Слащев И.Н., Макеев С.Ю., Слащева Е.А. Методология оценки комплекса параметров состояния массива пород для обеспечения требований безопасности систем поддержания горных выработок

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

Geoteh. meh., 2018, 143, 127-142

https://doi.org/10.15407/geotm2018.143.127

МЕТОДОЛОГИЯ ОЦЕНКИ КОМПЛЕКСА ПАРАМЕТРОВ СОСТОЯНИЯ МАССИВА ПОРОД ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТРЕБОВАНИЙ БЕЗОПАСНОСТИ СИСТЕМ ПОДДЕРЖАНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

1Слащев И.Н., 1Макеев С.Ю., 1Слащева Е.А.,

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

УДК 622.831.31 : 622.817

Язык: Украинский

Аннотация.

Представлены исследования по определению комплекса методов оценки параметров геотехнической системы «породный массив - горная выработка» для обеспечения устойчивости и безопасности горных выработок. Методология совмещает принципы математического моделирования напряженно-деформированного состояния породного массива методом конечных элементов, методы прогнозирования устойчивости массива пород и систем крепления горных выработок, новые способы выявления зон малоамплитудной тектоники методом радиометрического контроля. Совокупность научных результатов положена в основу научно-методических рекомендаций по комплексной оценке геомеханических и газодинамических параметров состояния массива пород для обеспечения безопасности ведения горных работ. Рекомендации регламентируют основные принципы параметрической идентификации геоинформационными системами совместного протекания геомеханических и фильтрационных процессов в породном массиве, отличающиеся учетом параметров главных напряжений и деформаций, расположения и распространения зон неупругих деформаций, изменений объемов порово-трещинного пространства, а также привлечением новых алгоритмов идентификации трещиноватых зон методами радиометрического контроля продуктов распада радона в атмосфере горных выработок. Показано, что различные изотопы радона могут быть надежно зафиксированы аспирационным методами радиометрии, а их количественные характеристики характеризуют геомеханические и газодинамические процессоы в породном массиве.  Определение параметров неупругого деформирования массива горных пород, как объекта параметрической идентификации в условиях информационной неопределенности, производится на базе современного программного обеспечения GEO-RS©, разработанного под руководством авторов в ИГТМ НАНУ. Полученные научные результаты дают основу для дальнейшего совершенствования существующих и разработки новых гибридных аналитико-экспериментальных методов контроля безопасности геотехнических систем, а также создания цифровых информационных систем предупреждения опасных ситуаций на промышленных предприятиях.

Ключевые слова:

геотехническая система, методы контроля массива пород, напряженно-деформированное состояние пород, мониторинг радона, безопасность систем крепления горных выработок.

Список  литературы

1. Bulat A. F., Mineev S.P., Prusova A.A. (2016) Generating methane adsorption under relaxation of molecular structure of coal // Journal of Mining Science, № 52 (1), 70-77.

2. Шевченко В.Г., Слащев А.И. Информационные системы безопасности и производительности подземных горных работ. Київ: Наукова думка. 2018. 285 с.

3. Булат А.Ф., Слащев И.Н., Слащева Е.А. Комплексирование методов оценки геомеханических и газодинамических процессов в породном массиве для систем контроля производственной среды шахт // Геотехническая механика: межвед. сб. нач. тр. / ИГТМ НАН Украины. Днепр. 2017. № 134. С. 3-21.

4. Турчанинов И.А. и др. Тектонические напряжения в земной коре и устойчивость горных выработок. Л.: Наука, 1978. 256 с.

5. Gallager R.  Finite Element Analysis. Fundamentals. Moscow: Nauka, 1984.

6. Hwang C.T., Morgenstern N.R, Murray D.W., On solution of plain strain consolidation problems by finite element methods, Can. Geotech. 1971. № 109. С. 109-118.

7. Слащев И.Н. Разработка математической модели и технологии компьютерного анализа тектонически нарушенного структурно-неоднородного породного массива // Геотехническая механика: межвед. сб. науч. тр. / ИГТМ НАНУ. Днепр, 2012. № 104. С. 94-109.

8. Ильюшин А.А. Механика сплошной среды. М.: МГУ, 1990. 190 с.

9. Слащев И.Н. Применение информационных технологий для повышения эффективности и безопасности горных работ // Уголь Украины. 2013. № 2. С. 40-43.

10. Фадеев А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике. М.: Недра, 1987. 221 с.

11. Zienkiewicz O.C., Taylor R.L., Zhu J.Z. The Finite Element Method: Its Basis and Fundamentals, Butterworth-Heinemann, 2005.

12. Слащев, И.Н., Иконников М.Ю. Моделирование трещиноватости как основа прогноза газового режима добычных участков глубоких шахт // Сб. науч. трудов НГУ. Днепропетровск: РВК НГУ, 2008. № 31. С. 236-245.

13. Слащев, И.Н. Оценка техногенной трещиноватости методами математического моделирования // Геотехническая механика: межвед. сб. науч. тр. / ИГТМ НАН Украины. Днепропетровск, 2010. №  85. С. 239-250.

14. Слащев И.Н. Метод учета избыточных газовых давлений при решении геомеханических задач современными компьютерными технологиями // Геотехническая механика: межвед. сб. науч. тр. Днепропетровск:, 2010. № 88. С. 112-118.

15.Слащев И.Н., Шевченко В.Г., Слащев А.И. Оптимизация информационной системы оперативного прогноза геомеханических процессов для поддержки принятия решений по безопасности шахт // Геотехническая механика: межвекд. сб. науч. тр. / ИГТМ НАН Украины. Днепропетровск, 2013. № 112. С. 129-144.

16. Булат А.Ф. и др. Взаимосвязи между геомеханическими процессами и эмиссией газа метана и продуктов распада радона в горные выработки угольных шахт // Геотехническая механика: межвед. сб. науч. тр. / ИГТМ НАН Украины. Днепропетровск, 2014. № 114. С. 272-286.

17. Булат А.Ф., Слащев И.Н. Использование продуктов распада радона как информативных параметров для оценки геомеханического состояния горных пород // Геотехническая механика: межвед. сб. науч. тр. / ИГТМ НАН Украины. Днепр, 2017. № 132. С. 3-16.

18. Жуковский М.В., Ярмошенко И.В. Радон: Измерение, дозы, оценка риска. Екатеринбург: УрО РАН ИПЭ, 1997. 231с.

19. Tоgо L., Gheorghe R. Mathematical simulation of radon migration in porous materials, Proc. IRPA Regional Congr. on Rad. Prot. in Central Europe, 1999, Budapest, Hungary, 606-615.

20. Перепелиця В.Г., Яланський А.О., Паламарчук Т.А. Апаратурні та методичні розробки застосування методів радіаційного випромінювання для контролю зміни стану масиву при вуглевидобуванні // Геотехнічна механіка: міжвід. зб. наук. праць / ІГТМ НАН України. Дніпропетровськ, 2007. № 73. С. 55–61.

Об авторах:

Слащов Ігор Миколайович, кандидат технічних наук, старший науковий співробітник, старший науковийй співробітник відділу проблем розробки родовищ на великих глибинах, Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова Національної академії наук України (ІГТМ НАНУ), Дніпро, Україна, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Макеєв Сергій Юрійович, кандидат технічних наук, старший науковий співробітник, старший науковийй співробітник відділу проблем розробки родовищ на великих глибинах, Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова Національної академії наук України (ІГТМ НАНУ), Дніпро, Україна, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Слащова Олена Анатоліївна, кандидат технічних наук, старший науковий співробітник, старший науковийй співробітник відділу проблем розробки родовищ на великих глибинах, Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова Національної академії наук України (ІГТМ НАНУ), Дніпро, Україна, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.