Круковская В.В., Круковский А.П. Численное моделирование связанных процессов, происходящих при нагнетании упрочняющего состава в трещиноватый массив с помощью инъекционных анкеров

Деталі
Батьківська категорія: Геотехнічна механіка, 2019
Категорія: Геотехнічна механіка, 2019, № 149

Geoteh. meh., 2019, 149, 100-110

https://doi.org/10.15407/geotm2019.149.100

 

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СВЯЗАННЫХ ПРОЦЕССОВ, ПРОИСХОДЯЩИХ ПРИ НАГНЕТАНИИ УПРОЧНЯЮЩЕГО СОСТАВА В ТРЕЩИНОВАТЫЙ МАССИВ С ПОМОЩЬЮ ИНЪЕКЦИОННЫХ АНКЕРОВ

1Круковская В.В., 1Круковский А.П.

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

УДК 622.268.6:622.281.9

Язык: Русский

Аннотация.

Разработана численная модель протекания связанных процессов деформирования породного массива вокруг горной выработки и фильтрации жидких компонентов полимерного состава. В постановке задачи учитывается и начальная проницаемость вмещающих пород, и проницаемость, обусловленная особенностями проведения и крепления выработки. Учитывается время установки анкера после отхода забоя, время нагнетания и застывания полимера, эффект вспенивания (увеличения в объеме) полимерного состава при смешивании его компонент и протекании химических реакций. Моделируется изменение физико-механических и фильтрационных свойств породного массива с трещинами, заполненными полимером, при его застывании (модуль упругости, пределы прочности на сжатие и растяжение, проницаемость). Учитывается, что металлическая нагнетательная трубка вступает в работу в качестве анкера только после прочного закрепления в шпуре, то есть после застывания полимерного состава. Разработанную модель можно использовать для исследования влияния геомеханики формирования области фильтрации вокруг выработки на процесс нагнетания упрочняющего состава с помощью инъекционного анкера, на изменение прочностных и фильтрационных свойств нарушенного массива. В данной статье рассмотрен случай, когда в кровле выработки устанавливается один инъекционный анкер. Приведены результаты расчета напряжений, проницаемости, давления жидкого полимерного состава, геометрии упрочненной области породного массива. Показано, что к моменту установки инъекционного анкера приконтурные породы частично разгружены от горного давления, вокруг выработки сформирована зона повышенной разнокомпонентности. После бурения шпура, установки инъекционного анкера и начала нагнетания полимерных смол области повышенной разнокомпонентности и неупругих деформаций вокруг выработки продолжают увеличиваться. Однако в кровле выработки, в зоне влияния анкера, разнокомпонентность поля напряжений и проницаемость массива значительно снижены. Диаметр зоны упрочненных, непроницаемых пород вокруг инъекционного анкера достигает 2,0 м для данных начальных и граничных условий.

Ключевые слова:

упрочнение породного мас сива, нагнетание упрочняющего состава, инъекционный анкер, численное моделирование связанных процессов.

Список  литературы

1. Ground Consolidation with Material Injection Case Study for Collapse Rehabilitation in Tambang Emas Cibaliung, Cibitung Decline X/C-5 / Doandy Y. Wibisonoa, Era Setiawan, Cakra Anugrah,Rizky Nasution // 10th Asian Rock Mechanics Symposium 2018 (ARMS10), Singapore. ISBN: 978-981-11-9003-2.

2. Специальный проект ведения горных работ по проведению откаточного квершлага пл. С5 ШУ имени Героев Космоса в опасной зоне тектонического нарушения «Богдановский сброс» // ДТЭК ЭНЕРГО Шахтоуправление имени Героев Космоса. Павлоград, 2016.  27 с.

3. Каталог продукции Минова. https://minovaru.com/files/Catalog_Minova_2017%20(Minova_RUS).pdf

4. Krukovska V., Vynohradov Y. Water stability influence of host rocks on the process of water filtration into mine working with frame and roof-bolting support // Essays of Mining Science and Practice 2019. E3S Web of Conferences. №109(00041). https://doi.org/10.1051/e3sconf/201910900041

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

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

7. 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.

8. Круковский А.П. К вопросу о моделировании работы анкерной крепи // Геотехническая механика: межвед. сб. науч. тр. / НАН Украины ИГТМ. Днепропетровск, 2005. № 57. С. 54-59.

9. Лукинов В.В., Круковский А.П., Круковская В.В. Моделирование процесса выброса угля и метана вблизи тектонических нарушений // Форум гірників-2007: Матеріали міжнародної конференції. Дніпропетровськ: Національний гірничий університет, 2007. С. 63-69.

10. Виноградов В.В. Геомеханика управления состоянием массива вблизи горных выработок. Киев: Наук. думка, 1989. 192 с.

 

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 НАН України), 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 НАН України), Днепропетровск, Украина, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.