Расчет напряженного состояния углепородного массива, вмещающего пластовую выработку и геологическое нарушение


Аннотация:

Представлена модель геомеханического состояния углепородного массива, вмещающего пластовую выработку, пройденную вблизи геологического нарушения в виде узкой щели, заполненной упругим материалом с заданными характеристиками жесткости на сжатие и сдвиг. Модель построена на базе основных положений механики деформируемого твердого тела с применением метода граничных элементов и предполагает, что массив находится в плоском деформированном состоянии и нагружен равнокомпонентным полем напряжений. При этом учтено, что характеристики прочности угольного пласта ниже, чем у пород вмещающего массива, но выше характеристик прочности по их контакту. Характеристики условных напряжений пласта представлены диаграммой Прандтля с горизонтальным участком предельного деформирования. Построены эпюры опорного давления в краевой части пласта при наличии в массиве геологического нарушения в виде: породного слоя с низкими характеристиками прочности (первый тип), разрывного (дизъюнктивного) нарушения (второй тип). Нарушение пересекает выработку под углом 30° к горизонту и проходит через центр тяжести ее поперечного сечения. Показано, что дизъюнктивное нарушение оказывает наиболее существенное влияние на параметры опорного давления в краевой части пласта, увеличивая их значения по сравнению с массивом, в котором нарушения нет. При этом возникает эффект разгрузки некоторой упругой части пласта, приводя к уменьшению вертикальных напряжений по сравнению с напряжениями в нетронутом массиве.

Н.В. Черданцев, д-р техн. наук, гл. науч. сотрудник, nvch2014@yandex.ru ФИЦ УУХ СО РАН, Кемерово, Россия


Подпишитесь чтобы читать статьи полностью

Год за

16 848 р.

Подписаться
Подписка - это:
  • Возможность читать полные тексты статей за последние 3 года (недоступны без подписки)
  • Свежий номер до его печатного издания
  • Удобное чтение с любого типа устройств (Компьютеры, планшеты, смартфоны)
Список литературы:
1. Петухов И.М., Линьков А.М. Механика горных ударов и выбросов. — М.: Недра, 1983. — 280 с.
 2. Козырева Е.Н., Шинкевич М.В. Особенности газогеомеханических процессов на выемочном участке шахты// Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. — 2010. — № 2. — С. 28–35.
 3. Плаксин М.С., Рябцев А.А. Особенности динамических газопроявлений при проведении подготовительных выработок// Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. — 2017. — № 3. — С. 67–73.
 4. Чернов О.И., Пузырев В.Н. Прогноз внезапных выбросов угля и газа. — М.: Недра, 1979. — 296 с.
 5. Фисенко Г.Л. Предельные состояния горных пород вокруг выработок. — М.: Недра, 1976. — 272 с.
 6. Brady B.T. Prediction of failures in mines: an overview. — Washington: Dept. of the Interior, Bureau of Mines, 1978. — 16 p.
 7. Brady B.T. Theory of earthquakes. I. A scale independent theory of rock failure// Pure and Applied Geophysics. — 1974. — Vol. 112. — Iss. 4. — P. 701–725.
 8. Models of guasi-static and dynamic fluid-driven fracturing in jointed rocks/ R.J. Shaffer, F.E. Heuze, R.K. Thorpe et al.// Fracture of Concrete and Rock: Proceedings of SEM-RILEM International Conference. — New York: Springer-Verlag Inc., 1987. — P. 189–198.
 9. Черданцев Н.В., Черданцев С.В. Разработка модели геомеханического состояния углепородного массива, вмещающего пластовую выработку// Безопасность труда в промышленности. — 2014. — № 11. — С. 41–45.
 10. Черданцев Н.В. Анализ геомеханического состояния массива горных пород в окрестности выработки, пройденной вблизи геологического нарушения// Безопасность труда в промышленности. — 2015. — № 8. — С. 38–42.
 11. Черданцев Н.В., Шаламанов В.А. Граничные интегральные уравнения в задачах механики подземных сооружений// Известия вузов. Горный журнал. — 2004. — № 5. — С. 50–54.
 12. Черданцев Н.В., Черданцев С.В. Зоны нарушения сплошности в области сопряжения двух горных выработок// Прикладная механика и техническая физика. — 2004. — № 4. — С. 137–139.
 13. Черданцев Н.В. Влияние анкерной крепи на устойчивость породного массива, вмещающего одиночную выработку// Вестник КузГТУ. — 2012. — № 4. — С. 3–7.
 14. Лурье А.И. Теория упругости. — М.: Наука, 1970. — 940 с.
 15. Партон В.З., Перлин П.И. Методы математической теории упругости. — М.: Наука, 1981. — 688 с.
 16. Бреббия К., Теллес Ж., Вроубел Л. Методы граничных элементов. — М.: Мир, 1987. — 525 с.
 17. Крауч С., Старфилд А. Методы граничных элементов в механике твердого тела. — М.: Мир, 1987. — 328 с.

Журнал входит в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней кандидата и доктора наук, сформированный ВАК Минобрнауки России. Публикуются статьи по следующим отраслям и группам научных специальностей: 01.04.00 — физика; 05.26.00 — безопасность деятельности человека; 02.00.00 — химические науки.

Журнал включен в Российский индекс научного цитирования (РИНЦ) и в международные базы данных: Scopus, Chemical Abstracts Service (CAS), EBSCO Publishing, Ulrich's Periodicals Directory.

подробнее

DOI: 10.24000/0409-2961-2018-6-7-12
Год: 2018
Номер журнала: Июнь
Ключевые слова : метод граничных элементов. углепородный массив пластовая выработка предельно напряженное состояние узкая щель геологическое нарушение
Авторы:
  • Черданцев Н.В.
    Черданцев Н.В.
    д-р техн. наук, гл. науч. сотрудник, nvch2014@yandex.ru ФИЦ УУХ СО РАН, Кемерово, Россия

Купить журнал