Моделирование упруговязкопластической деформации геосреды с растущей выработкой

• Автор: Кузнецова, Анастасия Викторовна
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 115 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ЗАДАЧИ ПРОГНОЗА ДЕФОРМАЦИИ И ОБРУШЕНИЙ ГОРНЫХ ПОРОД, КАК ЧАСТЬ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ РАБОТ ПРИ ПОДЗЕМНОЙ ДОБЫЧЕ УГЛЯ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ
1Л . Состояние и проблемы угольной промышленности России
1.2. Анализ горно-геологических условий шахт ОАО компании “СУЭК-Кузбасс”
1.3. Физические процессы при производстве горных работ и классификация кровель
1.4. Процессы деформаций и разрушений горных пород в кровле очистных выработок
2. ФИЗИЧЕСКАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ЕЕ РЕШЕНИЯ
2.1. Зависимость шагов обрушения пород кровли от скорости подвигания очистного забоя
2.2. Подходы для учета скоростной чувствительности геосреды
3. ОБЩАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И МОДЕЛИ
ГЕОСРЕД
3.1. Общая система уравнений механики сплошных сред
3.2. Определяющие уравнения для упругого деформирования и описания пластических деформаций
3.3. Описание пластических деформаций. Теория пластического течения и модель Друккера-Прагера
3.4.Методы экспериментального определения характеристик горных пород для модели Друккера-Прагера
3.5. Вязкопластические модели

4. МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО
СОСТОЯНИЯ ГЕОСРЕДЫ С ОЧИСТНОЙ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКОЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСЛОВИЙ ОБРУШЕНИЯ КРОВЛИ
4.1. Описание геометрических моделей, параметры, принятые в расчётах
4.2. Описание программы для компьютерного моделирования
4.3. Методика расчета
4.4. Тестовые расчеты
4.5. Первичное обрушение непосредственной кровли
4.6. Последующие обрушения непосредственной кровли
4.7. Первичное обрушение основной кровли (генеральное обрушение)
РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Различные подземные полости антропогенного происхождения могут представлять серьезную угрозу, как для наземных сооружений, так и для безопасного ведения горных работ. Одной из актуальных проблем является задача управления кровлей высокопроизводительных забоев угольных шахт. В последнее десятилетие эта проблема стала особенно острой в связи со значительным увеличением нагрузок на забои, что неизбежно привело к непредсказуемому изменению геомеханической ситуации в горном массиве. Высокие скорости подвигания забоя приводят к тому, что горный массив вокруг выработки оказывается в существенно неравновесном, неустойчивом состоянии. В результате происходит зависание протяженных участков кровли и значительное возрастание шагов первичной и последующих посадок кровли, которые не соответствуют расчетным показателям по существующим методикам, что грозит катастрофическими неуправляемыми обрушениями и представляет серьезную опасность при ведении горных работ.
В настоящее время отсутствуют теоретические модели, адекватно описывающие процессы развития неупругой деформации и разрушения в горном массиве на данном уровне развития технологий добычи угля. Поэтому понимание основных закономерностей эволюции горного массива вокруг продвигающейся выработки и прогноз возможных сценариев развития событий: обрушений кровли, горных обвалов, выбросов угля и газа и т.д., представляет собой актуальную фундаментальную задачу, решение которой должно стать научной основой для многих горных технологий. Один из подходов к решению этой задачи состоит в исследовании процессов деформирования и разрушения геоматериалов с учетом их вязкопластических свойств при помощи численных методов расчета таких процессов.
Методологическую и теоретическую основу исследования составляют
труды П.В. Макарова, И.Ю. Смолина, Ю.П. Стефанова, которые были
использованы при формировании теоретического подхода в диссертации

Рисунок 1.14 - Характер деформаций непосредственной (а) и основной (б) кровли в режиме начального обрушения
Деформация слоев непосредственной кровли в режиме начального движения перед первым ее обрушением характеризуется ассиметрией изгиба, вызываемой влиянием очистных работ: постепенным увеличением площади обнажения непосредственной кровли при выемке и определенным порядком посадки кровли, что обуславливает нарастание не только упругих деформаций, но и деформаций ползучести.