Влияние основной кровли на параметры зоны опорного давления в краевой части пласта

Распределение опорного давления в краевой части угольного пласта играет решающую роль в нестабильности вмещающих пород, формируя потенциальную опасность горных ударов на шахтах. С помощью физической модели в лаборатории и теоретического анализа напряженного состояния исследованы характеристики распределения зоны опорного давления. Определены область воздействия опорного давления в краевой части угольного пласта, положение пика напряжения, с четким разделением на стадии до и после обрушения основной кровли. Перед обрушением основной кровли пик напряжения располагается вблизи границы выработанного пространства с его максимальным значением. Под нагрузкой слоев кровли консоль основной кровли опускается, поворачивается и ломается на расстоянии примерно в 1—1,5 мощности пласта (по данным лабораторного моделирования). При этом пик напряжений перемещается внутрь массива угля сразу после обрушения основной кровли, в краевой части угольного пласта образуется зона пониженного напряжения. Результаты этого исследования могут быть очень полезны для объяснения причин некоторых динамических проявлений опорного давления основной кровли и для принятия необходимых решений для управления горным давлением на шахтах.

Ле Куанг Фук, Дмитриев П. Н., Тхан Ван Зуи, Ли Юньпэн Влияние основной кровли на параметры зоны опорного давления в краевой части пласта // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 6—1. — С. 68—82. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_61_0_68.

Ле Куанг Фук¹ — аспирант РМПИ, https://orcid.org/0000-0002-5570-8706, e-mail: lequangphuc68@gmail.com;
Дмитриев Павел Николаевич¹ — канд. техн. наук, доц. каф. РМПИ, http://orcid. org/0000-0003-0266-2916, e-mail: Dmitriev_PN@pers.spmi.ru;
Тхан Ван Зуи¹ — аспирант РМПИ, https://orcid.org/0000-0003-3300-2793, e-mail: thanvanduy@gmail.com;
Ли Юньпэн¹ — аспирант РМПИ, https://orcid.org/0000-0003-2677-2757, e-mail: yunpengli@mail.ru;
¹ Санкт-Петербургский горный университет, 199106, Санкт-Петербург, Васильевский остров, 21 линия д.2, Россия.

Ле Куанг Фук, e-mail: lequangphuc68@gmail.com.

1. Zuev B. Y., Zubov V. P., Fedorov A. S. Application prospects for models of equivalent materials in studies of geomechanical processes in underground mining of solid minerals // Eurasian mining. 2019, vol. 1(8), pp. 8–13.

2. Зуев Б. Ю., Зубов В. П., Смычник А. Д. Определение статических и динамических напряжений в физических моделях слоистых и блочных горных массивов // Горный журнал. — 2019. — № 7. — C. 61–66.

3. Мешков А. А., Попов А. Л., Попова Ю. В., Смолин А. В., Шабаров А. Н. Прогноз опасных явлений в пределах рабочих угольных пластов для шахтного поля «им. В. Д. Ялевского» // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — 2020. — № 2. — С. 22–33. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-2-0-22—33.

4. Wang Z., Yin L., Chen J., Ma K. Research on distribution law of advanced abutment pressure in deep soft rock working face // Grotech Geol Eng. 2019, vol.37, pp. 4089–4097. DOI: 10.1007/s10706-019-00895-0.

5. Li A., Ma Q., Ma L., Kang L., Mu Q., Chen J. B. Coal mine abutment pressure distribution based on a strain-softening model // Frontiers in Physics. 2020, vol. 8, Article 263. DOI: 10.3389/fphy.2020.00263.

6. Zhu S., Feng Y., Jiang F., Liu J. Mechanism and risk assessment of overall-instabilityinduced rockbursts in deep island longwall panels // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2018, vol. 106, pp. 342–349. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2018.04.031.

7. Wang Z., Yin L., Chen J., Ma K. Research on distribution law of advanced abutment pressure in deep soft rock working face // Geotechnical and Geological Engineering. 2019, vol. 37(5), pp. 4089–4097. DOI: 10.1007/s10706-019-00895-0.

8. Guo Z., Li W., Yin S., Yang D., Ma Z. An innovative technology for monitoring the distribution of abutment stress in longwall mining // Energies. 2021, vol. 14(2), 475, 22p. DOI: 10.3390/en14020475.

9. Eremin M., Esterhuizen G., Smolin I. Numerical simulation of roof cavings in several Kuzbass mines using finite-difference continuum damage mechanics approach // International journal of mining science and technology. 2020, vol. 30(2), pp. 157–166.

10. Xie J. L., Xu J. L. Effect of key stratum on the mining abutment pressure of a coal seam // Geosciences Journal. 2017, vol. 21(2), pp. 267–276. DOI:10.1007/s12303-016-0044-7.

11. Yu B., Zhang L. Study on the abutment pressure distribution in top coal caving // Arabian Journal of Geosciences. 2020, vol. 13(4), pp. 1–10.

12. Zhang B., Sun D., Zheng R. Evolution Law of Coal Seam Abutment Pressure under the Influence of Shallow Buried Complex Strata: A Case Study // Shock and Vibration. 2021, vol. 2021, 13 p. DOI: 10.1155/2021/6670175.

13. Wang F., Jie Z., Ma B., Zhu W., Chen T. Influence of Upper Seam Extraction on Abutment Pressure Distribution during Lower Seam Extraction in Deep Mining // Advances in Civil Engineering. 2021, vol. 2021, Article ID 8331293, 9 p. DOI: 10.1155/2021/8331293.

14. Du B., Liu C., Yang J., Wu F. Abutment pressure distribution pattern and size optimization of coal pillar under repeated mining: a case study // Arabian Journal of Geosciences. 2020, vol. 13(23), pp. 1–14. DOI: 10.1007/s12517—020—06281-y.

15. Zhou K., Dou L., Gong S., Li J., Zhang J., Cao J. Study of rock burst risk evolution in front of deep longwall panel based on passive seismic velocity tomography // Geofluids. 2020, vol. 2020, Article ID 8888413, 14 p. DOI: 10.1155/2020/8888413.

16. Li X., Gong S., Dou L., Chai Y. Detection of stress redistribution in a complex isolated coal pillar with active SVT technology // Arabian Journal of Geosciences. 2020, vol. 13(18), pp. 1–12. DOI: 10.1007/s12517-020-05975-7.

17. Wang J., Ning J. G., Jiang L., Jiang J. Q., Bu T. Structural characteristics of strata overlying of a fully mechanized longwall face: a case study // Journal of the southern african institute of mining and metallurgy. 2018, vol. 118(11), pp. 1195–1204. DOI: 10.17159/2411— 9717/2018/v118n11a10.

18. Yang Z., Cheng Z., Li Z., Li C., Wang L., Yin S., Zhang J. Movement Laws of Overlying Strata above a Fully Mechanized Coal Mining Face Backfilled with Gangue: A Case Study in Jiulishan Coal Mine in Henan Province, China // Advances in Civil Engineering. 2021, vol. 2021, Article ID 9939886, 20 p. DOI: 10.1155/2021/9939886.

19. Phuc Q. L., Dung T. L., Thang D. P., Tuan A. N. Strata movement when extracting thick and gently inclined coal seam from a physical modelling analysis: a case study of Khe Cham basin, Vietnam // Sustainable Development Of Mountain Territories. 2019, vol. 4(42), pp. 561–567. DOI: 10.21177/1998-4502-2019-11—4-560—566.

20. Li J., Huang Y., Zhang J., Li M., Qiao M., Wang F. The influences of key strata compound breakage on the overlying strata movement and strata pressure behavior in fully mechanized caving mining of shallow and extremely thick seams: a case study // Advances in Civil Engineering. 2019, vol. 2019, Article ID 5929635, 11 p. https://doi. org/10.1155/2019/5929635.

21. Nguyen V. D., Nguyen P. H., Do M. T. Experimental Study on the Efficacy of Water Infusion for Underground Mining of a Coal Seam // Special Issue “Business Performance and Socio-environmental Sustainability”. 2019, vol. 9, 14 p. DOI: 10.3390/app9183820.

22. Валиев Н. Г. О, Беркович В. Х., Пропп В. Д., Кокарев К. В. Проблемы отработки предохранительных целиков при эксплуатации рудных месторождений // Известия вузов. Горный журнал. — 2018. — №2. — С. 4–9. DOI: 10.21440/0536-1028-2018-24—9.

23. Зуев Б. Ю. Методология моделирования нелинейных геомеханических процессов в блочных и слоистых горных массивах на моделях из эквивалентных материалов // Записки Горного института. — 2021. – Т. 250. — С. 542—552.

24. Калинин С. И., Роут Г. Н., Игнатов Ю. М., Черданцев А. М. Обоснование суточной добычи угля из лавы длинной 400 метров в условиях шахты им. ВД Ялевского // Вестник Кузбасского государственного технического университета. — 2018. — №5. — C. 27–34. DOI: 10.26730/1999-4125-2018-5-27—34.

25. Протосеня А. Г., Иовлев Г. А. Прогноз пространственного напряженно-деформированного состояния физически нелинейного грунтового массива в призабойной зоне тоннеля // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — 2020. — № 5. — С. 128–139. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-5-0— 128—139.

26. Кучеренко А. В., Филимонов К. А., Зорков Д. В., Цибаев С. С. Особенности проявления горного давления в пластовых выработках шахты имени В. Д. Ялевского // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — 2020. — № 11. — С. 79–95. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-11—0-79—95.

27. Зубов В. П. Состояние и направления совершенствования систем разработки угольных пластов на перспективных угольных шахтах Кузбасса // Записки Горного института. — 2017. — Т. 225. — С. 292–297. DOI: 10.18454/PMI.2017.3.292.

28. Серяков В. М., Красновский А. А. Оценка напряженно-деформированного состояния массива при заполнении вывалов пород в кровле выработки фенольными смолами // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2020. — Т. 7. – № 1. — С. 144–148. DOI:10.15372/FPVGN2020070122.

29. Kazanin O. I., Yaroshenko V. V. Decrease in coal losses during mining of contiguous seams in the near-bottom part at Vorkuta deposit // Journal of Mining Institute. 2020, vol. 244, pp. 395–401. DOI:10.31897/PMI.2020.4.1.

30. Zubov V. P., Nikiforov A. V. Features of development of superimposed coal seams in zones of disjunctive geological disturbances // International journal of applied engineering research. 2017, vol. 12, pp. 765–768.