Результаты численного решения уравнений предельного состояния краевой зоны пласта и их аппроксимация полиномами


Аннотация:

Задача о предельно напряженном состоянии краевых зон угольного пласта решается методами механики сыпучей среды. Критерий наступления предельного состояния — одновременное соблюдение условия Кулона — Мора по пласту и Мора — Кузнецова по его контакту с боковыми породами. Дифференциальное уравнение предельного состояния пласта является нелинейным и относится к гиперболическому типу. В зависимости от граничных условий в каждой характерной области пласта, расположенной в предельной зоне, последовательно решаются три краевые задачи теории предельного равновесия.

Показано, что вертикальная компонента поля напряжений вдоль продольной оси пласта изменяется неравномерно: участки, на которых напряжения постоянны, сменяются участками их нелинейного возрастания. 

Приведены сравнительные оценки результатов расчета напряженного состояния в краевой зоне пласта с аналогичными результатами, полученными с использованием экспоненциальной формулы изменения приведенных напряжений, в которой показатель степени представлен совокупностью характеристик прочности по пласту и по его контакту с боковыми породами. Установлены размеры приконтурной зоны пласта — результаты их расчета по двум подходам достаточно близки друг к другу.

Решение упругопластической задачи о напряженном состоянии массива, вмещающего пластовую выработку, значительно упрощается, если эпюра опорного давления задается аналитической функцией. В этой связи график изменения напряжений в краевой зоне аппроксимирован полиномом восьмой степени, а его коэффициенты определяются путем решения системы алгебраических уравнений, правые части которых являются известными значениями напряжений на границах участков.


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. Чернов О.И., Пузырев В.Н. Прогноз внезапных выбросов угля и газа. — М.: Недра, 1979. — 296 с.
  3. Assessment of energy release mechanisms contributing to coal burst/ C. Zhang, I. Canbulat, F. Tahmasebinia, B. Hebblewhite// International Journal of Mining Science and Technology. — 2017. — Vol. 27. — Iss. 1. — P. 43–47.
  4. Шадрин А.В. Статическая и динамическая выбросоопасность угольных пластов// Безопасность труда в промышленности. — 2018. — № 4. — С. 42–48. DOI: 10.24000/0409-2961-2018-4-42-48
  5. Фисенко Г.Л. Предельные состояния горных пород вокруг выработок. — М.: Недра, 1976. — 272 с.
  6. Napier J.A.L., Malan D.F. Simulation of tabular mine face advance rates using a simplified fracture zone model// International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. — 2018. — № 109. — P. 105–114.
  7. Guo W., Xu F. Numerical simulation of overburden and surface movements for Wongawilli strip pillar mining// International Journal of Mining Science and Technology. — 2016. — № 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. Guo W. Study on the width of the non-elastic zone in inclined coal pillar for strip mining// International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. — 2014. — № 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. О некоторых условиях наступления предельного состояния кровли угольного пласта при его отработке очистной выработкой// Безопасность труда в промышленности. — 2017. — № 5. — С. 17–23. DOI: 10.24000/0409-2961-2017-5-17-23
  14. Черданцев Н.В. Построение решения задачи о выпирании в пластовую выработку породного слоя, расположенного в почве угольного пласта// Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2017. — № 5. — С. 369–381.

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: 10.24000/0409-2961-2019-6-7-13
Год: 2019
Номер журнала: Июнь
Ключевые слова : угольный пласт углепородный массив пластовая выработка предельно напряженные зоны характеристики прочности краевые задачи предельного состояния линии скольжения
Авторы:
  • Черданцев Н.В.
    Черданцев Н.В.
    д-р техн. наук, гл. науч. сотрудник, nvch2014@yandex.ru ФИЦ УУХ СО РАН, Кемерово, Россия