Круковская В.В., Круковский А.П. Численное моделирование связанных процессов, происходящих при взрыве зарядов ВВ на компенсационную скважину

Деталі
Батьківська категорія: Геотехнічна механіка, 2018
Категорія: Геотехнічна механіка. 2018. № 143

Geoteh. meh., 2018, 143, 102-109

https://doi.org/10.15407/geotm2018.143.102

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СВЯЗАННЫХ ПРОЦЕССОВ, ПРОИСХОДЯЩИХ ПРИ ВЗРЫВЕ ЗАРЯДОВ ВВ НА КОМПЕНСАЦИОННУЮ СКВАЖИНУ

1Круковская В.В., 1Круковский А.П.

1Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины

УДК 622.26:622.235.001.57

Язык: Русский

Аннотация.

Исследование напряженно-деформированного состояния горных пород в забое горной выработки имеет большое значение для определения рациональных параметров ведения буровзрывных работ и повышения темпов проходки. Обоснование схемы расположения шпуров и компенсационной скважины в забое выработки возможно осуществлять с помощью математического моделирования. В этой статье приведена математическая модель протекания связанных процессов изменения напряженного состояния горного массива при взрыве сосредоточенных зарядов с учетом действия веса вышележащих пород, и нестационарной, нелинейной фильтрации газообразных продуктов детонации. С применением метода конечных элементов выполнен расчет поля напряжений, зон неупругих деформаций и давления газа для различных схем расположения зарядов в забое подготовительной выработки с опережающей компенсационной скважиной и без нее. Показано, что за время бурения шпуров и установки зарядов ВВ, приконтурные породы разгружаются от горного давления. Наличие опережающей скважины увеличивает глубину разгруженной зоны в забое выработки. В результате действия взрыва изменяется распределение напряжений в забое выработки: вокруг зарядов образуются зоны полностью разрушенных и нарушенных пород, области повышенной трещиноватости, заряды ВВ окружены зоной неупругих деформаций. При отсутствии компенсационной скважины зона неупругих деформаций не выходит на поверхность забоя. Если в забое выработки находится компенсационная скважина, зона неупругих деформаций вокруг зарядов соединяется ее поверхностью при взрыве двух зарядов. При взрывании четырех зарядов ВВ в плоскости продольного сечения выработки зона неупругих деформаций – разрушенных пород – простирается от зарядов до поверхностей забоя и скважины. Расчет размеров полости разрушения при взрыве зарядов ВВ подтверждает полученные выводы. Чтобы добиться такого же эффекта без компенсационной скважины, необходимо увеличивать радиус зарядов. Таким образом, использование компенсационной скважины обеспечивает подвигание забоя выработки при меньшей мощности зарядов ВВ.

Ключевые слова:

напряженное состояниепородного массива, буровзрывной способ проходки, численное моделирование связанных процессов.

Список литературы

1. Кияшко Ю.И., Круковская В.В., Круковский А.П., Ищенко К.С. Моделирование геомеханических процессов в массиве горных пород при взрыве шпурового заряда ВВ на компенсационную скважину // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. Екатеринбург: Издательство УМЦ УПИ. 2013. № 7. С. 75-79.

2. Бойко В.В., Ремез Д.А. Математичне моделювання короткоуповільнених вибухів для управління спектром коливань // Сучасні ресурсоенергозберігаючі технології гірничого виробництва. Кременчук: КрНУ, 2014.  Вип. 1/(13).  С. 33-40.

3. Круковская В.В. Моделирование связанных процессов, происходящих в углепородном массиве при ведении горных работ // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. / ИГТМ НАН Украины.  Днепропетровск, 2015.  № 121.  С. 48-99.

4. Круковская В.В., Круковский А.П., Ищенко К.С. Анализ изменения напряженного состояния пород в забое выработки при образовании врубовой полости // Взрывная технология. Эмпирика и теория. Достижения. Проблемы. Перспективы: Материалы Международной научно-практической конференции. Тула: ТулГУ, 2011.  С.44-50.

5. Боровиков В.А., Ванягин И.Ф. Моделирование действия взрыва при разрушении горных пород, М.:Недра, 1990. 231с.

6. Zienkiewicz O.C., Taylor R.L.. The finite element method. Butterworth-Heinemann, 2000. Vol. 1.  690 p.

7. Зорин А.Н., Колесников В.Г. Управление динамическими проявлениями горного давления.  М.: Недра, 1978. 175 с.

8. Линьков А.М.,  Петухов И.М., Сидоров В.С. О росте трещин в подготовительной стадии и на фронте выброса // Тр. ВНИИ маркшейд. ин-т.  1977.  № 106.  С. 46-55.

9. Круковский А.П. Моделирование изменения напряженно-деформированного состояния приконтурного массива при отходе забоя горной выработки // Проблеми обчислювальної механіки і міцності конструкцій: Зб. наук.праць.  Дніпропетровськ: Ліра, 2011.  Вип. 17.  С. 175-181.

10. Hutton D.V. Fundamentals of Finite Element Analysis. McGraw-Hill, 2004. 505 p.

Об авторах

Круковская Виктория Викторовна, доктор технических наук, старший научный сотрудник, старший научный сотрудник отдела управления динамическими проявлениями горного давления, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАНУ), Днепр, Украина, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. .

Круковский Александр Петрович, член-корреспондент НАН Украины, доктор технических наук, заместитель директора института по научной работе, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАНУ), Днепропетровск, Украина, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. .