Слащова О.А. Вплив води на стійкість порід і гірничих виробок

Деталі
Батьківська категорія: Геотехнічна механіка, 2019
Категорія: Геотехнічна механіка, 2019, № 148

Geoteh. meh. 2019, 148, 144-152

DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/201910900092

ВПЛИВ ВОДИ НА СТІЙКІСТЬ ПОРІД І ГІРНИЧИХ ВИРОБОК

1Слащова О.А.

1Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України

УДК 622.831.31:622.2:622.112.3                   

Мова: Англійська

Анотація .

. Стаття присвячена вирішенню актуальної наукової задачі з вдосконалення методів прогнозування стійкості гірничих виробок в гірничо-геологічних умовах обводнених порід. Методи досліджень: аналіз експериментальних даних по оцінці стану масиву обводнених гірських порід, статистична обробка результатів лабораторних досліджень міцнісних властивостей зразків гірських порід, математичне моделювання напружено-деформованого стану породного масиву методом скінченних елементів, шахтні дослідження деформацій водонасичених гірських порід. Досліджено особливості впливу води на властивості міцності гірських порід. Отримано узагальнені кореляційні залежності зниження міцності пісковиків, аргілітів і алевролітів при водонасиченні в залежності від їх початкової міцності в природному стані. Методом математичного моделювання встановлені і шахтними спостереженнями підтверджені закономірності зміни напружено-деформованого стану масиву порід в залежності від обводнення підготовчої виробки. Запропоновані співвідношення для розрахунку можливих водопритоків в гірничі виробки на базі оцінки об'ємів зруйнованих елементів геомеханічної моделі, параметрів відкритої пористості і тріщинуватості. Визначено характер деформування зволожених порід в покрівлі, боках і підошві виробки. Встановлено, що інтенсивні деформації починаються в боках штреку і проявляються у вигляді віджиму слабких порід в покрівлі та підошві вугільного пласта. Найбільш небезпечними місцями є верхні бокові кути виробок, які під впливом вологості схильні до вивалів, а система анкерного кріплення втрачає опору. Такі прояви гірського тиску надійно прогнозуються аналітичним методом і уточнюються за даними шахтних експериментів, що дозволяє завчасно застосовувати додаткові заходи з підтримання виробок. Показано, що здійснення комплексу заходів, що спрямовані на зниження надходження води в виробку, підвищує її стійкість за рахунок зниження розмірів зон непружних деформацій в боках і покрівлі виробки в зоні стаціонарного опорного тиску, зменшення деформацій контуру виробки, величини горизонтальної та вертикальної конвергенції.

Ключові слова: стійкість гірничих виробок, обводнені породи, напружено-деформований стан породного масиву, математичне моделювання, метод кінцевих елементів.

Список літератури:

1. Математическое моделирование в задачах оценки эффективности и безопасности горных работ: монография / Иконников М.Ю. и др.; ГВУЗ «Национальный горный ун-т» МОН Украины, Институт геотехнической механики НАН Украины. Днепропетровск: НГУ, 2015. 215 с.

2. Слащева, Е.А.: дис… канд. техн. наук / Спец. 05.15.11. Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2007. 385 с.

3. Tang, C.A., Tham, L.G., Lee, P.K., Yang, T.H., Li, L.C. (2002). Coupled analysis of flow, stress and damage (FSD) in rock failure, International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 39, 477-489

4. Слащев, И.Н., Слащева, Е.А. Исследование процесса формирования зон разрушения в породном массиве при отработке смежных выемочных участков шахт / Геотехническая механика. Днепр: ИГТМ НАНУ, 2016. № 128. С. 179-191.

5. Круковская, В.В., Круковский, А.П., Виноградов, Ю.А. / Геотехническая механика. Днепр: ИГТМ НАНУ, 2015. № 120. С. 182-193.

6. Обоснование исходных параметров для моделирования геомеханических процессов в задачах оценки безопасности поддержания горных выработок / Яланський А.А., Сапунова И.А., Слащев А.И., Новиков Л.А. // Геотехническая механика. Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2014. № 119. С. 282-295.

7. Фадеев, А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике. М.: Недра, 1987. 221 c.

8. Галагер, Р. Метод конечных элементов. Основы: пер. с англ. М.: Мир, 1984. 428 с.

9. Слащев И.Н.Шахтные исследования устойчивости систем поддержания штреков в условиях легкообрушаемых пород Западного Донбасса / Геотехническая механика. Днепропетровск : ИГТМ НАНУ, 2012. № 97. С. 177-185.

Про автора

Слащева Елена Анатольевна, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, старший научный сотрудник в отделе Проблем разработки месторождений на больших глубинах, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепр, Украина, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.