№58-12
Анализ изменения распределения напряжений в породном массиве,включающем сопряжение выемочной и очистной выработок при варьировании геометрических параметров закладки
В.В. Фомичев1, В.А. Соцков1А.А. Запорожец1, И.В. Назаров1
1Национальный технический университет «Днепровская политехника», Днепр, Украина
coll.res.pap.nat.min.univ. 2019, 58:131-143
http://doi.org/10.33271/crpnmu/58.131
Full text (PDF)
АННОТАЦИЯ
Цель. Целью является определение степени и качества влияния геометрических и механических параметров закладки выработанного пространства очистной выработки на состояние вмещающего мелкослоистого породного массива в области сопряжения выемочной и очистной выработки при условии отсутствия нарушения целостности породных слоев магистральными трещинами.
Методика. Вычислительный эксперимент заключался в проведении расчетов трех вариантов закладки выработанного пространства очистной выработки, пройденной в мелкослоистом породном массиве. Моделирование объектов исследования выполнено в трехмерном представлении с реализацией условий взаимного проскальзывания породных слоев. Механические характеристики элементов исследуемой геомеханической системы задавались с учетом результатов предварительного лабораторного и натурного экспериментов, определяющих механизм поведения сыпучей среды закладки выработанного пространства. Корреляционный анализ полученных деформаций геомеханической системы позволил определить зависимость степень взаимного влияния выбранной технологии охраны очистной выработки и механических характеристик породного массива.
Результаты. Полученные результаты расчетов вычислительного эксперимента позволили определить характер изменения нагрузки на крепь выемочной и очистной выработок при различных условиях закладки выработанного пространства. Анализ поля напряжений породного массива в совокупности с деформациями кровли очистной выработки показали физическую сущность развития процессов разрушения породных слоев при изменении геометрических и механических характеристик закладки. Анализ полученных деформаций породных слоев позволили определить условия формирования зон разупрочнения и условия формирования магистральных трещин для конкретной комбинации горно-геологических характеристик.
Научная новизна. Использование для определения эффективности выбранной схемы крепления комплексного многокритериального подхода, основанного на замерах перемещений контура выработки и внутренних усилий элементов крепления позволяет оценить адекватность выбранной вычислительной схемы при прогнозировании изменения состояния геомеханической системы, что однозначно является новой методикой, оценивающей эффективность принятых технологических решений на этапе проектирования подземных сооружений.
Практическая значимость. Полученные результаты позволяют обеспечить минимальный уровень деформирования кровли очистной выработки, позволяют оптимизировать логистику очистного участка за счет определения оптимальных объемов извлекаемой породы, снижают травматизм и улучшают условия работы горнорабочих очистного участка. Равномерное распределение нагрузки на крепь в пространстве и времени позволяет минимизировать износ гидравлической системы и как результат повысить энергоэффективность добычи угля
Ключевые слова:закладка, породный слой, выработка, напряженно-деформированное состояние, бутовая полоса, пресекаемые породы.
Перечень ссылок:
1. FomychovV., PochepovV., FomychovaL., & LapkoV. (2017). Computational model for evaluating the state of geomechanical systems during computing experiments. Mining of Mineral Deposits. Vol. 11 (1), 100-105.
https://doi.org/10.15407/mining11.01.100
2. Sotskov, V., Russkikh, V., Astafiev, D. (2015). Research of drainage drift during overworking of adjacent coal seam C5 under conditions of “Samarska” mine. New Developments in Mining Engineering 2015: Theoretical and Practical Solutions of Mineral Resources Mining, 221-226.
https://doi.org/10.15407/mining11.01.100
3. Fomichov, V.,Sotskov, V., & Malykhin, A. (2014) Determination and analysis of the acceptable benchmark changes of the stress strain state of frame and bolt fastening elements of dismantling drift when approaching a working face. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu (1):22-26.
4. Fomichov V., Sotskov V., Pochepov V. & Mamaikin O. (2018). Formation of a calculation model determining optimal rate of stoping face movement with a large deformation of a rock massif. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 13(7), 2381-2389.
5. Sotskov, V., & Gusev, O. (2014). Features of using numerical experiment to analyze the stability of development workings. Progressive Technologies of Coal, Coalbed Methane, and Ores Mining, 401-404
https://doi.org/10.1201/b17547-68
6. Cheberiachko, S., Cheberiachko, Yu., Sotskov, V., & Tytov, O. (2018). Analysis of the factors influencing the level of professional health and the biological age of miners during underground mining of coal seams. Mining of Mineral Deposits, 3(12), 87-96.
https://doi.org/10.15407/mining12.03.087
7. Sotskov V., Podvyhina O., Dereviahina N. & Malashkevych D. (2018). Substantiating the criteria for applying selective excavation of coal deposits in the Western Donbass. Dniprop. Univer. bulletin, Geology, geography., 26(1), 158-164.
8. Fomychov V. & Sotskov V. (2018). Determination of parameters of non-uniform fractured rock massif in computing experiment. Dniprop. Univer. bulletin, Geology, geography., 26(1), 26-32.
https://doi.org/10.15421/111803
9. Bondarenko V., Kovalevska I., Symanovych G., Sotskov V. & Barabash M. (2018). Geomechanics of interference between the operation modes of mine working support elements at their loading. Mining Science Vol. 25, 219–235.
10. Mamaikin O., Demchenko Yu.,Sotskov V. &Prykhorchuk O. (2018). Productive flows control in coal mines under the condition of diversification of production. Ukrainian School of Mining Engineering, Vol. 60
https://doi.org/10.1051/e3sconf/20186000008
11. Inkin O., Tishkov V., Dereviahina N.& Sotskov V. (2018). Integrated analysis of geofiltrational parameters in the context of underground coal gasification relying upon calculations and modeling. Ukrainian School of Mining Engineering, Vol. 60.
