2019-7-8

Черданцев Н. В. Построение решения задачи о состоянии угольного пласта методами механики сыпучей среды // Известия вузов. Горный журнал. 2019. № 7. С. 68–76 (In Eng.). DOI: 10.21440/0536-1028-2019-7-68-76

Введение. Для обеспечения ритмичности и безопасности ведения горных работ необходимы надежные прогнозные оценки геомеханического состояния приконтурных зон отрабатываемого угольного пласта. Цель работы. Построение модели состояния угольного пласта в его краевой зоне на основе фундаментальных методов механики сыпучих сред, проведение в ее рамках вычислений, анализ полученных результатов и их сравнение с результатами, полученными известными методами. Методология. Задача о напряженном состоянии краевых зон угольного пласта реализуется путем численного решения трех краевых задач теории предельного равновесия для ряда характерных областей, расположенных в этих зонах. Критерием наступления предельного состояния является одновременное соблюдение условий Кулона–Мора по пласту и Мора–Кузнецова по его контакту с боковыми породами. Результаты. Показано, что компоненты поля напряжений изменяются вдоль кровли пласта немонотонно. Участки, на которых напряжения постоянны, сменяются участками нелинейного их возрастания, и по мере удаления от краевой части в глубь массива размеры участков с постоянными напряжениями уменьшаются. Приведены сравнительные оценки полученных результатов напряжений с результатами, полученными с использованием экспоненциальной формулы изменения напряжений. Установлены размеры приконтурной зоны пласта, в которых результаты по двум подходам достаточно близки друг другу. Выводы. Аппроксимация полученных графиков полиномами позволяет с высокой степенью точности заменить результаты численного решения задачи предельного состояния аналитическими функциями и упростить решение задачи о напряженном состоянии вмещающего массива.

Ключевые слова: массив горных пород; угольный пласт; горная выработка; предельно напряженные зоны пласта; критерии прочности Кулона–Мора и Мора–Кузнецова.

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

  1. Петухов И. М., Линьков А. М. Механика горных ударов и выбросов. М.: Недра, 1983. 280 с.
  2. Чернов О. И., Пузырев В. Н. Прогноз внезапных выбросов угля и газа. М.: Недра, 1979. 296 с.
  3. Zhang C., Canbulat I., Tahmasebinia F., Hebblewhite B. Assement of energy release mechanisms contributing to coal burst // Int. J. Rock Min. Sci. Technol. 2017. No. 27. P. 3–7.
  4. Шадрин А. В. Статическая и динамическая выбросоопасность угольных пластов // Безопасность труда в промышленности. 2018. № 4. С. 42–48.
  5. Фисенко Г. Л. Предельные состояния горных пород вокруг выработок. М.: Недра, 1976. 272 с. 6. Napier J. A. L., Malan D. Simulation of tabular mine face advance rates using a simplified fracture zone model // Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 2018. No. 109. P. 105–114.
  6. Guo H., Yuan L. An integrated approach to study of strata behaviour and gas flow dynamics and its application // International Journal of Coal Science & Technology. 2015. No. 2 (1). P. 12–21.
  7. Guo W., Xu F. Numerical simulation of overburden and surface movements for Wongawilli strip pillar mining // Int. J. Min. Sci. Technol. 2016. No. 26. P. 71–76.
  8. Христианович С. А. Механика сплошной среды. М.: Наука, 1981. 484 с.
  9. Руппенейт К. В. Некоторые вопросы механики горных пород. М.: Углетехиздат, 1954. 384 с.
  10. Gao W. Study on the width of the non-elastic zone in inclined coal pillar for strip mining // Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 2014. No. 72. P. 304–310.
  11. Соколовский В. В. Статика сыпучей среды. М.: Наука, 1990. 272 с.
  12. Черданцев Н. В., Черданцев С. В. Анализ состояния углепородного массива, вмещающего пластовую выработку и геологическое нарушение // Известия РАН. Механика твердого тела. 2018. № 2. С. 110–121.
  13. Черданцев Н. В. Решение задачи о пучении породного слоя почвы выработки, пройденной по угольному пласту // Известия вузов. Горный журнал. 2016. № 8. С. 32–39.
  14. Черданцев Н. В. Построение решения задачи о выпирании в пластовую выработку породного слоя, расположенного в почве угольного пласта // ГИАБ. 2017. № 5. С. 369–381.
  15. Клишин В. И., Клишин С. В. Исследование процессов выпуска угля при отработке мощных пологих и крутых угольных пластов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2010. № 2. С. 69–81.

Поступила в редакцию 16 мая 2019 года

Язык сайта

Наш E-mail

Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

 

Посетители

счетчик посещений