Моделирование напряженно-деформированного состояния очистного забоя с технологией управления кровлей полным обрушением и закладкой выработанного пространства

При освоении угольного месторождения, именно технология добычи угля определяет масштабы и последствия негативного воздействия. Изменение напряженнодеформированного состояния геосреды может привести к нарушению гидрологического режима, повышенному газовыделению из вмещающих пород, инициации процессов газодинамических явлений. Выбор технологии управления кровлей как геотехнологический метод управления природно-технической системой определяет экологичность угледобычи и формирует условия безопасности. Рассмотрена технология управления кровлей при добыче угля. Для этого выполнено математическое моделирование и анализ напряженнодеформированного состояния призабойной части угольного пласта для условий шахты им. С.М. Кирова. В результате моделирования были проанализированы две технологии управления кровлей — полным обрушением и закладкой выработанного пространства. Для отработанных очистных лав, заполненных либо обрушенными породами, либо закладочным материалом, проявляются характерные зоны разгрузки в подрабатываемом и надрабатываемом массиве, а также зоны опорного давления, приходящиеся на части целиков, сопряженные с лавой. Было выявлено, что при применении технологии закладки выработанного пространства создаются условия для минимизации гравитационных напряжений в геосреде, также значительно снижается потенциальная энергия формоизменения.

Мазина И.Э., Стельмахов А.А., Муллагалиева Л.Ф. Моделирование напряженно-деформированного состояния очистного забоя с технологией управления кровлей полным обрушением и закладкой выработанного пространства // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 6-1. — С. 99–106. DOI: 10.25018/02361493-2020-61-0-99-106.

Мазина Ирэна Эдуардовна¹ — ведущий инженер кафедры «Безопасность и экология горного производства», e-mail: edik-mazin@yandex.ru;
Стельмахов Андрей Анатольевич¹ — канд. экон. наук, доцент кафедры «Безопасность и экология горного производства»;
¹ Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Ленинский пр., 4, Москва, 119049;
Муллагалиева Лилия Фандусовна — докторант Карагандинского государственного технического университета, Казахстан.

1. Kolikov K.S., Manevich A.I., Mazina E.I., Stress-strain analysis in coal massif under traditional mining with full caving and in technology with backfilling // Eurasian mining. — 2018. — №2. — p. 15 — 17. DOI: 10.17580/em.2018.02.04.

2. Pytel W., Świtoń J., Wójcik A., The effect of mining face’s direction on the observed seismic activity // International Journal of Coal Science & Technology. — 2016. — Vol. 3. — Iss. 3. — p. 322–329, DOI: 10.1007/s40789-016-0122-5.

3. Cheng Y., Jiang H., Zhang X., Cui J., Song C., Li X., Effects of coal rank on physicochemical properties of coal and on methane adsorption // International Journal of Coal Science & Technology. — 2017. — Vol. 4. — Iss. 2. — p. 129–146. DOI: 10.1007/ s40789-017-0161-6.

4. Маневич А. И., Макаров В. А., Пащенков П. Н. Перспективы математического моделирования как составной части геомеханического мониторинга на шахтах с целью повышения эффективности управления газовыделением // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2017. — №6. — C. 91—100;

5. СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003 [Электронный ресурс]. Приказ Министерства регионального развития Российской Федерации (Минрегион России) от 29 декабря 2011 г. N 635/8. Доступ из справочно-правовой системы: http://docs.cntd. ru/.

6. Баклашов И.В. Геомеханика. Учебник для вузов. Основы геомеханики. — М.: Издательство МГГУ. — 2005. — 208 с.

7. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Теория упругости. 4-е изд., М.: Наука.,1987. — 248 с.;

8. Егорова Е.А., Коликов К.С., Мегид Х.А. Оценка проницаемости угольного пласта с учетом неоднородности в геологической структуре кровли // Горный журнал. — 2016. — № 6. — с. 56-59.

9. Сластунов С.В., Коликов К.С., Ермак Г.П., Ютяев Е.П. Решение проблемы безопасности угледобычи в долгосрочной программе развития отрасли // Горный журнал. — 2015. — № 4. — с. 46-49.

10. Conte E., Troncone A., Vena M. A method for the design of embedded cantilever retaining walls under static and seismic loading // Géotechnique. — 2017. — Vol. — 67. — Iss. 12. — p. 1081–1089. DOI: 10.1680/jgeot.16.P.201.

11. Баловцев С. В., Скопинцева О. В., Коликов К. С. Управление аэрологическими рисками при проектировании, эксплуатации, ликвидации и консервации угольных шахт// Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 6. — С. 85–94. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-6-0-85-94.

12. Manevich A.I., Kolikov K.S., Egorova E.A., Geoecological aspects of stress-strain state modeling results of Leninsky coal deposit (Kuzbass, Russia) // Russian Journal of Earth Science. — 2019. — №19. — ES4002. DOI:10.2205/2019ES000663.

13. Manevich A.I., Tatarinov V.N., Kolikov K.S. Detection of crustal deformation anomalies with regard to spatial scale effect // Eurasian mining. 2019. — №2. — p. 19 — 22. DOI: 10.17580/em.2019.02.03.

14. Опарин В.Н. К теоретическим основам описания взаимодействия геомеханических и физико-химических процессов в угольных пластах // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2017. № 2. С. 3-19.

15. Еременко А.А., Машуков И.В., Еременко В.А. Геодинамические и сейсмические явления при обрушении блоков на удароопасных месторождениях Горной Шории // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2017. № 1. С. 70-76.

16. Павленко М.В., Скопинцева О.В. О роли капиллярных сил при вибровоздействии на гидравлически обработанный газонасыщенный угольный массив // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — 2019. — № 3. — С. 43-50. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-03-0-43-50.