Влияние интенсификации геомеханических процессов на геотехнические параметры массива горных пород
Предмет исследований – геотехнические параметры массива горных пород. Выполнен анализ исследований, посвященных влиянию интенсификации геомеханических процессов на геотехнические параметры массива горных пород. На основании выполненных исследований влияния интенсификации горных работ на функциони...
Saved in:
| Published in: | Геотехнічна механіка |
|---|---|
| Date: | 2016 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2016
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/138261 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Влияние интенсификации геомеханических процессов на геотехнические параметры массива горных пород / С.И. Скипочка, Т.А. Паламарчук, Н.Т. Бобро, Л.В. Прохорец // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2016. — Вип. 129. — С. 42-53. — Бібліогр.: 22 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-138261 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Скипочка, С.И. Паламарчук, Т.А. Бобро, Н.Т. Прохорец, Л.В. 2018-06-18T12:12:50Z 2018-06-18T12:12:50Z 2016 Влияние интенсификации геомеханических процессов на геотехнические параметры массива горных пород / С.И. Скипочка, Т.А. Паламарчук, Н.Т. Бобро, Л.В. Прохорец // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2016. — Вип. 129. — С. 42-53. — Бібліогр.: 22 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/138261 622.83:622.28 Предмет исследований – геотехнические параметры массива горных пород. Выполнен анализ исследований, посвященных влиянию интенсификации геомеханических процессов на геотехнические параметры массива горных пород. На основании выполненных исследований влияния интенсификации горных работ на функционирование геомеханической системы «массив горных пород – крепи и охранные конструкции» установлены следующие закономерности поведения массива горных пород при возрастании скорости его обнажения: в трансверсально-изотропном вязко-упругом трещиноватом массиве горных пород длина консоли, нависающей над выработанным пространством лавы, прямо пропорциональна ее мощности и модулю упругости пород, обратно пропорциональна глубине проведения горных работ, вязким свойствам углепородного массива и степени его неоднородности и возрастает по близкому к линейному закону при увеличении скорости подвигания очистного забоя; величина критического шага посадки кровли увеличивается с ростом предела прочности горных пород на растяжение по параболическому закону; приращение нагрузки на штрековую крепь на участке защемления кровли лавы (сопряжении лава-штрек) прямо пропорционально мощности кровли, приращению длины свободно нависающей консоли кровли и скорости подвигания очистного забоя. Предмет досліджень - геотехнічні параметри масиву гірських порід. Виконано аналіз досліджень, присвячених впливу інтенсифікації геомеханічних процесів на геотехнічні параметри масиву гірських порід. На підставі виконаних досліджень впливу інтенсифікації гірничих робіт на функціонування геомеханічної системи "масив гірських порід - кріплення та охоронні конструкції" встановлені наступні закономірності поводження масиву гірських порід при зростанні швидкості його оголення: у трансверсально-ізотропному в’язко- пружному тріщинуватому масиві гірських порід довжина консолі, що нависає над виробленим простором лави, прямо пропорційна її потужності і модулю пружності порід, обернено пропорційна глибині проведення гірничих робіт, в’язким властивостям вуглепородного масиву і ступеню його неоднорідності та зростає за близьким до лінійного закону при збільшенні швидкості посування очисного вибою; величина критичного кроку посадки покрівлі збільшується зі зростанням межі міцності гірських порід на розтягання за параболічним законом; збільшення навантаження на штрекове кріплення на ділянці защемлення покрівлі лави (спряження лава-штрек) прямо пропорційно потужності покрівлі, збільшенню довжини вільно нависаючої консолі покрівлі і швидкості посування очисного вибою. Subject of this research is geotechnical parameters of the rocks. Different studies of impact of geomechanical process intensification on the rock geotechnical parameters were analyzed, and basing on the findings on impact of mining activity intensification on operation of geomechanical system "rocks - supports and safety structures", the following patterns of the rock behavior were established: in transversely isotropic visco-elastic fractured rocks, length of the console overhanging over the open area of the face is directly proportional to its capacity and rock elasticity modulus and is inversely proportional to the depth of mining operations, viscous properties of the coal-rock mass and degree of its heterogeneity, and increases, by close to linearly law, with increased rate of the face advance; value of the caving critical step increases parabolically with the growing rock tensile strength; road-support increment in the area of the face roof fixation (faceend) is directly proportional to the roof capacity, length increment of the freely overhanging roof console and rate of face advance. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехнічна механіка Влияние интенсификации геомеханических процессов на геотехнические параметры массива горных пород Вплив інтенсифікації геомеханічних процесів на геотехнічні параметри масиву гірських порід Interdependence between intensification of geomechanical processes and geotechnical parameters of the rocks Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Влияние интенсификации геомеханических процессов на геотехнические параметры массива горных пород |
| spellingShingle |
Влияние интенсификации геомеханических процессов на геотехнические параметры массива горных пород Скипочка, С.И. Паламарчук, Т.А. Бобро, Н.Т. Прохорец, Л.В. |
| title_short |
Влияние интенсификации геомеханических процессов на геотехнические параметры массива горных пород |
| title_full |
Влияние интенсификации геомеханических процессов на геотехнические параметры массива горных пород |
| title_fullStr |
Влияние интенсификации геомеханических процессов на геотехнические параметры массива горных пород |
| title_full_unstemmed |
Влияние интенсификации геомеханических процессов на геотехнические параметры массива горных пород |
| title_sort |
влияние интенсификации геомеханических процессов на геотехнические параметры массива горных пород |
| author |
Скипочка, С.И. Паламарчук, Т.А. Бобро, Н.Т. Прохорец, Л.В. |
| author_facet |
Скипочка, С.И. Паламарчук, Т.А. Бобро, Н.Т. Прохорец, Л.В. |
| publishDate |
2016 |
| language |
Russian |
| container_title |
Геотехнічна механіка |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Вплив інтенсифікації геомеханічних процесів на геотехнічні параметри масиву гірських порід Interdependence between intensification of geomechanical processes and geotechnical parameters of the rocks |
| description |
Предмет исследований – геотехнические параметры массива горных пород.
Выполнен анализ исследований, посвященных влиянию интенсификации геомеханических
процессов на геотехнические параметры массива горных пород. На основании выполненных
исследований влияния интенсификации горных работ на функционирование геомеханической системы «массив горных пород – крепи и охранные конструкции» установлены следующие закономерности поведения массива горных пород при возрастании скорости его обнажения: в трансверсально-изотропном вязко-упругом трещиноватом массиве горных пород
длина консоли, нависающей над выработанным пространством лавы, прямо пропорциональна ее мощности и модулю упругости пород, обратно пропорциональна глубине проведения
горных работ, вязким свойствам углепородного массива и степени его неоднородности и
возрастает по близкому к линейному закону при увеличении скорости подвигания очистного
забоя; величина критического шага посадки кровли увеличивается с ростом предела прочности горных пород на растяжение по параболическому закону; приращение нагрузки на штрековую крепь на участке защемления кровли лавы (сопряжении лава-штрек) прямо пропорционально мощности кровли, приращению длины свободно нависающей консоли кровли и
скорости подвигания очистного забоя.
Предмет досліджень - геотехнічні параметри масиву гірських порід. Виконано
аналіз досліджень, присвячених впливу інтенсифікації геомеханічних процесів на геотехнічні
параметри масиву гірських порід. На підставі виконаних досліджень впливу інтенсифікації
гірничих робіт на функціонування геомеханічної системи "масив гірських порід - кріплення
та охоронні конструкції" встановлені наступні закономірності поводження масиву гірських
порід при зростанні швидкості його оголення: у трансверсально-ізотропному в’язко-
пружному тріщинуватому масиві гірських порід довжина консолі, що нависає над виробленим простором лави, прямо пропорційна її потужності і модулю пружності порід, обернено
пропорційна глибині проведення гірничих робіт, в’язким властивостям вуглепородного масиву і ступеню його неоднорідності та зростає за близьким до лінійного закону при збільшенні швидкості посування очисного вибою; величина критичного кроку посадки покрівлі
збільшується зі зростанням межі міцності гірських порід на розтягання за параболічним законом; збільшення навантаження на штрекове кріплення на ділянці защемлення покрівлі лави (спряження лава-штрек) прямо пропорційно потужності покрівлі, збільшенню довжини
вільно нависаючої консолі покрівлі і швидкості посування очисного вибою.
Subject of this research is geotechnical parameters of the rocks. Different studies of
impact of geomechanical process intensification on the rock geotechnical parameters were analyzed,
and basing on the findings on impact of mining activity intensification on operation of geomechanical
system "rocks - supports and safety structures", the following patterns of the rock behavior
were established: in transversely isotropic visco-elastic fractured rocks, length of the console
overhanging over the open area of the face is directly proportional to its capacity and rock elasticity
modulus and is inversely proportional to the depth of mining operations, viscous properties of the
coal-rock mass and degree of its heterogeneity, and increases, by close to linearly law, with increased
rate of the face advance; value of the caving critical step increases parabolically with the
growing rock tensile strength; road-support increment in the area of the face roof fixation (faceend)
is directly proportional to the roof capacity, length increment of the freely overhanging roof
console and rate of face advance.
|
| issn |
1607-4556 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/138261 |
| citation_txt |
Влияние интенсификации геомеханических процессов на геотехнические параметры массива горных пород / С.И. Скипочка, Т.А. Паламарчук, Н.Т. Бобро, Л.В. Прохорец // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2016. — Вип. 129. — С. 42-53. — Бібліогр.: 22 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT skipočkasi vliânieintensifikaciigeomehaničeskihprocessovnageotehničeskieparametrymassivagornyhporod AT palamarčukta vliânieintensifikaciigeomehaničeskihprocessovnageotehničeskieparametrymassivagornyhporod AT bobront vliânieintensifikaciigeomehaničeskihprocessovnageotehničeskieparametrymassivagornyhporod AT prohoreclv vliânieintensifikaciigeomehaničeskihprocessovnageotehničeskieparametrymassivagornyhporod AT skipočkasi vplivíntensifíkacíígeomehaníčnihprocesívnageotehníčníparametrimasivugírsʹkihporíd AT palamarčukta vplivíntensifíkacíígeomehaníčnihprocesívnageotehníčníparametrimasivugírsʹkihporíd AT bobront vplivíntensifíkacíígeomehaníčnihprocesívnageotehníčníparametrimasivugírsʹkihporíd AT prohoreclv vplivíntensifíkacíígeomehaníčnihprocesívnageotehníčníparametrimasivugírsʹkihporíd AT skipočkasi interdependencebetweenintensificationofgeomechanicalprocessesandgeotechnicalparametersoftherocks AT palamarčukta interdependencebetweenintensificationofgeomechanicalprocessesandgeotechnicalparametersoftherocks AT bobront interdependencebetweenintensificationofgeomechanicalprocessesandgeotechnicalparametersoftherocks AT prohoreclv interdependencebetweenintensificationofgeomechanicalprocessesandgeotechnicalparametersoftherocks |
| first_indexed |
2025-11-26T01:42:55Z |
| last_indexed |
2025-11-26T01:42:55Z |
| _version_ |
1850605518079393792 |
| fulltext |
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №129
42
УДК 622.83:622.28
Скипочка С. И., д-р техн. наук, профессор,
Паламарчук Т. А., д-р техн. наук, ст. науч. сотр.,
Бобро Н.Т., магистр,
Прохорец Л. В., канд. техн. наук
(ИГТМ НАН Украины)
ВЛИЯНИЕ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
НА ГЕОТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД
Скіпочка С. І., д-р техн. наук, професор,
Паламарчук Т. А., д-р техн. наук, ст. наук.співроб.,
Бобро Н.Т., магістр,
Прохорец Л. В., канд. техн. наук
(ІГТМ НАН України)
ВПЛИВ ІНТЕНСИФІКАЦІЇ ГЕОМЕХАНІЧНИХ ПРОЦЕСІВ НА
ГЕОТЕХНІЧНІ ПАРАМЕТРИ МАСИВУ ГІРСЬКИХ ПОРІД
Skipochka S.I., D.Sc. (Tech.), Professor,
Palamarchuk T.A., D.Sc. (Tech.), Senior Researcher,
Bobro N.T., M.Sc. (Tech.),
Prohorec L.V., PhD. (Tech.)
(IGTM NAS of Ukraine)
INTERDEPENDENCE BETWEEN INTENSIFICATION OF
GEOMECHANICAL PROCESSES AND GEOTECHNICAL PARAMETERS
OF THE ROCKS
Аннотация. Предмет исследований – геотехнические параметры массива горных пород.
Выполнен анализ исследований, посвященных влиянию интенсификации геомеханических
процессов на геотехнические параметры массива горных пород. На основании выполненных
исследований влияния интенсификации горных работ на функционирование геомеханиче-
ской системы «массив горных пород – крепи и охранные конструкции» установлены сле-
дующие закономерности поведения массива горных пород при возрастании скорости его об-
нажения: в трансверсально-изотропном вязко-упругом трещиноватом массиве горных пород
длина консоли, нависающей над выработанным пространством лавы, прямо пропорциональ-
на ее мощности и модулю упругости пород, обратно пропорциональна глубине проведения
горных работ, вязким свойствам углепородного массива и степени его неоднородности и
возрастает по близкому к линейному закону при увеличении скорости подвигания очистного
забоя; величина критического шага посадки кровли увеличивается с ростом предела прочно-
сти горных пород на растяжение по параболическому закону; приращение нагрузки на штре-
ковую крепь на участке защемления кровли лавы (сопряжении лава-штрек) прямо пропор-
ционально мощности кровли, приращению длины свободно нависающей консоли кровли и
скорости подвигания очистного забоя.
Ключевые слова: интенсификация, геомеханические процессы, геотехнические пара-
метры, массив горных пород.
________________________________________________________________________________
© С.И. Скипочка, Т.А. Паламарчук, Н.Т. Бобро, Л.В. Прохорец, 2016
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №129
43
В настоящее время интерес к вопросам влияния интенсификации горных
работ на напряженно-деформированное состояние углепородного массива не
уменьшается, а наоборот, возрастает. При этом, следует отметить, что при ис-
следованиях этого вопроса по-прежнему применяются как теоретические, так и
экспериментальные методы [1].
Из первой группы в практике геомеханики наибольшее применение нашли
методы, базирующиеся на прямых измерениях напряжений, действующих в
массиве, и деформаций горных пород, а также геофизические методы, основан-
ные на изучении влияния свойств и состояния массива на параметры естествен-
ных или искусственно созданных физических полей.
Так, в работе [2] по геологическим данным, полученным на Яковлевском
месторождении, была разработана пространственная геомеханическая модель.
В ходе анализа напряженно-деформированного состояния были получены кар-
тины распределения горизонтальных напряжений и вертикальных смещений на
границе рудной потолочины и карбоновой толщи. Установлено, что зона очи-
стных работ существенно влияет на распределение напряжений и перемещений
на границе рудной потолочины и карбоновой толщины. По результатам моде-
лирования можно оценить возможность образования вертикальных водопрово-
дящих трещин в рудной потолочине. Приведен сравнительный анализ напря-
женно-деформированного состояния на контуре и в окрестности одиночной
выработки пологого и сводчатого очертаний при упругой и нелинейной диа-
грамме деформирования различных типов горных пород. Кроме того, опреде-
лены параметры напряженно-деформированного состояния подкарьерного мас-
сива Коашвинского месторождения. Проведена оценка влияния карьерной вы-
емки на распределение напряжений и деформаций. Исследование выполнено с
помощью численного моделирования методом конечных элементов.
С помощью использования математического моделирования получено также
решение задачи о напряженном состоянии горных пород, формирующемся в
процессе отработки горизонтально залегающего рудного тела с восходящим
порядком образования закладочного массива. Для учета последовательности
ведения очистных и закладочных работ применен разработанный в ИГД СО
РАН метод, основанный на однократном вычислении матрицы жесткости рас-
четной системы [3]. В работе [4] предложен алгоритм расчета напряженного
состояния кровли в зоне временного опорного давления очистного забоя при
отработке угольных и соляных месторождений. Решение данной задачи осуще-
ствляется также методами математического моделирования, что связано прежде
всего с тем, что крупномасштабные натурные измерения требуют больших за-
трат, и возникают проблемы при их технической реализации. Приведена клас-
сификация особенностей трещиноватых массивов и особенности напряженно-
деформированного состояния массивов каждой группы. Рассмотрен также во-
прос о нагружении, деформировании и разрушении угля в зоне предельного на-
пряженного состояния. При решении задачи, приведенной в работе [5], исполь-
зовалась программа ANSYS. Установлено, что горизонтальные и вертикальные
напряжения и деформации имеют максимальные значения на концах наруше-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №129
44
ния. Однако и напряжения и нарушения зависят от нахождения забоя горных
работ по отношению нарушения.
Методом численного моделирования исследовано напряженное состояние
комплекса очистных выработок рудника «Карнасурт», отрабатывающего мало-
мощные пологопадающие рудные залежи системами с открытым очистным
пространством без обрушения и закладки выработок. Моделирование выполне-
но при гравитационном и гравитационно-тектоническом напряженном состоя-
нии массива. Установлено, что устойчивость большепролетных очистных вы-
работок рудника обеспечивается, главным образом, за счет действия больших
тектонических напряжений субгоризонтального направления [6]. В работе [7]
решается прикладная задача по установлению механизма и закономерностей
изменения напряженно-деформированного состояния массива с учетом взаимо-
действия выработок, использование которых повышает безопасность и эффек-
тивность горных работ. В результате исследования установлены предельные
зоны влияния карьера и подземных выработок в зависимости от глубины гор-
ных разработок и расположения камер, минимальная потолочина, при которой
образуется провал и коэффициент запаса устойчивости. А.Д. Дубиновой вы-
полнено моделирование напряженно-деформированного состояния массива
горных пород вокруг забоя с целью прогноза обрушения основной кровли и ис-
следовано напряженно-деформированное состояние геосреды вокруг очистной
горной выработки при разных скоростях подвигания забоя. Для описания ско-
ростной чувствительности среды использована упруговязкопластическая мо-
дель [8]. В работе [9] проведено аналитическое изучение напряженного состоя-
ния приконтурного массива в условиях комбинированной разработки месторо-
ждений открытым и подземным способами, с выработками различной формы.
Для условий отработки рудных месторождений выполнена разработка мо-
дели для прогноза напряженно-деформированного состояния подработанного
скального массива горных пород [10].
Путем решения объемной задачи теории упругости, построения зон нару-
шения сплошности и на основе специально введенных показателей нарушенно-
сти проведена оценка техногенной нарушенности массива с регулярной проч-
ностной анизотропией, вмещающего сопрягающиеся горизонтальные горные
выработки квадратного поперечного сечения [11].
Показано, что с использованием компьютерной программы FLAC разрабо-
тана трехмерная геологическая модель тоннеля. Результаты вычислений пока-
зали, что напряжения в окружающей скальной породе перераспределяются по-
сле проходки в тоннеле. Отмечается, что концентрация напряжений наблюдает-
ся в зоне основания и свода тоннеля. Пластичная зона массы окружающей
скальной породы возрастает при снижении сцепления, но на нее оказывает не-
большое влияние угол внутреннего трения. Подчеркивается, что знание распре-
деления в породе напряжений и деформаций при разработке полным профилем
поможет прогнозировать напряженно-деформированное состояние породы и
распределение пластичной зоны [12].
Выполнено аналитическое исследование напряженного состояния породно-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №129
45
го массива в окрестности горной выработки, имеющей произвольное попереч-
ное сечение и закрепленной анкерной крепью. Задача решена с учетом срезаю-
щих усилий, возникающих в анкерах [13].
Вторая группа методов базируется на фундаментальных положениях меха-
ники горных пород и заключается в решении систем дифференциальных либо
алгебраических (при использовании численных методов) уравнений при задан-
ных граничных условиях.
Согласно классификации А.А. Кораблева и И.А. Турчанинова, механические
методы разделены на косвенные, активные и пассивные. Они служат для опре-
деления полных и дополнительных напряжений и реализуются на практике в
трех вариантах: метод разгрузки, метод буровых скважин и метод разности
давлений.
Представлены результаты многолетних (1988-2008 гг.) натурных инстру-
ментальных наблюдений за изменениями напряженного состояния тюбинговой
крепи шахтного ствола в процессе ведения горных работ. Выявлены законо-
мерности снижения экстремальных значений замеренных напряжений, обу-
словленные взаимными перемещениями структурных блоков окружающего
массива скальных пород в условиях его запредельного деформирования. Обос-
нованы эффективные методы управления горным давлением при строительстве
выработок в высоконапряженных скальных породных массивах [14].
Для условий рудника «Интернациональный» АК «АЛРОСА» выполнен ана-
лиз формирования напряженно-деформированного состояния в окрестности на-
клонного съезда, расположенного в зоне влияния очистной выемки. Установле-
ны особенности распределения напряжений в приконтурной части съезда в за-
висимости от условий его размещения относительно контура рудной залежи и
развития очистных работ [15].
Выполнена оценка напряженно-деформированного состояния горного мас-
сива при отработке кимберлитовой трубки «Интернациональная» сплошной
слоевой системой разработки с оставлением рудного целика и формированием
закладочного массива – искусственной кровли, под которой ведутся очистные
работы с нисходящим порядком выемки [16]. В работе [17] приведены резуль-
таты исследования влияния горно-геологических и горнотехнических факторов
на устойчивость подготовительных выработок. Выявлены зависимости, оцени-
вающие влияние формы поперечного сечения на зону неупругих деформаций и
предложена методика определения критерия эффективности.
В.В. Башковым с сотрудниками проведены экспериментальные исследова-
ния по оценке геомеханического состояния массива горных пород на Абакан-
ском месторождении при отработке сближенных рудных участков. Установле-
но, что на перераспределение зон концентрации напряжений в массиве оказы-
вает влияние выработанное пространство рядом расположенных участков [18].
Выполнена оценка изменения напряженно-деформированного состояния гор-
ных пород по результатам экспериментальных исследований [19]. Автором ус-
тановлены зависимости и получены корреляционные связи между изменением
напряженно-деформированного состояния массива на различных глубинах и
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №129
46
стадиях отработки опорного блока-целика одновременно на четырех горизон-
тах по простиранию.
Разработана методика исследований геомеханического состояния рудопо-
родного массива в динамике развития очистной выемки богатых медно-
никелевых руд залежи С-1 в особо сложных горно-геологических и горнотех-
нических условиях глубокого рудника «Скалистый» Заполярного филиала ОАО
«ГМК «Норильский никель». Напряженное состояние массива исследовано ме-
тодом дискования керна скважин. Результаты исследований являются основой
для проектирования технологий и направлений ведения очистных работ, а так-
же выполнения профилактических защитных мер при разработке залежей на
больших глубинах в сложных геомеханических условиях [20].
На основе экспериментальных и аналитических исследований выполнен
прогноз напряженно-деформированного состояния горного массива Тишинско-
го месторождения при отработке на глубоких горизонтах. Произведена оценка
состояния основных вскрывающих выработок, расположенных в бортах Ти-
шинского карьера [21].
Изучены влияния различных факторов на изменение напряженно-
деформированное состояние вокруг выработки в зоне влияния лавы при ком-
пьютерном моделировании для условий Донецкого бассейна [22].
Из анализа экспериментальных методов исследований следует, что, с уче-
том неоднозначности трактовки результатов геофизических измерений, для
обеспечения требуемой достоверности необходимо применять комплекс из
двух и более методов с желательным подкреплением достоверности получен-
ных механическими методами результатов.
Известно, что основные проблемы геомеханического характера, возникаю-
щие при высоких скоростях подвигания фронта очистных работ, обусловлены
увеличением длины породной консоли основной кровли, нависающей над вы-
работанным пространством лавы. Из этих соображений считаем необходимым и
достаточным получить аналитические зависимости, связывающие параметры
этой консоли с параметрами лавы и скоростью ее подвигания.
Кроме того, следует учитывать, что массив горных пород представляет со-
бой анизотропную многокомпонентную среду, возникшую в результате много-
образия длительных геологических процессов и нарушенную горными выра-
ботками, вызвавшими перераспределение напряжений, трещинообразование и
расслоение массива. Например, в условиях угольных шахт Донбасса породный
массив представляет собой систему чередующихся слоев, состоящих из пачек
песчаников, глинистых и песчанистых сланцев, известняков и других пород
мощностью от нескольких сантиметров до десятков метров. Поэтому математи-
ческую модель целесообразно представлять в виде трансверсально-изотропной
среды. Это, во-первых, максимально приближает модель к реальным условиям,
во-вторых, закономерности геомеханических процессов, протекающих в слои-
стых толщах, позволяют понять характер изменения этих процессов и в других
типах массивов горных пород.
Основными физическими процессами, сопровождающими проведение очи-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №129
47
стных работ, являются деформации и разрушение кровли, возникновение зон
аномального напряженно-деформированного состояния (зоны опорного давле-
ния, концентрации и рассеивания напряжений над краевыми зонами), а также
восстановление деформаций сжатия в породах подстилающей толщи. Именно с
этих позиций разработана математическая модель геомеханических процессов в
зоне очистных работ при высоких скоростях подвигания лавы, позволившая ус-
тановить закономерности поведения углепородного массива при возрастании
скорости его обнажения.
В частности, получена зависимость изменения длины нависающей консоли
основной кровли от скорости подвигания забоя для случая вязко-упругой среды
i
i
л
i
i
V
f
z
H
h
l
,1)(
)(2
2
0 , (1)
где h – толщина угольного пласта; H – глубина залегания угольного пласта; λ –
коэффициент бокового распора; VЛ – скорость движения очистного забоя;
λ*i –
эффективный модуль упругости трансверсальной вязко-упругой изотропной
среды (вязкость учитывается путем введения интегро-дифференциальных па-
раметров [8]); z, f, ξ – функции параметров среды;
– плотность среды;
21 )1( kk ; k – пористость среды; ρ1 – плотность сухой непористой фазы;
ρ2 – плотность заполнителя [1].
Анализ приведенной зависимости позволяет сделать вывод, что с увеличе-
нием скорости подвигания забоя размер консоли нависающей кровли возрастает
по закону, близкому к линейному (рис. 1).
Рисунок 1 - Характер изменения длины нависающей консоли от скорости подвигания очист-
ного забоя
При этом, чем выше модуль упругости вмещающих пород и ниже степень их
неоднородности и трещиноватости, тем больше длина консоли.
При скорости подвигания очистного забоя, равной нулю, для случая изотроп-
ного массива формула (1)переходит в формулу (2)
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №129
48
2
0
1 H
hE
l , (2)
где Е* – модуль упругости; ν* – коэффициент Пуассона вязко-упругого массива.
Это уравнение имеет вид, аналогичный уравнению, полученному ранее для
изотропной среды. Однако, в данном случае, в указанное уравнение входят эф-
фективные упругие параметры трансверсально-изотропного (слоистого) пород-
ного массива.
После достижения определенных размеров в породах практически любой
категории устойчивости происходит обрушение консоли основной кровли, на-
висающей над выработанной частью лавы. Шаг обрушения этой консоли явля-
ется определяющим параметром при выборе оптимальных скоростей подвига-
ния фронта очистных работ.
В результате теоретических исследований нами установлено, что величина
приращения критического шага посадки кровли изменяется с ростом предела
прочности горных пород по параболическому закону и возрастает с увеличени-
ем угла залегания пласта и скорости подвигания очистного забоя (рис. 2).
Рисунок 2 - Зависимости приращения критического шага посадки от предела прочности
пород кровли на растяжение и скорости подвигания очистного забоя
Возрастание скорости подвигания фронта очистных работ и вызванное этим
увеличение размеров консоли основной кровли, зависающей над выработанным
пространством лавы, ухудшает и условия поддержания выемочных штреков,
особенно в области их сопряжений с лавой.
Для определения величины приращения давления на штрековую крепь в зоне
сопряжения с лавой, вызванного увеличением длины породной консоли, выпол-
нена оценка изменения величины нагрузки на участке ее защемления.
Воспользовавшись допущениями приближенной теории об основных и вто-
ростепенных напряжениях и деформациях, запишем дифференциальное урав-
нение для упругой поверхности изогнутой пластинки в виде [1]:
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №129
49
q
y
u
y
u
x
u
x
uhE П
4
4
2
2
2
2
4
4
2
3
2
)1(12
, (3)
где E* – эффективный модуль Юнга; hП – толщина плиты, соответствующая
мощности основной кровли (hк); * – эффективный коэффициент Пуассона
плиты; u – смещение; q – интенсивность равномерно распределенной нагрузки.
В результате решения поставленной задачи об определении зависимости
приращения нагрузки на участке защемления кровли лавы от мощности кровли
и увеличения длины консоли, получена зависимость, график которой представ-
лен на рис. 3, 4.
Рисунок 3 - Зависимость приращения на-
грузки на участке защемления кровли
лавы от мощности кровли
1 – hк =2 м, 2 – hк = 4 м, 3 – hк = 6 м
Рисунок 4 - Зависимость приращения на-
грузки на участке защемления кровли
лавы от увеличения длины консоли
Таким образом, установлено что:
- в трансверсально-изотропном вязко-упругом трещиноватом массиве гор-
ных пород длина консоли, нависающей над выработанным пространством лавы,
прямо пропорциональна ее мощности и модулю упругости пород, обратно про-
порциональна глубине проведения горных работ, вязким свойствам углепород-
ного массива и степени неоднородности массива и возрастает по близкому к
линейному закону при увеличении скорости подвигания очистного забоя;
- величина критического шага посадки кровли увеличивается с ростом пре-
дела прочности горных пород на растяжение по параболическому закону;
- приращение нагрузки на штрековую крепь на участке защемления кровли
лавы (сопряжении лава-штрек) прямо пропорционально мощности кровли, при-
ращению длины свободно нависающей консоли кровли и скорости подвигания
очистного забоя.
–––––––––––––––––––––––––––––––
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Скипочка, С.И. Элементы геомеханики углепородного массива при высоких скоростях подви-
гания лав / С.И. Скипочка, Б.М. Усаченко, В.И. Куклин. – Днепропетровск: ЧП «Лира ЛТД», 2006. –
248 с.
2. Протосеня, А.Г. Моделирование напряженно-деформированного состояния рудного массива в
зоне влияния очистных работ / А.Г. Протосеня, К.Г. Синякин // Зап. Горн. ин-та. - 2011. – 189. - С.
240-243.
3. Поляков, Д.А. О перераспределении напряжений в породном и закладочном массивах при раз-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №129
50
витии очистных работ / Д.А. Поляков // Геодинамика и напряженное состояние недр Земли: Труды
Всероссийской конференции, посвященной 80-летию академика М.В. Курлени. - Новосибирск: ИГД
СО РАН, 2011. - Т. 1. - С. 505-509.
4. Исследование напряженного состояния кровли в зоне опорного давления при отработке уголь-
ных и соляных месторождений / А.П. Господариков, Л.А. Беспалов, С.В. Васильев, М.А. Зацепин //
Нелинейные проблемы механики и физики деформируемого твердого тела. Труды 4 (Северо-
Западной региональной) Конференции молодых ученых научной школы академика В. В. Новожилова
"Нелинейные проблемы механики и физики деформируемого твердого тела". - СПб: Соло, 2005. -
Вып. 9. - С. 3-9.
5. Wang, Lian-guo. Numerical simulation of coal floor fault activation influenced by mining / Lian-guo
Wang, Xie-xing Miao // J. China Univ. Mining and Technol. Engl. Ed. - 2006. – 16. - N 4. - Р. 385-388.
6. Ловчиков, А.В. Напряженное состояние горных пород вблизи очистных выработок на руднике
«Карнасурт» / А.В. Ловчиков, С.Н. Савченко // Вести МГТУ (Мурманск), 2013. – 16. - №4. - С. 741-
747.
7. Сейтмуратов, А.Ж. Методика расчета напряженно-деформированного состояния горного мас-
сива вокруг открытых и подземных выработок / А.Ж. Сейтмуратов, У. Умбетов, И.У. Махамбаева //
Sci. and world. – 2014. - №3. - Ч. 1. - С. 200-207.
8. Дубинова, А.Д. Численный анализ изменения напряженно-деформированного состояния при
продвижении горной выработки перед обрушением основной кровли / А.Д. Дубинова, И. Ю. Смолин
// Актуальные проблемы современной механики сплошных сред и небесной механики: 2 Всероссий-
ская молодежная научная конференция, посвященная 50-летию физико-технического факультета
Томского государственного университета. – Томск, 2012. - С. 176-179.
9. Раджабов, А.О. Исследование напряженного состояния приконтурного массива в условиях
комбинированной разработки месторождения открыто-подземным способом / А.О. Раджабов,
В.Р. Рахимов // Горн. инф.-анал. бюл. – 2013. - №6. - С. 136-139.
10. Акопян, К.Л. Разработка модели для прогноза напряженно-деформированного состояния под-
работанного скального массива горных пород при разработке рудных месторождений / К.Л. Акопян,
А.С. Панов // 5 Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых
«Молодые – наукам о Земле»: Материалы конференции. - М.: РГГРУ, 2010. - С. 209.
11. Черданцев, Н.В. Геомеханическое состояние анизотропного по прочности массива горных
пород в окрестности сопрягающихся выработок / Н.В. Черданцев, В.Т. Преслер, В. Ю. Изаксон //
Физ.-техн. прол. разраб. полез. ископаемых. – 2010 - №2. - С. 62-68.
12. ZHi-xin, Yan. Напряженно-деформированное состояние горной породы при тоннелепроходке
// Yan ZHi-xin, Guo Bin, Fan Shu-fang, Gao Le // J. Wuhan Univ. Technol. - 2013. – 35. - №2. - Р. 108-112.
13. Влияние скоростей анизотропного массива горных пород со сложной структурой на точность
локации акустической эмиссии / В.И. Мирошников, И.Ю. Рассказов, Б.Г. Саксин, П.В. Аникин //
ГИАБ. - 2010. - № 4. - С. 125-135.
14. Балек, А.Е. Об эффекте улучшения напряженно-деформированного состояния крепи под
влиянием горных работ / А.Е. Балек // Проектирование, строительство и эксплуатация комплексов
подземных сооружений: Труды 3 Международной конференции, Екатеринбург, 19-21 мая, 2010. Ека-
теринбург: УГГГА. – 2010. - С. 163-170.
15. Барышников, В.Д. Особенности формирования напряженно-деформированного состояния
горных выработок в зоне влияния очистных работ / В.Д. Барышников, Л.Н. Гахова // Геодинамика и
напряженное состояние недр Земли: Труды Всероссийской конференции, посвященной 80-летию
академика М.В. Курлени (с участием иностранных ученых), Новосибирск, 3-6 окт., 2011. Т. 1. Ново-
сибирск: ИГД СО РАН. – 2011. - С. 281-285.
16. Айнбиндер, И.И. Геомеханическая оценка напряженно-деформированного состояния отраба-
тываемого массива при выемке запасов в отметках -380/-560 м на руднике «Интернациональный» /
И.И. Айнбиндер, О.В. Овчаренко, П.Г. Пацкевич // ГИАБ. - 2014. - №1. - С. 83-90.
17. Ткачев, В.А. Исследование влияния горно-геологических и горнотехнических факторов на
зону неупругих деформаций подготовительных выработок / В.А. Ткачев, Ю.А. Павлинова, В.Е. Тол-
качев // Перспективы развития Восточного Донбасса: Материалы 4 Международной и 62 Всероссий-
ской научно-практической конференции, Шахты, апрель. 2013. Новочеркасск. - 2013. - С. 39-41.
18. Башков, В.И. Оценка напряженно-деформированного состояния массива горных пород при
отработке блоков в сближенных рудных телах Абаканского месторождения / В.И. Башков,
А.А. Еременко, А.А. Котляров // Горн. инф.-анал. бюл. - 2013. - №8. - С. 5-8.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №129
51
19. Синкевич, Н.И. Методика количественного прогнозирования параметров геомеханических
процессов в массивах горных пород при обратном порядке отработки рудных залежей / Н.И. Синке-
вич // ГИАБ. – 2009. - №12. - С. 17-21.
20. Исследование геомеханического состояния рудопородного массива в поле рудника «Скали-
стый» / В.Н. Карелин, В.П. Марысюк, Ю.Н. Наговицын [и др.]// Горный журнал. – 2010. - №6. - С. 63-
65.
21. Ашихмин, С.Г. Геомеханическая оценка состояния ответственных сооружений Тишинского
рудника при отработке глубоких горизонтов / С.Г. Ашихмин, Д.В. Шустов, А.И. Фандеев // ФТПРПИ.
– 2013. – № 2. – С. 43-52.
22. Касьян, С.И. Влияние факторов на напряженно-деформированное состояние вокруг подгото-
вительной выработки в зоне влияния лавы / С.И. Касьян // Сб. науч. тр. ДонГТУ. – 2014. – Вып. 42. –
С. 75-80.
REFERENCES
1. Skipochka, S.I., Usachenko, B.M. and Kuklin,V. Yu. (2006), Elementy geomechaniki ugleporodnogo
massiva pri vysokikh skorostyakh podviganiya lav [Elements of geomechanics coal rock mass at high ad-
vance rates of lava], PE "Lira Ltd", Dnepropetrovsk, Ukraine.
2. Protosenya, A.G. and Sinyakin, K.G. (2011), “Simulation of stress-strain state of the ore massif in the
zone of influence of clearing works”, Zapiski Gornogo Instituta, no.189, pp. 240-243.
3. Polyakov, D.A. (2011), “About redistribution of stresses in the rock and filling mass with the devel-
opment of sewage treatment works”, Geodinamika i napryazhennoe sostoyanie nedr Zemli: Trudy Vseros-
siyskoy konferentsii, posvyashchennoy 80-letiyu akademika M.V. Kurleni [Geodynamics and stressed state of
the Earth's interior: Proceedings of the All-Russia conference on the 80th anniversary of academician M.V.
Kurleni], Novosibirsk, Russia, T. 1, pp. 505-509.
4. Gospodarikov, A.P., Bespalov, L.A., Vasiliev, S.V. and Zacepin, M.A. (2005), “Investigation of the
state of stress in the roof bearing pressure zone when mining coal and salt deposits”, Nelineynye problem
mechaniki i fiziki deformiruemogo tverdogo tela [Nonlinear problems of mechanics and physics of deforma-
ble solids], 4 (Severo-Zapadnaya regionalnaya) Коnferentsiya molodykh uchenykh nauchnoy shkoly aka-
demika V.V. Novozhilova “Nelineynye problem mechaniki i fiziki deformiruemogo tverdogo tela”. [4
(North-West regional) Conference of Young Scientists of the scientific school of Academician Novozhilov
"Nonlinear problems of mechanics and physics of deformable solids"], St. Petersburg, Russia, vol. 9, pp. 3-9.
5. Wang, Lian-guo and Xie-xing, Miao (2006), “Numerical simulation of coal floor fault activation in-
fluenced by mining”, J. China Univ. Mining and Technol. Engl. Ed., no. 4, pp. 385-388.
6. Lovchikov, A.V. and Savchenko, S.N. (2013), “Stress state of rocks near the water treatment at the
mine workings "Karnasurt”, Vesti MGTU, no. 4, pp. 741-747.
7. Seytmuratov, A.Z., Umbetov, W. and Mahambaeva, I.U. (2014), “The methodology of calculation of
stress-strain state of the rock mass around the open pit and underground workings”, Science and world, no.
3, Part 1, pp. 200-207.
8. Dubinova, A.D. and Smolin, I.Yu. (2012), “Numerical analysis of stress-strain state at moving exca-
vation before the collapse of the main roof”, Aktualnye problem sovremennoy mechaniki sploshnykh sred I
nebesnoy mechaniki: 2 Vserossiyskaya molodezhnaya konferentsiya, posvyashchennaya 50-letiyu fiziko-
tekhnicheskogo fakulteta Tomskogo gosudarstvennogo universiteta [Actual problems of modern continuum
mechanics and celestial mechanics: 2 All-Russian Youth Scientific Conference dedicated to the 50th anni-
versary of the Physical-Technical Faculty of the Tomsk State University]. Tomsk, Russia, pp. 176-179.
9. Radzhabov, S.A. and Rakhimov, V.R. (2013), “Research of the stress condition of marginal rock
massif under the combined development of the field of open-underground way”, Mining informational and
analytical bulletin, no. 6, pp. 136-139.
10. Akopyan, K.L. and Panov, A.S. (2010), “Development of a model for prediction of stress-strain
state to earn a rocky massif of rocks in the development of mineral deposits”, Materialy konferentsii [Confe-
rence Proceedings], 5 Mezhdunarodnaya nauchnaya konferentsiya studentov, aspirantov i molodykh uche-
nykh “Molodye – naukam o Zemle” [5 International scientific conference of students, graduate students and
young scientists "Youth - Geoscience", Moscow, Russia, pp. 209.
11. Cherdantsev, N.V., Presler, V.T. and Isakson, V.Y. (2010), “Geomechanical state of anisotropic
strength of the rock mass in the vicinity of the mating openings”, Fiziko-tehnicheskie problemy razrabotki
poleznykh iskopaemykh, no. 2, pp. 62-68.
12. ZHi-xin, Yan, Guo, Bin, Fan, Shu-fang and Gao, Le (2013), “Stress-strain state of rock at tonnele-
drifting”, J. Wuhan Univ. Technol., 35, no. 2, pp. 108-112.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №129
52
13. Miroshnikov, V.I., Rasskazov, I.Y, Saxin, B.G. and Anikin, P.V. (2010), “The effect of the aniso-
tropic velocity of the rock massif with complex structure on the accuracy of location of acoustic emission”,
Mining informational and analytical bulletin, no 4, pp. 125-135.
14. Balek, A.E. (2010), “The effect of improving the stress-strain state of the lining under the influence
of mining operations”, Trudy 3 Mezhdunarodnoy konferentsii [Proceedings of the 3rd International Confe-
rence], Proektirovanie, stroitelstvo i ekspluatatsiya kompleksov podzemnykh sooruzheniy [Design, construc-
tion and operation of complex underground structures:], Yekaterinburg, 19-21 May, 2010, Yekaterinburg,
Russia, pp. 163-170.
15. Baryshnikov, V.D. and Gakhova, L.N. (2011), “Features of the formation of stress-strained state of
mining in the area of influence of clearing works”, Geodinamika i napryazhennoe sostoyanie nedr Zemli:
Trudy Vserossiyskoy konferentsii, posvyashchennoy 80-letiyu akademika M.V. Kurleni [Geodynamics and
stressed state of the Earth's interior: Proceedings of the All-Russia conference on the 80th anniversary of
academician M.V. Kurleni], Novosibirsk, Russia, October 3-6 2011, T. 1, pp. 281-285.
16. Ainbinder, I.I., Ovcharenko, O.V. and Paskevich, P.G. (2014), “Geomechanical assessment of
stress-strain state are working on an array with a recess stocks elevations -380 / -560 m at the mine "Interna-
tional", Mining informational and analytical bulletin, no. 1, pp. 83-90.
17. Tkachev, V.A., Pavlinova, Y.A. and Tolkachev ,V.E. (2013), “Research of influence of geological
and mining factors in the zone of inelastic deformation of development workings”, Materialy 4 Mezhduna-
rodnoy i 62 Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii [Articles 4 and 62 of the International All-
Russian scientific-practical conference], Perspektivy razvitiya Vostochnogo Donbassa [Prospects of East
Donbass], Novocherkassk, Russia, April 2013, pp. 39-41.
18. Bashkov, V.I. Eremenko, A.A. and Kotlyarov, A.A. (2013), “Evaluation of stress-strain state of the
rock massif in mining blocks in the contiguous ore bodies Abakan deposit”, Mining informational and ana-
lytical bulletin, no. 8, pp. 5-8.
19. Sinkevich, N.I. (2009), “The technique of quantitative forecasting parameters of geomechanical
processes in the rock massif in the reverse order of mining ore deposits”, Mining informational and analyti-
cal bulletin, no. 12, pp. 17-21.
20. Karelin, V.N., Marysyuk, V.P., Nagovicyn, Yu.N., Wilczynski, V.B. and Zvezdkin, V.A. (2010),
“Investigation of geomechanical condition ore and rock array in the field of mine "Skalistyi", Mining Jour-
nal, no. 6, pp. 63-65.
21. Ashihmin, S.G., Shustov, D.V. and Fandeev, A.I. (2013), “Geomechanical assessment of critical fa-
cilities Tishinsk mine in mining deep horizons”, Fiziko-technicheskie problemy razrabotki poleznykh isko-
paemykh, no. 2, pp. 43-52.
22. Kasyan, S. (2014), “Influence factors on the stress-strain state around development working in the
area of lava”, Sbornik nauchnykh trudov DonGTU, vol. 42, pp. 75-80.
–––––––––––––––––––––––––––––––
Об авторах
Скипочка Сергей Иванович, доктор технических наук, профессор, заведующий отделом механи-
ки горных пород, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии
наук Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепр, Украина, skipochka@ukr.net .
Паламарчук Татьяна Андреевна, доктор технических наук, старший научный сотрудник, веду-
щий научный сотрудник в отделе механики горных пород, Институт геотехнической механики им.
Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепр, Украина,
tp208_2008@ukr.net .
Бобро Николай Трофимович, магистр, инженер в отделе механики горных пород, Институт гео-
технической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАН Ук-
раины), Днепр, Украина, office.igtm@nas.gov.ua .
Прохорец Лилия Викторовна, кандидат технических наук, младший научный сотрудник в отде-
ле механики горных пород, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной
академии наук Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепр, Украина, liliya_prohorec@mail.ru .
About the authors
Skipochka Sergei Ivanovich, Doctor of Technical Sciences (D.Sc.), Professor, Head of Rock Mechanics
Department, M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the National Academy of Sciences of
Ukraine (IGTM, NASU), Dnepr, Ukraine, skipochka@ukr.net .
Palamarchuk Tatyana Andreevna, Doctor of Technical Sciences (D.Sc.), Senior Researcher, Principal
Researcher in Rock Mechanics Department, M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the
mailto:skipochka@ukr.net
mailto:tp208_2008@ukr.net
mailto:office.igtm@nas.gov.ua
mailto:liliya_prohorec@mail.ru
mailto:skipochka@ukr.net
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №129
53
National Academy of Sciences of Ukraine (IGTM, NASU), Dnepr, Ukraine,tp208_2008@ukr.net .
Bobro Nicolay Trofimovich, Master of Sciences, engineer in Rock Mechanics Department, M.S. Polya-
kov Institute of Geotechnical Mechanics under the National Academy of Sciences of Ukraine (IGTM,
NASU), Dnepr, Ukraine, office.igtm@nas.gov.ua .
Prokhorets Liliia Victorivna, Candidate of Technical Sciences (Ph.D.), Junior Researcher in Rock Me-
chanics Department, M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the National Academy of
Sciences of Ukraine (IGTM, NASU), Dnepr, Ukraine, liliya_prohorec@mail.ru .
–––––––––––––––––––––––––––––––
Анотація. Предмет досліджень - геотехнічні параметри масиву гірських порід. Виконано
аналіз досліджень, присвячених впливу інтенсифікації геомеханічних процесів на геотехнічні
параметри масиву гірських порід. На підставі виконаних досліджень впливу інтенсифікації
гірничих робіт на функціонування геомеханічної системи "масив гірських порід - кріплення
та охоронні конструкції" встановлені наступні закономірності поводження масиву гірських
порід при зростанні швидкості його оголення: у трансверсально-ізотропному в’язко-
пружному тріщинуватому масиві гірських порід довжина консолі, що нависає над виробле-
ним простором лави, прямо пропорційна її потужності і модулю пружності порід, обернено
пропорційна глибині проведення гірничих робіт, в’язким властивостям вуглепородного ма-
сиву і ступеню його неоднорідності та зростає за близьким до лінійного закону при збіль-
шенні швидкості посування очисного вибою; величина критичного кроку посадки покрівлі
збільшується зі зростанням межі міцності гірських порід на розтягання за параболічним за-
коном; збільшення навантаження на штрекове кріплення на ділянці защемлення покрівлі ла-
ви (спряження лава-штрек) прямо пропорційно потужності покрівлі, збільшенню довжини
вільно нависаючої консолі покрівлі і швидкості посування очисного вибою.
Ключові слова: інтенсифікація, геомеханічні процеси, геотехнічні параметри, масив гір-
ських порід.
Abstract. Subject of this research is geotechnical parameters of the rocks. Different studies of
impact of geomechanical process intensification on the rock geotechnical parameters were ana-
lyzed, and basing on the findings on impact of mining activity intensification on operation of geo-
mechanical system "rocks - supports and safety structures", the following patterns of the rock beha-
vior were established: in transversely isotropic visco-elastic fractured rocks, length of the console
overhanging over the open area of the face is directly proportional to its capacity and rock elasticity
modulus and is inversely proportional to the depth of mining operations, viscous properties of the
coal-rock mass and degree of its heterogeneity, and increases, by close to linearly law, with in-
creased rate of the face advance; value of the caving critical step increases parabolically with the
growing rock tensile strength; road-support increment in the area of the face roof fixation (face-
end) is directly proportional to the roof capacity, length increment of the freely overhanging roof
console and rate of face advance.
Keywords: intensification, geomechanical processes, geotechnical parameters, rock massif.
Статья поступила в редакцию 12.09.2016
Рекомендовано к публикации д-ром технических наук Минеевым С.П.
mailto:office.igtm@nas.gov.ua
mailto:liliya_prohorec@mail.ru
|