Разработка методов математического моделирования напряженного состояния массива горных пород для выделения опасных зон при отработке пластовых месторождений

• Автор: Зубков, Виктор Васильевич
• Шифр специальности: 25.00.20
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 334 с. : ил.

1. Обзор исследований, посвященных математическим методам моделирования напряженного состояния массива горных пород.
2. Напряженнодеформированное состояние горных порол вокруг очистных выработок и задание граничных условий.
2.1. Состояние массива горных пород до проведения выработок.
2.2. Состояние массива горных пород вокруг очистных выработок.
2.3. Задание граничных условий на почве очистной выработки.
2.4. Расчет и построение защищенных зон.
2.5. Расчет и построение зон повышенного горного давления.
Выводы.
3. Напряженное состояние массива горных пород вокруг очистных выработок при отработке свиты пластов плоская задача.
3.1. Метод расчета напряженного состояния массива пород около очистных выработок, пройденных в смежных пластах свиты.
3.2. Оценка точности вычислений и сопоставление результатов расчетов с экспериментальными данными.
3.3. Практическое использование метода.
Выводы.
4. Напряженное состояние массива горных пород блочной структуры
4.1. Контактные условия на границах блоковых структур в массиве горных пород.
4.2. Комплексные ГИУ для расчета напряженного состояния блочного массива горных пород.
4.3. Комплексные ГИУ для оценки напряженного состояния системы жестких блоков при произвольных условиях взаимодействия по контактирующим поверхностям.
4.4. Комплексные ГИУ с аппроксимациями высших порядков для расчета напряженного состояния блочного массива горных пород.
4.5. Сравнение с вещественным МГЭ.
4.6. Оценка точности расчетов.
4.7. Практическое использование метода.
Выводы. 9
5. Напряженное состояние массива горных пород вокруг очистных выработок произвольной пространственной конфигурации в плане при отработке свиты пластов пространственная задача.
5.1. Метод расчета напряженного состояния массива пород около изолированной очистной выработки произвольной конфигурации в плане.
5.2. Расчет напряжений при разработке свиты пластов.
5.3. Метод расчета напряженного состояния массива пород около очистных выработок, пройденных в сближенных пластах.
5.4. Сопоставление результатов расчетов с экспериментальными данными и примеры расчетов.
5.5. Практическое использование метода.
Выводы.
6. Напряженное состояние слоистого массива горных пород около очистной выработки произвольной пространственной конфигурации в плане.
6.1. Модель среды и граничные условия.
6.2. Метод расчета напряженного состояния в слоистом массиве горных пород.
6.3. Оценка точности вычислений и примеры расчетов.
Выводы.
7. Напряженное состояние вокруг очистных выработок произвольной пространственной конфигурации в плане в массиве горных пород с тектоническими нарушениями.
7.1. Метод расчета напряженного состояния в массиве горных пород в зоне влияния тектонических нарушений.
7.2. Особенности реализации метода на ЭВМ.
7.3. Итерационные процедуры.
7.4. Оценка точности вычислений и численные эксперименты.
7.5. Практическое использование метода.
Выводы.
Заключение
Литература


Первоначально методика построения зон ПГД строилась на качественном учете влияния целиков и краевых частей пластов и позволяла грубо оценить границы зон ПГД. Разработанные автором численные методы расчета напряженного состояния массива пород позволяют во всех ситуациях уточнить распределение напряжении в разрабатываемых пластах. В практическом плане такой учет весьма важен, поскольку во многих случаях позволяет сократить площадь пласта, в которой необходимо проводить мероприятия, направленные на предотвращение динамических явлений и поддержание горных выработок. Анализ проявления динамических явлений на выбросоопасных пластах, разрабатываемых в зонах влияния нарушений, целиков и краевых частей смежных пластов, показывает, что частота и интенсивность динамических явлений с увеличением мощности междупластья убывает, а при определенной величине междупластья стабилизируется. Эта мощность междупластья принимается за границу зоны повышенного горного давления зоны ПГД. По имеющимся в литературе данным шахтных и лабораторных экспериментов границы зоны ПГД распространяются вглубь массива на расстояния от м до 0 м , , 0. Известно, что динамические явления, как правило, приурочены к геологическим нарушениям и зонам ПГД. Например, анализ выбросов происшедших на особо выбросоопасном пласте И Прасковиевский ДонецкоМакеевский район показал , , , 1 , что частота и плотность выбросов в зоне ПГД возрастает более чем в 3 раза по сравнению с другими участками. Установлено, что в зонах ПГД отмечается появление систем новых трещин увеличивается интенсивность общей трещиноватости возрастает средний уровень выхода буровой мелочи из скважин.