Главная – Журналы – Поиск по журналам

Проведен расчет исходного напряженного состояния слоистого массива горных пород, сформированного действием гравитационных сил и поля температур, линейно изменяющегося по глубине. Показано, что на характер распределения исходных напряжений определяющее влияние оказывает параметр δ, равный отношению произведений модулей объемных сжатий и коэффициентов линейного расширения слоев. В двухслойном массиве при значении δ больше единицы, вычисленному как отношение термомеханических характеристик пород верхнележащего слоя к нижележащему, температурное воздействие приводит к возникновению в нижележащем слое растягивающих вертикальных напряжений, меньше единицы - сжимающих вертикальных напряжений. В случае значительного отличия δ от единицы в нижележащем слое происходит резкое увеличение исходных вертикальных и горизонтальных напряжений, причем характер распределения напряжений близок к гидростатическому. Выполнено математическое моделирование перераспределения полей температур напряжений по мере развития очистных и закладочных работ при применении слоевых систем с нисходящим порядком выемки запасов полезных ископаемых. Расчеты проведены с помощью программного комплекса, учитывающего последовательность ведения закладочных работ. Установлены особенности напряженного состояния вмещающего и закладочного массивов в ходе отработки.

Представлены результаты расчетов развития во времени напряженно-деформированного состояния системы “тюбинговая крепь - бетонная крепь - породный массив”, выполненные с помощью разработанной численной трехмерной модели. Верификация модели осуществлена на основе данных лазерного сканирования тюбинговой колонны двух стволов. Получены коэффициенты запаса прочности по предельным сжимающим напряжениям и деформациям. Сделаны рекомендации по применению тюбингов определенных размеров при использовании в стволах диаметром 7 и 8 м на разной глубине.

В качестве основы взяты теоретические модели Бриджмена и Фарбмана по определению вязкости порошков. Приведены результаты экспериментов по одноосному сжатию измельченных материалов. Даны примеры расчетов вязкости для угля, кварца, песчаника, песчаного сланца.

Установление механизма разрушения при сдвиговой ползучести мягких трещиноватых пород является крайне актуальным вопросом в горнотехнической инженерной практике. С помощью метода дискретных элементов построена численная модель мягких трещиноватых пород, которая имитирует сдвиговую ползучесть массива при различных значениях коэффициента шероховатости трещины (JRC), нормального напряжения и направления сдвига. Выполнен анализ влияния этих факторов на деформацию ползучести мягких пород. Результаты показали, что деформация ползучести значительно снижается при увеличении шероховатости трещины, а также при увеличении нормального напряжения. Влияние направления сдвига на деформацию ползучести относительно небольшое.

Приведены результаты экспериментальных исследований по водонасыщению образцов горных пород основных литологических типов, свойственных для Донбасса. Обобщены изменения деформационных свойств, происходящие в горных породах, при их увлажнении. Приведена методика разработки модели, позволяющей учитывать влияние затопления различных горных пород на параметры сдвижения. На основании лабораторных данных построена конечно-элементная модель активизации геомеханических процессов, вызванных подработкой и затоплением массива горных пород. Установлено влияние литологического состава массива на параметры сдвижения при затоплении горных выработок закрывающихся угледобывающих предприятий. Полученные результаты могут лечь в основу совершенствования действующих нормативных документов, регламентирующих прогноз сдвижений земной поверхности при добыче угля и ликвидации угольных шахт за счет учета литологической структуры углепородного массива.

Для угольного разреза Hequ, находящегося в провинции Шаньси Китая, с помощью мониторинга найдено расположение слабого прослоя в массиве борта. С целью изучения механизма скольжения борта со слабым прослоем построена трехмерная численная модель, рассмотрены поверхность потенциального скольжения и критические силовые элементы. Поверхность потенциального скольжения установлена на основе изучения изолиний смещений и максимального приращения деформаций сдвига. Предложен принцип выявления критических элементов массива борта со слабым прослоем. Определен главный критический элемент поверхности потенциального скольжения и траектория динамического разрушения критических элементов.

Выполнен анализ распределения энергии в угольно-породных образцах при их нагружении. Установлено, что разница накопленной энергии между углем и породой в основном зависит от их модулей упругости. На основе рассмотрения структурных характеристик и механических свойств угля и породы построена и проанализирована механическая модель угольно-породного тела и получена формула распределения энергии по компонентам. По результатам нагрузочных испытаний разработана энергетическая модель, позволяющая рассмотреть процесс деформирования угольно-породного тела. Предложен оценочный коэффициент склонности угольно-породного тела к ударному разрушению, учитывающий разницу энергии упругой деформации между компонентами и время высвобождения энергии. Этот коэффициент можно рассматривать в качестве критерия для оценки склонности угольно-породной среды к горному удару.

Приведены конструктивные особенности и дана оценка камерно-целикового порядка отработки рудных тел наклонного падения, совмещающего два разных способа управления горным давлением: за счет естественной устойчивости массива пород и обрушения налегающей толщи. Показано, что в тектонически напряженных массивах обеспечивается безопасность работ на стадии погашения камерных запасов и временного рудного целика под защитой нависающей породной консоли. Выявлено, что наклон залежи формирует преимущественно сдвиговой характер разрушения пород в целике и днище блока. Установлены рациональные соотношения минимальной ширины временного рудного целика и пролета камеры.

Предложен и опробован комплексный подход к оценке зоны влияния углепородного массива на очистной забой по газовому фактору, основанный на изучении изотопии шахтного метана. Установлено количественное соотношение изотопов углерода метана в угольной пробе и рудничной атмосфере в условиях семи действующих шахт Кузбасса. Определены геометрические параметры рассматриваемых зон, а также максимальное значение объема метана, которое может оказать нагрузку на очистной забой в ходе отработки выемочного участка. Показано существенное отличие объема газа и параметров зоны миграции метана при общепринятом и комплексном подходах с применением метода оценки изотопного состава углерода метана в рудничной атмосфере и угле рабочего горизонта.

Экспериментально измерено газовыделение при разрушении образца угля в мельнице. По методике ИГД им. А. А. Скочинского рассчитано количество газа, которое может выделиться из угля в зависимости от размера его частиц. Образцы отбирались с выбросоопасного угольного пласта. Установлено, что уменьшение размеров частиц угля до 0.1 мм повышает газовыделение в несколько раз. Разработана модель силового взаимодействия молекул метана в микропористой структуре с поверхностью макромолекулы угля и методика расчета газовыделения из угля в зависимости от степени его разрушения.