Моделирование напряженно-деформированного состояния геомассива для определения положения локальных концентраторов напряжений в отрабатываемом угольном пласте

Аннотация

Павлова Л.Д., Черепов А.А., Корнев Е.С., Корнева А.В.

Дата поступления статьи: 09.01.2020

Статья посвящена решению актуальной задачи прогнозирования опасных зон ведения горных работ посредством определения положения локальных концентраторов напряжений в отрабатываемом угольном пласте. Актуальность данной задачи подтверждается тем, что интенсификация процессов горного производства неизбежно ведет к увеличению риска возникновения опасных производственных ситуаций, таких как горные удары, внезапные выбросы угля и породы и др. Наиболее опасными зонами проявления горного давления являются выступы краевых участков угольного пласта, пересечения и сопряжения выработок. Противоударные мероприятия, регламентированные нормативными документами, не всегда оказываются достаточно эффективными. Для решения поставленной задачи предложен подход, который позволяет оперативно определять положение локальных концентраторов напряжений с учетом влияния выработанного пространства. Авторами разработана интеграционная сетка, при построении которой деление всей площади на элементарные участки выполняется таким образом, чтобы влияние веса пород кровли над каждым участком было одинаковым. Для реализации такого подхода вводится функции влияния выработанного пространства в виде уравнения эпюры опорного горного давления. На основе результатов численного моделирования напряженно-деформированного состояния геомассива получена экспоненциальная зависимость, позволяющая определять коэффициент концентрации вертикальных напряжений для точек на эпюре опорного горного давления. По величинам вертикальных напряжений, рассчитанных для каждой точки интеграционной сетки, возможно прогнозировать напряженно-деформированное состояние геомассива и обосновывать необходимость проведения противоударных мероприятий. Применение предложенного подхода позволит оперативно осуществлять прогнозирование опасных зон и существенно сократить затраты на проведение противоударных мероприятий.

Ключевые слова: моделирование, геомассив, угольный пласт, интеграционная сетка, прогнозирование, вертикальные напряжения

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

`