Расчет крепи сопряжений стволов в породах, склонных к ползучести

Проведен сравнительный анализ результатов расчета крепи ствола аналитическими и численными методами и обоснование применения расчетного метода для условий проходки ствола в породах, склонных к ползучести. Приведены необходимые исходные данные для корректного выполнения расчета в заданных условиях. Обозначены области применения метода расчета в плоской и пространственной постановках. В рамках выбора расчетной модели выполнена оценка прочности крепи по результатам расчетов конечно-элементной модели и по результатам аналитических решений. Выбрана конечно-элементная модель, которая имеет наилучшую сходимость результатов расчета с аналитическими решениями. Изложены обязательные условия расчета крепи. При расчете необходимо учитывать: вязкоупругие деформации пород, наличие отставания постоянной крепи ствола от забоя в период проходки, начальное поле напряжений массива. Выполнен анализ начального поля напряжений массива, деформационных процессов и нагрузок на крепь в зоне сопряжения с горизонтальными выработками во время проходки и на момент завершения срока службы ствола. Несоответствие жесткости крепи ствола жесткости крепи сопряжения приводит к росту нагрузок на крепь ствола, но положительно сказывается на напряженно-деформированном состоянии крепи сопряжения к концу срока службы выработки.

Кириенко Ю. А. Расчет крепи сопряжений стволов в породах, склонных к ползучести // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2021. – № 8. – С. 142–153. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_8_0_142.

Кириенко Юрий Анатольевич — аспирант, УИТ НИТУ «МИСиС», e-mail: 9267810740@mail.ru.

1. Walton G., Kim E., Sinha S., Sturgis G., Berberick D. Investigation of shaft stability and anisotropicdeformation in a deep shaft in Idaho, United States // International Journal of Rock Mechanics and Minings Sciences. 2018, vol. 105, pp. 160–171.

2. Xiaoming Sun, Gan Li, Chengwei Zhao, Yangyang Liu, Chengyu Miao Investigation of deep mine shaft stability in alternating hard and soft rock strata using three-dimensional numerical modeling // Processes. 2018, vol. 7, no 1. DOI: 10.3390/pr7010002.

3. Cheng Y. M., Wong H., Leo C. J., Lau C. K. Stability of geotechnical structures. Teoretical and numerical analysis. Bentham Science Publishers, 2016. 395 р.

4. Казикаев Д. М., Сергеев С. В. Диагностика и мониторинг напряженного состояния крепи вертикальных стволов. — М.: Изд-во «Горная книга», 2011. — 244 с.

5. Казикаев Д. М., Сергеев С. В. Особенности деформирования крепи стволов и сопряжений в сложных горно-геологических условиях // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2013. — № 3. — С. 26–32.

6. Булычев Н. С. Фотиева Н. Н. Стрельцов Е. В. Проектирование и расчет крепи капитальных выработок. — М.: Недра, 1986. — 288 с.

7. Булычев Н. С. Механика подземных сооружений. — М.: Недра, 1994. — 278 с.

8. Руководство по проектированию подземных горных выработок и расчету крепи. ВНИМИ, ВНИИОМШС Минуглепрома СССР. — М.: Стройиздат, 1983. — 272 с.

9. Dias T. G. S., Farias M. M., Assis A. P. Large diameter shafts for underground infrastructure // Tunnelling and Underground Space Technology. 2015, vol. 45, pp. 181–189.

10. Сильченко Ю. А., Плешко М. С. О проблеме учета технологии работ при определении параметров крепи вертикальных стволов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 11. — С. 96–107. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-11-0-96-107.

11. Токсаров В. Н., Морозов И. А., Бельтюков Н. Л., Ударцев А. А. Исследование деформирования подземных горных выработок в условиях Гремячинского месторождения калийных солей // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 7. — С. 113–124. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-7-0-113-124.

12. Агеенко В. А., Скворцов А. А. Изучение реологических свойств каменной соли в условиях сверхдлительного одноосного нагружения // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 11. — С. 27–34. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-11-0-27-34.

13. Агеенко В. А. Исследование реологических свойств каменной соли // Известия Уральского государственного горного университета. — 2019. — № 1(53). — С. 115—120.

14. Амусин Б. З., Линьков А. М. Об использовании переменных модулей для решения одного класса задач линейной наследственной ползучести // Известия АН СССР. Механика твердого тела. — 1974. — № 6. — С. 162—166.

15. Константинова С. А., Аптуков В. Н. Некоторые задачи механики деформирования и разрушения соляных пород. — Новосибирск: Наука, 2013.

16. Соловьев В. А., Аптуков В. Н., Ваулина И. Б. Поддержание горных выработок в породах соленосной толщи: Теория и практика. — Новосибирск: Наука, 2017. — 264 с.

17. Сергеев С. В., Мишедченко А. Д. Причины разрушения крепи стволов в соляных породах // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2004. — № 11. — С. 215–217.

18. Сергеев С. В. Влияние проходки выработок сопряжения на напряженное состояние крепи ствола в раздробленном массиве околоствольных пород. —Тула, 1995. — С. 64—68.