Напряженно-деформированное состояние вмещающих пород в период вторичных посадок кровли
Исследовано напряженно-деформированное состояние вмещающих пород при комплексно-механизированной технологии отработки угольного пласта с учетом влияния механизированной крепи на перераспределение поля напряжений в окрестности выработки в зависимости от механических свойств пород....
Gespeichert in:
Datum: | 2014 |
---|---|
Hauptverfasser: | , , , |
Format: | Artikel |
Sprache: | Russian |
Veröffentlicht: |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України
2014
|
Schriftenreihe: | Физико-технические проблемы горного производства |
Schlagworte: | |
Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/108436 |
Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
Zitieren: | Напряженно-деформированное состояние вмещающих пород в период вторичных посадок кровли / И.В. Антипов, Н.В. Бондаренко, И.А. Турбор, А.В. Савенко // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. научн. тр. — 2014. — Вип. 17. — С. 92-102. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraineid |
irk-123456789-108436 |
---|---|
record_format |
dspace |
spelling |
irk-123456789-1084362016-11-04T03:03:38Z Напряженно-деформированное состояние вмещающих пород в период вторичных посадок кровли Антипов, И.В. Бондаренко, Н.В. Турбор, И.А. Савенко, А.В. Физика горных процессов на больших глубинах Исследовано напряженно-деформированное состояние вмещающих пород при комплексно-механизированной технологии отработки угольного пласта с учетом влияния механизированной крепи на перераспределение поля напряжений в окрестности выработки в зависимости от механических свойств пород. Досліджено напружено-деформований стан вміщуючих порід при комплексномеха-нізованій технології відробітку вугільного пласта з урахуванням впливу механізованого кріплення на перерозподіл поля напруги в околі виробки в залежності від механічних властивостей порід. Intense-deformed condition of containing breeds at the complex-mechanised technology of coal layer working taking into account influence mechanised support on redistribution of pressure field in development vicinity depending on breeds mechanical properties is investigated. 2014 Article Напряженно-деформированное состояние вмещающих пород в период вторичных посадок кровли / И.В. Антипов, Н.В. Бондаренко, И.А. Турбор, А.В. Савенко // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. научн. тр. — 2014. — Вип. 17. — С. 92-102. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. XXXX-0016 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/108436 622.831 ru Физико-технические проблемы горного производства Інститут фізики гірничих процесів НАН України |
institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
collection |
DSpace DC |
language |
Russian |
topic |
Физика горных процессов на больших глубинах Физика горных процессов на больших глубинах |
spellingShingle |
Физика горных процессов на больших глубинах Физика горных процессов на больших глубинах Антипов, И.В. Бондаренко, Н.В. Турбор, И.А. Савенко, А.В. Напряженно-деформированное состояние вмещающих пород в период вторичных посадок кровли Физико-технические проблемы горного производства |
description |
Исследовано напряженно-деформированное состояние вмещающих пород при комплексно-механизированной технологии отработки угольного пласта с учетом влияния механизированной крепи на перераспределение поля напряжений в окрестности выработки в зависимости от механических свойств пород. |
format |
Article |
author |
Антипов, И.В. Бондаренко, Н.В. Турбор, И.А. Савенко, А.В. |
author_facet |
Антипов, И.В. Бондаренко, Н.В. Турбор, И.А. Савенко, А.В. |
author_sort |
Антипов, И.В. |
title |
Напряженно-деформированное состояние вмещающих пород в период вторичных посадок кровли |
title_short |
Напряженно-деформированное состояние вмещающих пород в период вторичных посадок кровли |
title_full |
Напряженно-деформированное состояние вмещающих пород в период вторичных посадок кровли |
title_fullStr |
Напряженно-деформированное состояние вмещающих пород в период вторичных посадок кровли |
title_full_unstemmed |
Напряженно-деформированное состояние вмещающих пород в период вторичных посадок кровли |
title_sort |
напряженно-деформированное состояние вмещающих пород в период вторичных посадок кровли |
publisher |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України |
publishDate |
2014 |
topic_facet |
Физика горных процессов на больших глубинах |
url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/108436 |
citation_txt |
Напряженно-деформированное состояние вмещающих пород в период вторичных посадок кровли / И.В. Антипов, Н.В. Бондаренко, И.А. Турбор, А.В. Савенко // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. научн. тр. — 2014. — Вип. 17. — С. 92-102. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
series |
Физико-технические проблемы горного производства |
work_keys_str_mv |
AT antipoviv naprâžennodeformirovannoesostoânievmeŝaûŝihporodvperiodvtoričnyhposadokkrovli AT bondarenkonv naprâžennodeformirovannoesostoânievmeŝaûŝihporodvperiodvtoričnyhposadokkrovli AT turboria naprâžennodeformirovannoesostoânievmeŝaûŝihporodvperiodvtoričnyhposadokkrovli AT savenkoav naprâžennodeformirovannoesostoânievmeŝaûŝihporodvperiodvtoričnyhposadokkrovli |
first_indexed |
2025-07-07T21:30:41Z |
last_indexed |
2025-07-07T21:30:41Z |
_version_ |
1837025294364442624 |
fulltext |
Физико-технические проблемы горного производства 2014, вып. 17
92
Раздел 3. Физика горных процессов на больших глубинах
УДК 622.831
И.В. Антипов1, Н.В. Бондаренко2, И.А. Турбор3, А.В. Савенко3
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ВМЕЩАЮЩИХ
ПОРОД В ПЕРИОД ВТОРИЧНЫХ ПОСАДОК КРОВЛИ
1УкрНИМИ НАН Украины
2Институт последипломного образования и повышения квалификации
3Институт физики горных процессов НАН Украины
Исследовано напряженно-деформированное состояние вмещающих пород при ком-
плексно-механизированной технологии отработки угольного пласта с учетом вли-
яния механизированной крепи на перераспределение поля напряжений в окрестно-
сти выработки в зависимости от механических свойств пород.
Ключевые слова: напряженно-деформированное состояние, угольный пласт, гор-
ные породы, механизированная крепь, методы теории упругости анизотропного
тела
Ранее проведенными исследованиями [1] установлено, что непроизводи-
тельные затраты времени обусловлены совокупностью факторов, среди ко-
торых доминирующими являются горно-геологические условия залегания
пласта. Физико-механические свойства горных пород и угольного пласта
обуславливают перераспределение напряжений в массиве вмещающих по-
род при отработке пластов.
Кроме того, на интенсивность изменения напряжённо-деформированного
состояния массива горных пород оказывают горнотехнические условия от-
работки угольного пласта. Ключевыми горнотехническими факторами яв-
ляются несущая способность механизированной крепи, способ управления
кровлей и ширина захвата исполнительного органа комбайна. Совокупность
горно-геологических условий залегания угольного пласта и горнотехниче-
ских условий его отработки определяют состояние очистного забоя, окру-
жающих подземных выработок и дневной поверхности.
Поэтому исследование напряженно-деформированного состояния масси-
ва горных пород с учетом его упругих и прочностных свойств и технологии
отработки угольного пласта является актуальной научной задачей. Установ-
ление зависимостей взаимовлияния горно-геологических и горнотехниче-
ских факторов на напряжённо-деформированное состояние массива в
Физико-технические проблемы горного производства 2014, вып. 17
93
окрестности очистного забоя позволит разработать рекомендации по сниже-
нию непроизводительных затрат времени.
Цель работы: установить особенности перераспределения напряжений и
деформаций в породах кровли и почвы пласта при выемке угля в зависимо-
сти от различных типов вмещающих пород.
Для исследования были приняты следующие исходные данные:
– массив горных пород – ортотропная среда [2];
– глубина залегания H = 1000 м;
– мощность пласта 2h = 1 м;
– пласт залегает под углом .
К рассмотрению приняты три типа пород:
– аргиллит: модули Юнга Е1 = 4,5·109 Па, Е2 = 4·109 Па, модули сдвига G1 =
= G2 = 2·109 Па, прочность σраст = 7·106 Па, σсж = 5,2·107 Па;
– левролит: модули Юнга Е1 = 3·109 Па, Е2 = 7·109 Па, модули сдвига G1 =
= G2 = 2·109 Па, прочность σраст = 1,2·107 Па, σсж = 7·107 Па;
– песчаный сланец: модули Юнга Е1 = 3·109 Па, Е2 = 7·109 Па, модули
сдвига G1 = G2 = 2·109 Па, прочность σраст = 1,2·107 Па, σсж = 9·107 Па.
Управление кровлей – полное обрушение.
Расчётная схема приведена на рис. 1.
Рис. 1. Схема разработки пласта: xa – координата посадочного ряда стоек, xb – ко-
ордината первого ряда стоек, x1 – координатаочистного забоя, x2 – координата кон-
ца области неупругих деформаций
Распределение напряжений и деформаций находится методами теории
упругости анизотропного тела. Распределение напряжений и деформаций
находится методами теории упругости анизотропного тела.
Угольный пласт залегает под углом к дневной поверхности. Ось х
направим по падению пласта. Ось y декартовой системы координат напра-
вим перпендикулярно пласту в сторону поверхности. Начало координат по-
местим в точку смыкания пород кровли и почвы. Исходное состояние нена-
рушенного массива задается формулами Динника [1]:
0
0
0
( sin cos );
( sin cos );
( sin cos ).
y
x
xy
m H x y
H x y
l H x y
(1)
Физико-технические проблемы горного производства 2014, вып. 17
94
Наличие выработки приводит к образованию дополнительного поля
напряжений:
0 1
0 1
0 1
;
;
,
y y y
x x x
xy xy xy
(2)
где
0
y ,
0
x ,
0
xy – компоненты напряжений ненарушенного массива;
1
y ,
1
x ,
1
xy – дополнительные компоненты напряжений, возникающих при ве-
дении очистных работ.
Для определения напряжений сформулируем краевые условия. В области
смыкания пород вертикальные смещения равны нулю
0, 0, 0v v x y , (3)
где v – вертикальные перемещения пород кровли, v – смещения пород
почвы.
В зоне свободного зависания кровли отсутствуют вертикальные напря-
жения:
0, 0 , 0;y ax x y
10, , 0.y bx x x y (4)
На закрепленном участке краевые условия имеют вид:
, , 0y a bR px x x x y , (5)
где xa – координата первого ряда стоек, xb – координата посадочного ряда
стоек, R px – реакция крепи.
На участке между крепью и забоем породы находятся в свободном состо-
янии:
10, , 0y bx x x y . (6)
Вблизи забоя уголь находится в пластическом состоянии, а напряжения
имеют вид [2]:
1 2/ , , 0.y ax h c x x x y (7)
где 1/ , / / 2a k H c k H h x , k – прочность угля при сдвиге, 1x – ко-
ордината забоя, 2x – пик опорного давления.
За пределами зоны опорного давления угольный пласт считается неде-
формируемым:
22 , , 0.v v h x x y (8)
Физико-технические проблемы горного производства 2014, вып. 17
95
Считаем, что сдвиговые напряжения при у = 0 отсутствуют, т.е.
0, 0xy y . (9)
Координаты 1 2, x x неизвестны и определяются в ходе решения задачи.
Задаются величины 1l – ширина поддерживаемого пространства и 2l – рас-
стояние от забоя до посадочного ряда:
1 2 1, b a bl x x l x x . (10)
Связь деформаций с напряжениями в линейной теории упругости можно
записать в виде закона Гука [3].
Как правило, протяженность очистного забоя является достаточно
большой величиной, поэтому в средней части лавы с достаточной степе-
нью достоверности можно считать, что вмещающие породы при отработке
угольного пласта испытывают плоскую деформацию. Это позволяет вместо
рассмотрения всей области, занятой телом, ограничиться рассмотрением
его элемента, выделенного двумя поперечными сечениями. Очевидно сле-
дующее:
1
; ; ;
2
x y xy
u v v u
x y x y
0;xz
u w
z x
0.yz
v w
z y
(11)
Плоская деформация представляет собой такое напряженно-деформиро-
ванное состояние, когда все перемещения точек тела происходят параллель-
но одной плоскости.
Плоская деформация реализуется, например, в призматическом теле, тео-
ретически бесконечной длины, нагруженном поверхностными и объемными
силами, перпендикулярными оси z. Тогда все поперечные сечения тела
находятся в одинаковых условиях. Это позволяет вместо рассмотрения всей
области, занятой телом, ограничиться рассмотрением его элемента, выде-
ленного двумя поперечными сечениями.
Для ортотропного материала, при совмещении координатных плоскостей
с плоскостями ортотропии закон Гука записывается в виде:
11 12 13
21 22 23
31 32 33
44 44 44
;
;
;
; ; .
x x y z
y x y z
z x y z
xy xy yz yz zx zx
c c c
c c c
c a a
c c c
(12)
Коэффициенты сij ортотропного материала обычно связывают с механи-
ческими характеристиками материала – модулями упругости и коэффициен-
тами Пуассона для трех направлений ортотропии [7]. Тогда формулы (12)
можно записать в виде:
Физико-технические проблемы горного производства 2014, вып. 17
96
1 xy xz
x x y z
x y zE E E
;
1yx yz
y x y z
x y zE E E
;
1
0
yx zy
z x y z
x y zE E E
;
1
xy xy
xyG
; (13)
где Ex, Ey, Ez модули упругости; xy , yx , yz , zy , zx , xz – коэффици-
енты Пуассона; , ,xy yz zxG G G – модули сдвига ортотропного материала.
В систему уравнений плоской деформации входят уравнения равновесия
0,
0.
xyx
yx
X
x y
Y
x y
, (14)
уравнения связи между напряжениями и перемещениями (11) и уравнение сов-
местности деформации
2 22
2 2
y xyx
x yy x
. (15)
Введем функцию напряжения U, через которую компоненты тензора
напряжения выражаются в виде:
2 2 2
2 2
; ; .x y xy
U U U
x yy x
(16)
Подставив соотношение (16) в уравнение совместности деформаций с
учетом закона Гука (13), относительно функции напряжения U, получим
уравнение в частных производных:
2 2 2 2 2 2 2 2
11 12 16 21 22 262 2 2 2 2 2
U U U U U U
b b b b b b
x y x yy y x x y x
2 2 2 2
61 62 662 2
.
U U U
b b b
x y x yy x
После упрощений получим
4 4 4 4 4
22 26 12 66 16 114 3 2 2 3 4
2 2 0.
U U U U U
b b b b b b
x x y x y x y y
(17)
Характеристическое уравнение имеет вид:
4 3 2
11 16 12 66 26 222 2 2 0.b b b a b b (18)
Это алгебраическое уравнение четвертой степени. В работах С.Г. Лех-
ницкого [3] доказано, что корни этого уравнения являются комплексными и
показано, что напряжения выражаются как функции обобщенных комплекс-
ных переменных j jz x y :
Физико-технические проблемы горного производства 2014, вып. 17
97
2 2
1 1 1 2 2 22Re ( ) ( ) ,x z z
1 1 2 22Re ( ) ( ) ,y z z
1 1 1 2 2 22Re ( ) ( ) ,xy z z
1 1 1 2 2 2 02 Reu p z p z u ,
1 1 1 2 2 2 02Rev q z q z v ,
1 1 2 2, z x y z x y ,
2
1 11 1 12 16 1 1 12 1 22 1 26, /p q ,
2
2 11 2 12 16 2 2 12 2 22 2 26, /p q .
Для ортотропных сред уравнение (18) является биквадратным, а его кор-
ни чисто мнимыми:
4 2
11 12 66 22(2 ) 0.b b b b
Обобщенные комплексные потенциалы определяются из граничных
условий [4, 5].
Условие (9) выполняется, если комплексные потенциалы 1 1z и 2 2z
выражены через F(z):
2 1
1 1 1 2 2 2
2 1 1 2
; z F z z F z
. (20)
Функцию F(z) выбираем так, что напряжение на бесконечности должно
стремиться к нулю, так как влияние выработки носит локальный характер.
Это выражается граничным условием [5]
0F . (21)
Для решения задачи используется метод интегралов типа Коши [2,4]. В
общем случае граничные условия напряжений задаются формулами:
2
2
, 0; , 0;
, , 0;
, ; .
y
xy
x x x y
v h x x y
x x
(22)
Решение задачи определяется по формуле Келдыша-Седова и имеет сле-
дующий вид:
2 1
1 1 1 2 2 2
2 1 1 2 2
; ;
2
t dti
z F z z F z
t z
(23)
(19)
Физико-технические проблемы горного производства 2014, вып. 17
98
2
2
22
2
2
22
02
2 22
20
2
22
2
2 22
2
2
22
2
2 Re
21
d
2 Re
1
2 Re
1
,
x
x
t p t
t x
F z t
t zi z x
q p t
t x
t zi z x
q p t
t x
t zi z x
1
2 2
s t
p t ds
i t s
. (24)
Функция F(z), удовлетворяющая условиям (3)–(9), (21) имеет вид:
1 2 2 2 1 2 1
2 1
(2 ) 2 ( ) ( )1 ( / )
( ) ln
2 2 ( )
x z x zx i z z x x x xaz h c i
F z
x x z
2 1 2 1 2 1
2
( ) 2 2 ( )
ln
2
z z x x x i x x xi
a
h x
1 2 2 1 2 2 2 1 2 1 2 2
1 2
( )( ) ( ) 2( ) ( )
ln
2 ( )
x l x x l z z x zx x l z x l xi
z x l h
1 2 1 2 1 2 1 2 2 1 2 1
1 2 1
( )( ) ( ) 2( )
ln
2 ( )
x l l x x l l z z x zx x l l zi
z x l l h
2
2 1 1 2 1 1 2 1 2 1 2
1
(8 ln( 2 2 2 2 ( )( ))
8
p z x x l l x l l l l x x
2 2 1 1 2 1 1 2 1 2 1 24 ln( 2 2 2 2 ( )( ))x z x x l l x l l l l x x
2
2 2 1 1 2 1 1 2 1 2 1 2ln( 2 2 2 2 ( )( ))x x x l l x l l l l x x
2 2 1 1 2 1 2 1 2
1 1 2
1
8 ( ) ln( (2 ( ) ( )( )z z z x z z x x l l l l x x
z x l l
2 2
1 2 1 2 2 1 2 2 2 1 2 22 2 2 )) 8 ln(2) 4 ln(2) ln(2)l z l z x z x z x l x l x x z x x
1 1 2 1 2 1 2 1 1 2 1 2 1 2 18 ( )( ) 4 ( )( )z x l l l l x x x l l l l x x l
1 1 2 1 2 1 2 2 1 1 2 1 2 1 2 14 ( )( ) 4 ( )( )x l l l l x x l x l l l l x x x
1 1 2 1 2 1 2 22 ( )( ) ).x l l l l x x x (25)
Условие локальности влияния выработки определяется из разложения
функции F(z) в ряд Лорана:
Физико-технические проблемы горного производства 2014, вып. 17
99
1 2 1 1 2 1 1 2 12
1 2 1 2
( ) 2 ( ) 2 ( )
1 arctg arctg
2 2 2
a x x x x x x x x xc cx
h x x h x x
1 1 2 1 2 1 2 2 1 1 2 1 2 1 2 1
1
2 ( )( ) 4 ( )( )
8
p x l l l l x x x x l l l l x x l
2
2 2 1 1 2 1 1 2 1 2 1 2ln 2 2 2 2 ( )( )x x x l l x l l l l x x
2
2 1 1 2 1 2 1 2 2ln(2) 4 ( )( )x l l l l l
1 1 2 1 2 1 2 14 ( )( )l l l l
2 2
2 2 2 1 1 1 1 2 2 2 2
2 2 2
1 2 1 2 1 1 2 1 1 1 2 2 1 2 2 2 1 2 2
2 2 2 4 2 2 2
ln 0.
2 2 2 4 4 2 2 2 2 4 2
x h l h x h x x l x x l l x
p
x h l h l h x h x x l x l x x x l l x l l l l
(26)
Условия (3) и (8) на вертикальные смещения принимают вид:
2
0
Im ( ) d
x
F t t h . (27)
Уравнения (26) и (27) образуют систему, из которой находятся координа-
ты 1 2, x x . Далее, из соотношений (20) находятся комплексные потенциалы, а
из них по формулам Лехницкого (19) определяется поле напряжений и сме-
щений в массиве с выработкой.
Таким образом, аналитические методы теории упругости позволяют
определить напряженно-деформированное состояние массива при разработ-
ке угольного пласта и различных технологических условиях. Расчеты можно
провести для разнообразных свойств вмещающих пород и технологических
параметров ведения очистных работ [7, 8]. Это позволяет определить спосо-
бы управления горным давлением и породами для оптимизации добычи по-
лезных ископаемых [9]. На рис. 2, 3 и в табл. 1, 2 показаны результаты вы-
числений при глубине залегания Н = 1000 м, мощности пласта 2h = 2 м,
l1 = 4 м, l1 = 2 м [10].
а б
Рис. 2. Изолинии: а – вертикальных (y/H) и б – горизонтальных (x/H) напряжений
Физико-технические проблемы горного производства 2014, вып. 17
100
Таблица 1
Напряжения в породах кровли вблизи пласта
Р
ас
ст
о
ян
и
е
о
т
за
б
о
я,
м
Напряжения в породах кровли, 107 Па
песчанистый сланец аргиллит алевролит
вертикаль-
ные
горизон-
тальные
вертикаль-
ные
горизон-
тальные
вертикаль-
ные
горизон-
тальные
–20 1,312 0,000 0,362 0,000 0,721 0,000
–5 0,421 –0,010 0,294 –0,001 0,432 –0,012
–2 –0,241 –0,109 0,114 –0,099 0,092 –0,102
0 –2,143 –1,153 –1,057 –1.025 –1,427 –1,122
2 –5,198 –4,459 –4,281 –4,263 –4,665 –4,281
4 –8,306 –6,696 –6,823 –6,763 –7,557 –6,682
6 –11,290 –9,458 –9,277 –9,462 –10,261 –9,081
8 –13,956 –11,852 –9,566 –9,616 –12,204 –11,441
12 –13,206 –10,340 –5,894 –5,940 –8,976 –7,361
16 –9,861 –7,601 –4,884 –4,985 –6,985 –5,866
20 –8,234 –6,478 –4,347 –4,479 –5,893 –5,149
Таблица 2
Максимальные сжимающие напряжения в зоне опорного давления
Порода
С
в
о
б
о
д
н
о
е
за
в
и
са
н
и
е,
м
П
р
о
тя
ж
ен
н
о
ст
ь
п
л
ас
ти
ч
ес
к
о
й
зо
н
ы
,
м
М
ак
си
м
у
м
сж
и
м
аю
щ
ег
о
в
ер
ти
к
ал
ьн
о
го
н
ап
р
яж
ен
и
я,
П
а
М
ак
си
м
у
м
сж
и
м
аю
щ
ег
о
го
р
и
зо
н
та
л
ьн
о
го
н
ап
р
яж
ен
и
я,
П
а
Песчанистый сланец
(с крепью)
46,2 13,2 –14,2107 –16,0107
Аргиллит (с крепью) 35,4 7,6 –10,3107 –9,6107
Алевролит (без крепи) 39,9 9,8 –12,2107 –12,8107
Песчанистый сланец
(без крепи)
45,2 13,6 –13,9107 –15,9107
Аргиллит (без крепи) 34,7 8,0 –10,1107 –9,5107
Рис. 3. Конвергенция пород
кровли и почвы без крепи
(1) и с крепью (2)
Физико-технические проблемы горного производства 2014, вып. 17
101
Анализ полученных численных результатов указывает на то, что напря-
жение впризабойной зоны возрастает и могут превысить предел прочности
породы. Для пород с более сильной анизотропией (алевролит, песчанистый
сланец) наблюдается превышение горизонтальных напряжений над верти-
кальными [11]. В случае если породы близки к изотропным (аргиллит), вер-
тикальные и горизонтальные напряжения практически совпадают. Протя-
женность зоны опорного давления и максимальные сжимающие напряжения
будут большими для пород с большими модулями упругости.
Установлено, что в области свободного зависания кровли вблизи забоя
породы находятся в разгруженном состоянии. На расстоянии 5–10 м от за-
боя образуется зона растягивающих горизонтальных напряжений. Чем силь-
нее анизотропия пород, тем больше величина растягивающих горизонталь-
ных напряжений. Наиболее сильная анизотропия наблюдается у песчанисто-
го сланца, в этом случае горизонтальные напряжения превышают предел
прочности, что может привести к обвалам пород [12].
Таким образом, полученное аналитическое решение позволяет в зависимости
от свойств вмещающих пород и технологии отработки разрабатывать рекомен-
дации для управления состоянием пород кровли с целью снижения негативного
проявления горного давления: обвалов до механизированной крепью, посадку
механизированной крепи на жёсткую. Это позволит сократить или исключить
нерегламентированные простои при передвижении механизированной крепи.
1. Антипов И.В., Турбор И.А. Применение МГУА для формализации производ-
ственных процессов и операций в очисных забоях // Технико-экономические
проблемы горного производства. – Вып. 15. – 2012. – С. 152–168.
2. Левшин А.А., Мануйленко Р.И. Напряженно-деформированное состояние
анизотропного массива горных пород // Теоретическая и прикладная механика,
вып. 27. – 1997. – С. 81–86.
3. Лехницкий С.Г. Теория упругости анизотропного тела. – М.: Наука, 1977. – 416 с.
4. Мусхелишвили Н.И. Сингулярные интегральные уравнения. – М.: Наука, 1969. –
512 с.
5. Александров А.Я., Соловьев Ю.И. Пространственные задачи теории упругости (при-
менение методов теории функций комплексного переменного). – М.: Наука, 1978.
6. Александров В.М., Коваленко Е.В. Задачи механики сплошных сред со смешан-
ными граничными условиями. – М.: Наука, 1986.
7. Амбарцумян С.А. Общая теория анизотропных оболочек. – М.: Наука, 1974.
8. Аннин Б.Д., Черепанов Г.П. Упруго-пластическая задача. – Новосибирск: Наука,
1983.
9. Амензаде Ю.А. Теория упругости (3-е издание). – М.: Высшая школа, 1976.
10. Борисов А.А. Механика горных пород и массивов. – М.: Недра, 1980.
11. Варвак П.М., Рябов А.Ф. Справочник по теории упругости. – Киев: Будiвельник,
1971.
12. Ершов Л.В., Либерман И.Б., Нейман Л.К. Механика горных пород. – М.: Недра,
1987. – 192 с.
Физико-технические проблемы горного производства 2014, вып. 17
102
І.В. Антипов, М.В. Бондаренко, І.О. Турбор, А.В. Савенко
НАПРУЖЕННО-ДЕФОРМОВАНИЙ СТАН ВУГІЛЬНИХ ПОРІД
В ПЕРІОД ВТОРИННОЇ ПОСАДКИ ПОКРІВЛІ
Досліджено напружено-деформований стан вміщуючих порід при комплексно-меха-
нізованій технології відробітку вугільного пласта з урахуванням впливу механі-
зованого кріплення на перерозподіл поля напруги в околі виробки в залежності від
механічних властивостей порід.
Ключовi слова: напружено-деформований стан, вугільний пласт, гірські породи,
механізоване кріплення, методи теорії пружності анізотропного тіла
I.V. Antypov, N.V. Bondarenko, I.A. Turbor, A.V. Savenko
TENSELY-DEFORMED STATE OF CONTAINING BREEDS IN THE
PERIOD OF SECONDARY LANDINGS OF ROOF
Intense-deformed condition of containing breeds at the complex-mechanised technology
of coal layer working taking into account influence mechanised support on redistribution
of pressure field in development vicinity depending on breeds mechanical properties is
investigated.
Keywords: stress-strain state, the coal seam, rocks, powered roof supports, methods of
the theory of elasticity of an anisotropic body
|