах канатов и величинах реакций крепи в податливом режиме работы. Выявлен экспоненциальный характер зависимости продолжительности податливого и жесткого режимов работы крепи и критерия эффективной ее работы. Из представленных данных видно, что увеличение эффективности работы крепи возрастает при использовании каната большего диаметра, однако выбор максимального диаметра каната ограничивается конструктивными особенностями крепи. Приведено уравнение зависимости горизонтальных смещений боковой поверхности закрепленного целика от времени и реакции крепи. Прогноз напряженно-деформированного состояния закрепленных целиков показал положительный эффект податливой крепи по увеличению несущей способности целика как во время ее работы, так и после ее разрушения.

Ключевые слова: устойчивость, междукамерный целик, податливая крепь, способ податливого крепления целиков, тросовая крепь, соляные породы, ползучесть, водозащитная толща.
Как процитировать:

Беликов А. А., Беляков Н. А. Методика прогноза напряженно-деформированного состояния междукамерных целиков, закрепленных податливой тросовой крепью // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2023. – № 4. – С. 20–34. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_4_0_20.

Благодарности:
Номер: 4
Год: 2023
Номера страниц: 20-34
ISBN: 0236-1493
UDK: 622.831; 624.121.54
DOI: 10.25018/0236_1493_2023_4_0_20
Дата поступления: 23.12.2022
Дата получения рецензии: 20.02.2023
Дата вынесения редколлегией решения о публикации: 10.03.2023
Информация об авторах:

Беликов Артем Артурович1 — аспирант, e-mail: s205046@stud.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0001-5051-0680,
Беляков Никита Андреевич1 — канд. техн. наук, доцент, e-mail: Belyakov_NA@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0002-9754-501X,
1 Санкт-Петербургский горный университет.

 

Контактное лицо:

Беликов А.А., e-mail: s205046@stud.spmi.ru.

Список литературы:

1. Кашников Ю. А., Ермашов А. О., Ефимов А. А. Геолого-геомеханическая модель участка Верхнекамского калийного месторождения // Записки Горного института. — 2019. — Т. 237. — С. 259—267. DOI: 10.31897/PMI.2019.3.259.

2. Das A. J., Paul P. S., Mandal P. K., Kumar R., Tewari S. Investigation of failure mechanism of inclined coal pillars: Numerical modelling and tensorial statistical analysis with field validations // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2021, vol. 54, no. 6, pp. 3263—3289.

3. Барях A. А., Губанова E. А. О мерах охраны калийных рудников от затопления // Записки Горного института. — 2019. — Т. 240. — С. 613—620. DOI: 10.31897/ PMI.2019.6.613.

4. Habibi R., Moomivand H., Ahmadi M., Asgari A. Stability analysis of complex behavior of salt cavern subjected to cyclic loading by laboratory measurement and numerical modeling using LOCAS (case study: Nasrabad gas storage salt cavern) // Environmental Earth Sciences. 2021, vol. 80, no. 8, pp. 1—21. DOI: 10.1007/s12665-021-09620-8.

5. Baryakh A. A., Stazhevskii S. B., Timofeev E. A. Strain state of a rock mass above karst cavities // Journal of Mining Science. 2008, vol. 44, no. 6, pp. 531—538. DOI: 10.1007/s10913008-0059-1.

6. Куранов А. Д., Багаутдинов И. И., Котиков Д. А., Зуев Б. Ю. Комплексный подход к прогнозу устойчивости предохранительного целика при слоевой системе разработки запасов Яковлевского месторождения // Горный журнал. — 2020. — № 1. — С. 115—119. DOI: 10.17580/gzh.2020.01.23.

7. Ilyukhin D., Gusev V. The use of the finite element method for ensuring efficient and safe extraction of minerals // Key Engineering Materials. 2017, vol. 743, pp. 411—416. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.743.411.

8. Александрова Т. Н., Кузнецов В. В., Иванов Е. А. Исследование влияния ионов жесткости воды на флотируемость медно-никелевых руд // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 6-1. — С. 263—278. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_6 1_0_263.

9. Kiyani V., Esmaili A., Alijani F., Samani S., Vasić L. Investigation of drainage structures in the karst aquifer system through turbidity anomaly, hydrological, geochemical and stable isotope analysis (Kiyan springs, western Iran) // Environ Earth Sciences. 2022, vol. 81, no. 22, article 517. DOI: 10.1007/s12665-022-10627-y.

10. Мустафин М. Г., Кологривко А. А., Васильев Б. Ю. Анализ точности построения цифровых моделей рельефа на основе данных периодического воздушного лазерного сканирования горнопромышленного объекта // Горный журнал. — 2023. — № 2. — С. 56—62. DOI: 10.17580/gzh.2023.02.09.

11. Васильева М. А., Волчихина А. А., Морозов М. Д. Оборудование и технологии для проведения работ по дозакладке выработанного пространства // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 6. — С. 133—144. DOI: 10.25018/0236_1493_2 021_6_0_133.

12. Baryakh A. A., Lobanov S. Y., Lomakin I. S. Analysis of time-to-time variation of load on interchamber pillars in mines of the Upper Kama Potash Salt Deposit // Journal of Mining Science. 2015, vol. 51, no. 4, pp. 696—706. DOI: 10.1134/S1062739115040064.

13. Паньков И. Л., Морозов И. А. Деформирование соляных пород при объемном многоступенчатом нагружении // Записки Горного института. — 2019. — Т. 239. — С. 510—519. DOI: 10.31897/PMI.2019.5.510.

14. Morozov K. V. Creation of rock mass monitoring deformations systems on rock burst hazardous mineral deposits / 14th Internetional Congress on Rock Mechanics and Rock Engineering. 2020, pp. 1318−1323.

15. Karasev M. A., Protosenya A. G., Katerov A. M., Petrushin V. V. Analysis of shaft lining stress state in anhydrite-rock salt transition zone // Rudarsko Geolosko Naftni Zbornik. 2022, no. 12, pp. 151−162. DOI: 10.17794/rgn.2022.1.13.

16. Протосеня А. Г., Катеров А. М. Развитие напряженно-деформированного состояния комбинированной крепи вертикального ствола, пройденного в соляном массиве // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 6-1. — С. 100—113. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_61_0_100.

17. Дементьева А. В., Карасев М. А. Конструкции податливых крепей в соляных породах // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 10-1. — С. 136 —144. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_101_0_136.

18. Shabarov A. N., Kuranov A. D., Kiselev V. A. Assessing the zones of tectonic fault influence on dynamic rock pressure manifestation at Khibiny deposits of apatite-nepheline ores // Eurasian Mining. 2021. vol. 3, no. 2, pp. 3—7. DOI: 10.17580/em.2021.02.01.

19. Гендлер С. Г., Фазылов И. Р., Абашин А. Н. Результаты экспериментальных исследований теплового режима нефтяных шахт при термическом способе добычи нефти // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 6-1. — С. 248—262. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_61_0_248.

20. Zhang Y., Xiong X., Musa M., Lyu X. Analysis of a compressive strength model for FRPconfined damaged concrete columns based on the Drucker-Prager yield criterion // Structural Concrete. 2022, vol. 24, pp. 721—735. DOI: 10.1002/suco.202100584.

21. Fabre G., Pellet F. Creep and time-dependent damage in argillaceous rocks // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2006, vol. 43, no. 6, pp. 950—960. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2006.02.004.

22. Пантелеев И. А., Плехов О. А., Наймарк О. Б., Евсеев А. В., Паньков И. Л., Асанов В. А. Особенности локализации деформации при растяжении сильвинита // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. — 2015. — № 2. — С. 127—138. DOI: 10.15593/perm.mech/2015.2.08.

23. Ермашов А. О. Геомеханическое обоснование расчетов оседания земной поверхности при добыче калийно-магниевых руд (на примере Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей). Автореф. дис. … канд. техн. наук. — Пермь: ГИ УрО РАН, 2015.

24. Frenelus W., Peng H., Zhang J. Creep behavior of rocks and its application to the longterm stability of deep rock tunnels // Applied Sciences. 2022, vol. 12, no. 17, article 8451. DOI: 10.3390/app12178451.

25. Baryakh A. A., Samodelkina N. A., Konosavsky P. K. Prevention of freshwater breakthrough into potassium mines // Procedia Structural Integrity. 2021, vol. 32 no. 6, pp. 17—25. DOI: 10.1016/j.prostr.2021.09.004.

26. Zhang L., Wang X. Study on nonlinear damage creep model for rocks under cyclic loading and unloading // Advances in Materials Science and Engineering. 2021, vol. 2021, article 5512972, pp. 1—10. DOI: 10.1155/2021/5512972.

27. Fei W., Jie L., Quanle Z., Cunbao L., Jie C., Renbo G. A triaxial creep model for salt rocks based on variable-order fractional derivative // Mechanics of Time-Dependent Materials. 2021, vol. 25, no. 1, pp. 101—118. DOI: 10.1007/s11043-020-09470-0.

28. Асанов В. А., Паньков И. Л., Кузьминых В. С., Морозов И. А. Методические аспекты определения прочностных, деформационных и энергетических характеристик соляных пород при прямом растяжении породных образцов в лабораторных условиях // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. — 2018. — № 4. — С. 58—68. DOI: 10.15593/perm.mech/2018.4.05

29. Протосеня А. Г., Катеров А. М. Обоснование параметров реологической модели соляного массива // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 3. — С. 16—28. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_3_0_16.

30. Deng H., Zhou H., Li L. Fractional creep model of temperature-stress-time coupled damage for deep coal based on temperature-equivalent stress // Results in Physics. 2022, vol. 39, article 105765, pp. 1—12. DOI: 10.1016/j.rinp.2022.105765.

31. Taheri S. R., Pak A. Casing failure in salt rock: Numerical investigation of its causes // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2020, no. 59, pp. 3903—3918. DOI: 10.1007/s00603020-02161-9.

32. Кашников Ю. А., Ашихмин С. Г., Кухтинский А. Э., Шустов Д. В. О связи коэффициентов трещиностойкости и геофизических характеристик горных пород месторождений углеводородов // Записки Горного института. — 2020. — Т. 241. — С. 83—90. DOI: 10.31897/PMI.2020.1.83.

33. Moghadam S. I., Taheri E., Ahmadi M., Ghoreishian Amiri S. A. Unified bounding surface model for monotonic and cyclic behaviour of clay and sand // Acta Geotechnica. 2022, vol. 17, no. 10, pp. 4359—4375. DOI: 10.1007/s11440-022-01521-9.

34. Shammazov I., Dzhemilev E., Sidorkin D. Improving the method of replacing the defective sections of main oil and gas pipelines using laser scanning data // Applied Sciences. 2023, vol. 13, no. 1, article 48. DOI: 10.3390/app13010048.

35. Abdelwahab A., Chishegorov D., Ivanov S., Mikhailov A. Influence of the main operational factors on the working capacity of a mining hydraulic excavator // E3S Web of Conferences. 2021, vol. 326, article 00007. DOI: 10.1051/e3sconf/202132600007.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.