Формирование разгруженной зоны в забое горной выработки в зависимости от скорости ее подвигания

В данной работе выполнено математическое и численное моделирование связанных процессов деформирования углепородного массива и фильтрации метана с учетом их взаимного влияния и изменения во времени. Условием связи между геомеханическими и фильтрационными процессами служит зависимость коэффициентов пр...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Геотехнічна механіка
Дата:2018
Автор: Круковская, В.В.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України 2018
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/158659
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Формирование разгруженной зоны в забое горной выработки в зависимости от скорости ее подвигания / В.В. Круковская // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпро: ИГТМ НАНУ, 2018. — Вип. 138. — С. 108-114. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-158659
record_format dspace
spelling Круковская, В.В.
2019-09-11T16:15:26Z
2019-09-11T16:15:26Z
2018
Формирование разгруженной зоны в забое горной выработки в зависимости от скорости ее подвигания / В.В. Круковская // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпро: ИГТМ НАНУ, 2018. — Вип. 138. — С. 108-114. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.
1607-4556
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/158659
622.267.5
В данной работе выполнено математическое и численное моделирование связанных процессов деформирования углепородного массива и фильтрации метана с учетом их взаимного влияния и изменения во времени. Условием связи между геомеханическими и фильтрационными процессами служит зависимость коэффициентов проницаемости от компонент тензора напряжений. Обратная связь реализовывается через учет сил, обусловленных давлением газа, в расчете суммарной силы, действующей на каждую точку твердого тела. Задача решается в упруго-пластической постановке. Для математического описания процесса перехода горных пород в нарушенное состояние применяется условие прочности Кулона-Мора.
У даній роботі виконано математичне та чисельне моделювання зв’язаних процесів деформування вуглепородного масиву і фільтрації метану з урахуванням їх взаємного впливу і зміни в часі. Умовою зв’язку між геомеханічними і фільтраційними процесами служить залежність коефіцієнтів проникності від компонент тензора напружень. Зворотній зв’язок реалізовується через облік сил, обумовлених тиском газу, в розрахунку сумарної сили, що діє на кожну точку твердого тіла. Задача розв’язується в пружно-пластичній постановці. Для математичного опису процесу переходу гірських порід в порушений стан застосовується умова міцності Кулона-Мора.
In this paper, mathematical and numerical simulation of coupled processes of coal-and-rock massif deformation and methane filtration was performed with taking into account their mutual influence and changes on a timeline. Condition for interconnection between geomechanical and filtration processes is dependence between permeability coefficients and stress tensor components. Feedback is realized through forces caused by gas pressure taken into account in calculation of total force acting on each point of the solid. The problem is solved through plasto-elastic condition. The Mohr-Coulomb strength condition is applied for mathematical description of the process of rocks transition into disturbed state.
ru
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
Геотехнічна механіка
Формирование разгруженной зоны в забое горной выработки в зависимости от скорости ее подвигания
Формування розвантаженої зони у вибої гірничої виробки залежно від швидкості її посування
Formation of unloaded zone in the mine face depending on the face advancing rate
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Формирование разгруженной зоны в забое горной выработки в зависимости от скорости ее подвигания
spellingShingle Формирование разгруженной зоны в забое горной выработки в зависимости от скорости ее подвигания
Круковская, В.В.
title_short Формирование разгруженной зоны в забое горной выработки в зависимости от скорости ее подвигания
title_full Формирование разгруженной зоны в забое горной выработки в зависимости от скорости ее подвигания
title_fullStr Формирование разгруженной зоны в забое горной выработки в зависимости от скорости ее подвигания
title_full_unstemmed Формирование разгруженной зоны в забое горной выработки в зависимости от скорости ее подвигания
title_sort формирование разгруженной зоны в забое горной выработки в зависимости от скорости ее подвигания
author Круковская, В.В.
author_facet Круковская, В.В.
publishDate 2018
language Russian
container_title Геотехнічна механіка
publisher Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
format Article
title_alt Формування розвантаженої зони у вибої гірничої виробки залежно від швидкості її посування
Formation of unloaded zone in the mine face depending on the face advancing rate
description В данной работе выполнено математическое и численное моделирование связанных процессов деформирования углепородного массива и фильтрации метана с учетом их взаимного влияния и изменения во времени. Условием связи между геомеханическими и фильтрационными процессами служит зависимость коэффициентов проницаемости от компонент тензора напряжений. Обратная связь реализовывается через учет сил, обусловленных давлением газа, в расчете суммарной силы, действующей на каждую точку твердого тела. Задача решается в упруго-пластической постановке. Для математического описания процесса перехода горных пород в нарушенное состояние применяется условие прочности Кулона-Мора. У даній роботі виконано математичне та чисельне моделювання зв’язаних процесів деформування вуглепородного масиву і фільтрації метану з урахуванням їх взаємного впливу і зміни в часі. Умовою зв’язку між геомеханічними і фільтраційними процесами служить залежність коефіцієнтів проникності від компонент тензора напружень. Зворотній зв’язок реалізовується через облік сил, обумовлених тиском газу, в розрахунку сумарної сили, що діє на кожну точку твердого тіла. Задача розв’язується в пружно-пластичній постановці. Для математичного опису процесу переходу гірських порід в порушений стан застосовується умова міцності Кулона-Мора. In this paper, mathematical and numerical simulation of coupled processes of coal-and-rock massif deformation and methane filtration was performed with taking into account their mutual influence and changes on a timeline. Condition for interconnection between geomechanical and filtration processes is dependence between permeability coefficients and stress tensor components. Feedback is realized through forces caused by gas pressure taken into account in calculation of total force acting on each point of the solid. The problem is solved through plasto-elastic condition. The Mohr-Coulomb strength condition is applied for mathematical description of the process of rocks transition into disturbed state.
issn 1607-4556
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/158659
citation_txt Формирование разгруженной зоны в забое горной выработки в зависимости от скорости ее подвигания / В.В. Круковская // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпро: ИГТМ НАНУ, 2018. — Вип. 138. — С. 108-114. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT krukovskaâvv formirovanierazgružennoizonyvzaboegornoivyrabotkivzavisimostiotskorostieepodviganiâ
AT krukovskaâvv formuvannârozvantaženoízoniuviboígírničoívirobkizaležnovídšvidkostíííposuvannâ
AT krukovskaâvv formationofunloadedzoneintheminefacedependingonthefaceadvancingrate
first_indexed 2025-11-26T14:37:49Z
last_indexed 2025-11-26T14:37:49Z
_version_ 1850624737972060160
fulltext ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2018. № 138 108 УДК 622.267.5 ФОРМИРОВАНИЕ РАЗГРУЖЕННОЙ ЗОНЫ В ЗАБОЕ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СКОРОСТИ ЕЕ ПОДВИГАНИЯ 1Круковская В.В. 1Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины ФОРМУВАННЯ РОЗВАНТАЖЕНОЇ ЗОНИ У ВИБОЇ ГІРНИЧОЇ ВИРОБКИ ЗАЛЕЖНО ВІД ШВИДКОСТІ ЇЇ ПОСУВАННЯ 1Круковська В.В. 1Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України FORMATION OF UNLOADED ZONE IN THE MINE FACE DEPENDING ON THE FACE ADVANCING RATE 1Krukovska V.V. 1Institute of Geotechnical Mechanics named by N. Polyakov of National Academy of Science of Ukraine Аннотация. Как показывает практика, при высоких скоростях подвигания забоев повышается риск возникно- вения внезапных выбросов угля и газа. Выбирая расчетным методом значение скорости подвигания забоя, при которой глубина разгруженной зоны остается на безопасном уровне, можно предотвратить развязывание газодинамических процессов. Поэтому выполнение корректных расчетов с учетом физико-механических свойств пласта и вмещающих пород, параметров выработки, технологии ее проведения имеет большое значение для обеспечения безопасности горных работ. В данной работе выполнено математическое и численное моделирование связанных процессов деформирования углепородного массива и фильтрации метана с учетом их взаимного влияния и изменения во времени. Условием связи между геомеханическими и фильтрационными процессами служит зависимость коэффициентов проницаемости от компонент тензора напряжений. Обратная связь реализовывается через учет сил, обусловленных давлением газа, в расчете суммарной силы, действующей на каждую точку твердого тела. Задача решается в упруго-пластической постановке. Для математического описания процесса перехода горных пород в нарушенное состояние применяется условие прочности Кулона-Мора. С помощью метода конечных элементов решена задача об изменении во времени размеров разгруженной области в забое горной выработки с учетом физико-механических свойств пласта и вмещающих пород, а также параметров выработки. Получены распределения значений геомеханического параметра Q*, характеризующего разнокомпонентность поля напряжений, в различные моменты времени после выемки угля и породы. Определена зависимость изменения глубины разгруженной зоны от скорости подвигания забоя. Показано, что при увеличении скорости проведения выработки с 1 до 8 м/сут глубина разгруженной области в забое выработки сократится в 3,2-3,7 раза. Ключевые слова: деформирование газонасыщенного массива, скорость подвигания забоя, предотвращение газодинамических процессов. Угольная промышленность в современных условиях поставлена перед необходимостью увеличения темпов проведения подготовительных выработок и ведения очистных работ. Как показывает практика, при высоких скоростях по- двигания забоев геомеханические и фильтрационные процессы, происходящие в массиве горных пород, приобретают более резкий динамичный характер, повы- шается риск возникновения внезапных выбросов угля, породы и газа, горных ударов, разломов почвы с выбросом газа и других динамических явлений [1]. При снижении скорости подвигания забоя увеличивается время между циклами выемки породы и угля. За это время приконтурные породы разгружаются от гор- © Круковская В.В., 2018 ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2018. № 138 109 ного давления, призабойная часть угольного пласта дегазируется, значения мо- дулей градиентов напряжений и давления метана падают до безопасных значе- ний. Скорость обнажения поверхности, достаточная для развязывания выброса, также зависит от свойств выбросоопасных пород [2-4]. Для более прочных пород она выше, чем для менее прочных, так как для отделения частиц прочного мате- риала нужны более высокие градиенты давления газа, которые не возникают на обнажённой поверхности при медленном сбросе давления. Релаксация напряже- ний в толще пород происходит с определённой скоростью, определяемой их свойствами [5]. В течение времени выемки угля размеры разгруженной зоны в забое выработки быстро сокращаются, а затем, в течение последующего проме- жутка времени, соответствующего работам по креплению выработки и различ- ным вспомогательным операциям, вновь увеличиваются. Если зона влияния уменьшается до величины, меньшей некоторого критического значения, то ста- новится возможным внезапный выброс [6]. Выбирая расчётным методом значе- ние скорости подвигания забоя, при которой глубина разгруженной зоны оста- ётся на безопасном уровне, можно избежать развязывания газодинамических процессов. Поэтому выполнение корректных расчётов с учётом физико-механи- ческих свойств пласта и вмещающих пород, параметров выработки, технологии её проведения имеют большое значение для повышения точности прогнозирова- ния изменения во времени глубины разгруженной зоны в забое горной выра- ботки. В связи с этим целью данной работы является исследование процесса уве- личения размеров разгруженной области вокруг выработки во времени с помо- щью методов численного моделирования, которое позволяет учитывать все вы- шеперечисленные факторы. Постановка задачи. Рассмотрим газонасыщенный породный массив, вме- щающий горную выработку. Примем гипотезу сплошности, горный массив бу- дем считать однородным в пределах каждого породного слоя, фильтрационный поток – изотермическим, непрерывным. Связанные процессы деформирования углепородного массива и нестацио- нарной фильтрации метана описываются системой уравнений [7]. , ( ) ( )g i ij j i ic u X t P t t σ∂ = + + ∂ ; 2 2 2 2 ( ) 0p p pk q t t x y  ∂ ∂ ∂ + + + = ∂ ∂ ∂  . где сg – коэффициент демпфирования, кг/с/м3; σij,j – производные от компонент тензора напряжений по x, y, МПа/м; Xi(t) – проекции внешних сил, действующих на единицу объёма твёрдого тела, Н/м3; Pi(t) – проекции сил, обусловленных дав- лением газа в трещинно-поровом пространстве, Н/м3; p – давление газа, МПа; k – коэффициенты проницаемости, мДа, k = f(σij) [8, 9]; q(t) – функция газовыделе- ния. Задача решается в упруго-пластической постановке. Для математического описания процесса перехода горных пород в нарушенное состояние применяется условие прочности Кулона-Мора. ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2018. № 138 110 Начальные условия для поставленной задачи: 0 ;yy t Hσ γ = = 0 ;xx t Hσ λγ = = 00t p p = = , где λ – коэффициент бокового распора; H – глубина разработки, м; p0 – давление метана в нетронутом массиве, МПа. Граничные условия: 1 2 0; 0; x y u u Ω Ω = = ( )3 4 0; 0,1МПа, tp p p Ω Ω = = где Ω1 – вертикальные границы внешнего контура; Ω2 – горизонтальные границы внешнего контура; Ω1(t) – изменяющаяся во времени граница области фильтра- ции; Ω4 – внутренний контур (выработка). При решении поставленной задачи с помощью метода конечных элементов [10] на каждой временной итерации получим поля напряжений, зоны неупругих деформаций, поля коэффициентов проницаемости, давления метана и скоростей его фильтрации. Для анализа напряжённо-деформированного состояния пород- ного массива в работе используется параметр 1 3 * ( )Q Hσ σ γ= − , характеризую- щий разнокомпонентность поля напряжений. Рассмотрим случай, когда выработка высотой 3 м проводится по выбросо- опасному угольному пласту мощностью 1,5 м, на глубине 1200 м. Газоносность угля – 20 м3/т. Свойства пород, используемые при расчётах, представлены в табл. 1. Таблица 1 – Свойства вмещающих пород и угля Порода Модуль упру- гости, Е, МПа Коэффициент Пуассона, µ Сцепление, С, МПа Угол внутрен- него трения, ϕ, ° Прочность на рас- тяжение, σp, МПа Аргиллит 104 0,2 3,5 30 2 Уголь 5⋅103 0,2 1,75 30 1 Результаты расчёта. Выполним расчёт напряжённо-деформированного состояния породного массива с газоносным угольным пластом и горной выра- боткой для того, чтобы исследовать процесс увеличения размеров разгруженной области вокруг выработки во времени, после очередного подвигания забоя. Раз- груженной будем считать область массива, в которой параметр Q* > 0,4. В ре- зультате расчётов получим распределение значений параметра Q* на различных временных итерациях. На рис. 1 показан график изменения глубины разгружен- ной зоны в забое выработки. Допустим, что при заданных физико-механических свойствах пород, начальных и граничных условиях через сутки после выемки породы и угля глу- бина разгруженной зоны в забое выработки Lсут достигнет: а) 1,5 м; б) 2,0 м. В рассмотренных случаях 24-м часам будут соответствовать: а) 23 временные ите- рации; б) 46 временных итераций, рис. 1. Изменение контура разгруженной зоны (распределение значений пара- метра Q*) во времени при Lсут = 1,5 м и при Lсут = 2 м показано соответственно на рис. 2 и рис. 3. ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2018. № 138 111 При увеличении ско- рости подвигания забоя уменьшается среднее время tразгр между циклами вы- емки породы и угля, кото- рое необходимо для раз- грузки угольного пласта от горного давления и его де- газации, сокращается глу- бина разгруженной зоны угольного пласта в забое выработки, рис. 4. Результаты расчётов показывают, что при увели- чении скорости проведения выработки с 1 до 8 м/сут глубина разгруженной области в забое выработки со- кратится в 3,2-3,7 раза (при 1,5 м ≤ Lсут ≤ 2,0 м). а) б) в) г) д) а) tразгр = 3 ч.; б) tразгр = 4 ч.; в) tразгр = 6 ч.; г) tразгр = 8 ч.; д) tразгр = 24 ч. Рисунок 2 – Изменение контура разгруженной зоны во времени, Lсут = 1,5 м а) б) в) г) д) а) tразгр = 3 ч.; б) tразгр = 4 ч.; в) tразгр = 6 ч.; г) tразгр = 8 ч.; д) tразгр = 24 ч. Рисунок 3 – Изменение контура разгруженной зоны во времени, Lсут = 2 м Рисунок 1 – Глубина разгруженной зоны на различ- ных временных итерациях Гл уб ин а ра зг ру ж ен но й зо ны , м Временные итерации ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2018. № 138 112 Из графика, приве- дённого на рис. 4, следует: если глубина заходки со- ставляет 0,8 м, то при Lсут = 1,5 м и принятых начальных и граничных условиях максимальная безопасная скорость подви- гания забоя Vmax, при кото- рой вновь образованная по- верхность забоя не выходит за пределы разгруженной области Vmax = 2,7 м/сут, при Lсут = 2,0 м – Vmax = 5,3 м/сут. Выводы. С помощью метода конечных элементов решена задача об измене- нии во времени размеров разгруженной области в забое горной выработки с учётом физико-механических свойств пласта и вмещающих пород, а также параметров выработки. Получены распределения значений геомеханического параметра Q*, характеризующего разнокомпонентность поля напряжений, в различные моменты времени после выемки угля и породы. Определена зависимость изменения глубины разгружен- ной зоны от скорости подвигания забоя. Показано, что при увеличении скорости проведения выработки с 1 до 8 м/сут глубина разгруженной области в забое вы- работки сократится в 3,2-3,7 раза. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 1. Подготовка и разработка высокогазоносных угольных пластов / А.Д. Рубан, В.Б. Артемьев, B.C. Забурдяев и др. – М.: Издательство «Горная книга», 2010. – 500 с. 2. Петухов, И.М. Механизм развязывания и протекания выбросов угля (породы) и газа / И.М. Петухов, А.М. Линьков // Ос- новы теории внезапных выбросов угля, породы и газа: сб. науч. трудов ИГД им. А.А. Скочинского. – М.: Недра, 1978. – С. 62-91. 3. Петухов, И.М. Теоретические основы борьбы с выбросами угля, породы и газа / И.М. Петухов, А.М. Линьков. – Уголь, 1975. – № 9. – С. 9-15. 4. Чеботков, И.П. Выбор рациональной скорости бурения скважин в выбросоопасных пластах / И.П. Чеботков, П.Я. Заста- венко. – Уголь Украины, 1971. – № 7. – С. 44-45. 5. Безопасность ведения горных работ и горноспасательное дело / К.З. Ушаков, Н.О. Каледина, Б.Ф. Кирин и др. – М.: Из- дательство Московского государственного горного университета, 2008. – 487 с. 6. Институт угля Сибирского отделения РАН: Отдельный выпуск Горного информационно-аналитического бюллетеня (научно-технического журнала) Mining Informational And Analytical Bulletin (Scientific And Technical Journal). – M.: Издатель- ство «Горная книга», 2013. – 532 с. 7. Круковская, В.В. Метод расчета параметров связанных процессов деформирования углепородного массива и фильтра- ции метана / В.В. Круковская, Д.А. Круковский / Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. / ИГТМ НАН Украины. – Днепр, 2017. – № 132. – С. 17-26. 8. Круковская, В.В. Моделирование связанных процессов, происходящих в углепородном массиве при ведении горных ра- бот / В.В. Круковская / Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. / ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск, 2015. – № 121. – С. 48-99. 9. Numerical modeling of stress-dependent permeability / M. Bai, F. Meng, D. Elsworth et al.: ISRM International Symposium 36th U.S. Rock Mechanics Symposium / International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 1997. – № 34:3-4. – Р. 2.e1- 2.e14. Рисунок 4 – Изменение глубины разгруженной зоны в забое выработки в зависимости от скорости подвига- ния забоя Гл уб ин а ра зг ру ж ен но й зо ны , м Скорость подвигания забоя, м/сут Lсут=2 м Lсут=1,5 м ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2018. № 138 113 10. Zienkiewicz, O.C. The finite element method / O.C. Zienkiewicz, R.L. Taylor. – Butterworth-Heinemann, 2000. – Т. 1. – 690 p. REFERENCES 1. Ruban, A.D., Artemev, V.B., Zaburdyaev, B.C. et al. (2010) Podgotovka i razrabotka vyisokogazonosnyih ugolnyih plastov [Prep- aration and development of high-gas-bearing coal seams], Publishing house “Mining book”, Moscow, Russia. 2. Petuhov, I.M., Linkov, A.M. (1978) Mehanizm razvyazyivaniya i protekaniya vyibrosov uglya (porodyi) i gaza [Mechanism of start- ing and behavior of coal (rock) and gas outbursts], Osnovyi teorii vnezapnyih vyibrosov uglya, porodyi i gaza: sb. nauch. trudov IGD im. A.A. Skochinskogo, Nedra, Moscow, pp. 62-91, Russia. 3. Petuhov, I.M., Linkov, A.M. (1975) Teoreticheskie osnovyi borbyi s vyibrosami uglya, porodyi i gaza [Theoretical bases of struggle against coal, rock and gas outbursts], Coal, no. 9, pp. 9-15, Russia. 4. 4. Chebotkov, I.P., Zastavenko, P.Ya. (1971) Vyibor ratsionalnoy skorosti bureniya skvazhin v vyibrosoopasnyih plastah [Choos- ing a rational speed of drilling wells in outburst-hazardous layers], Coal of Ukraine, no. 7, pp. 44-45, Ukraine. 5. Ushakov, K.Z., Kaledina, N.O., Kirin, B.F. et al. (2008) Bezopasnost vedeniya gornyih rabot i gornospasatelnoe delo [Safety of mining and mine rescue], Publishing house of the Moscow State Mining University, Moscow, Russia. 6. Mining Informational And Analytical Bulletin (2013), Publishing house "Mining book", Moscow, Russia. 7. Krukovska, V.V., Krukovskyi, D.O. (2017) Metod rascheta parametrov svyazannyih protsessov deformirovaniya ugleporodnogo massiva i filtratsii metana [Method of calculation parameters of coupled processes of coal-rock massif deformation and methane filtration], Geotechnical Mechanics, Dnipropetrovsk, no. 132, pp. 17-26, Ukraine. 8. Krukovskaya, V.V. (2015) Modelirovanie svyazannyih protsessov, proishodyaschih v ugleporodnom massive pri vedenii gornyih rabot [Simulation of coupled processes that occur in coal-rock massif during mining operations], Geotechnical Mechanics, Dnipropetrovsk, no. 121, pp.48-99, Ukraine. 9. Bai, M., Meng, F., Elsworth, D. et al. (1997) Numerical modeling of stress-dependent permeability, ISRM International Symposium 36th U.S. Rock Mechanics Symposium, International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, no. 34:3-4, pp. 2.e1-2.e14. 10. Zienkiewicz, O.C., Taylor, R.L. (2000) The finite element method, Butterworth-Heinemann. Про авторів Круковская Виктория Викторовна, доктор технических наук, старший научный сотрудник, старший научный сотруд- ник отдела управления динамическими проявлениями горного давления, Институт геотехнической механики им. Н.С. Поля- кова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАНУ), Днепр, Украина, igtm@ukr.net About the authors Krukovska Victoriya Victorivna, Doctor of Technical Sciences (D. Sc), Senior Researcher, Senior Researcher in Department of Control of Dynamic Demonstrations of Rock Pressure, Institute of Geotechnical Mechanics named by N. Polyakov of National Acad- emy of Science of Ukraine (IGTM NASU), Dnipro, Ukraine, igtm@ukr.net Анотація. Як показує практика, при високих швидкостях посування вибоїв підвищується ризик виникнення раптових викидів вугілля і газу. Вибираючи розрахунковим методом значення швидкості посування вибою, при якій глибина розвантаженої зони залишається на безпечному рівні, можна запобігти розв’язуванню газодинамічних про- цесів. Тому виконання коректних розрахунків з урахуванням фізико-механічних властивостей пласта і вміщуючих порід, параметрів виробки, технології її проведення має велике значення для забезпечення безпеки гірничих робіт. У даній роботі виконано математичне та чисельне моделювання зв’язаних процесів деформування вуглепо- родного масиву і фільтрації метану з урахуванням їх взаємного впливу і зміни в часі. Умовою зв’язку між геомеха- нічними і фільтраційними процесами служить залежність коефіцієнтів проникності від компонент тензора напру- жень. Зворотній зв’язок реалізовується через облік сил, обумовлених тиском газу, в розрахунку сумарної сили, що діє на кожну точку твердого тіла. Задача розв’язується в пружно-пластичній постановці. Для математичного опису процесу переходу гірських порід в порушений стан застосовується умова міцності Кулона-Мора. За допомогою методу скінченних елементів розв’язано задачу про зміну в часі розмірів розвантаженої області у вибої гірничої виробки з урахуванням фізико-механічних властивостей пласта і вміщуючих порід, а також пара- метрів виробки. Отримано розподіли значень геомеханічного параметра Q*, що характеризує різнокомпонентність поля напружень, в різні моменти часу після виїмки вугілля і породи. Визначено залежність зміни глибини разгру- женной зони від швидкості посування вибою. Показано, що при збільшенні швидкості проведення виробки з 1 до 8 м/сут глибина розвантаженої області у вибої виробки скоротиться в 3,2-3,7 рази. Ключові слова: деформування газонасиченого масиву, швидкість посування вибою, запобігання газодина- мічних процесів. Abstract. As practice shows, risk of sudden coal and gas outbursts increases at high rate of the face advancing. It is possible to prevent gas dynamic processes if to choose by calculation method such rate of advancing, at which depth of unloaded zone remains at a safe level. Therefore, performing of correct calculations with taking into account coal-and- rock physical and mechanical properties, parameters of mine tunnel and technology of mining is of great importance. In this paper, mathematical and numerical simulation of coupled processes of coal-and-rock massif deformation and methane filtration was performed with taking into account their mutual influence and changes on a timeline. Condition for interconnection between geomechanical and filtration processes is dependence between permeability coefficients and ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2018. № 138 114 stress tensor components. Feedback is realized through forces caused by gas pressure taken into account in calculation of total force acting on each point of the solid. The problem is solved through plasto-elastic condition. The Mohr-Coulomb strength condition is applied for mathematical description of the process of rocks transition into disturbed state. The problem of dimensions of unloaded region changing on a timeline in the mine face was solved by the finite element method, which took into account physical and mechanical properties of the coal-rock mass and parameters of the mine working. Distribution of values of geomechanical parameter Q*, which characterizes the stress field, at various time points after coal-and-rock extraction were obtained. Dependence of unloaded zone depth on the rate of the face advancing was determined. It is shown that with increase of advancing rate from 1 m/day up to 8 m/day depth of the unloaded area in the mine face is reduced by 3,2-3,7 times. Keywords: deformation of the gas-saturated massif, rate of the face advancing, prevention of gas dynamic processes. Статья поступила в редакцию 02.02.2018 Рекомендовано к печати д-ром техн. наук С.П. Минеевым sb138.pdf УДК 678.4:539.3 Некоторые проблемы расчета и экспериментальных исследований эластомерных блоков для вибросейсмозащиты зданий и сооружений 1Булат А.Ф., 2Кобец А.С., 1Дырда В.И., 1Лисица Н.И., 3Козуб Ю.Г., 4Гребенюк С.Н., 5Немченко В.В. 1Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины, 2Днепровский аграрно-экономический университет, 3Луганский национальный университет им. Тараса Шевченко, 4Запорожский национальный университет, 5ООО «Монодит» Деякі проблеми розрахунку та експериментальних досліджень еластомерних блоків для вібросейсмозахисту будівель і споруд 1Булат А.Ф., 2Кобець А.С., 1Дирда В.І., 1Лисиця М.І., 3Козуб Ю.Г., 4Гребенюк С.М., 5Нємченко В.В. 1Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України, 2Діпровський аграрно-економічний університет, 3Луганський національний університет ім. Тараса Шевченка, 4Запорізький національний університет, 5ВАТ «Монодит» Some problems of calculation and experimental studies of elastomeric blocks for vibroseismic protection of buildings and structures 1Bulat A.F., 2Kobets A.S., 1Dyrda V.I., 1Lisitsa N.I., 3Kozub Yu.G., 4Grebenyuk S.N., 5Nemchenko V.V. 1Institute of Geotechnical Mechanics named by N. Polyakov of National Academy of Science of Ukraine, 2Dnipro State Agrarian and Economic University, 3Luhansk Taras Shevchenko National University, 4Zaporizhzhya National University, 5“Monodit” LLC Список литературы References Об авторах About the authors УДК 621.002.5-752 Разработка и создание вибрационной техники с применением эластомеров для добычи, переработки и обогащения минерального сырья 1Булат А.Ф., 1Дырда В.И., 2Пухальский В.Н., 1Лисица Н.И. 1Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины, 2Государственное предприятие «ВостГОК» Розробка та створення вібраційної техніки з використанням еластомерів для видобутку, переробки і збагачення мінеральної сировини 1Булат А.Ф., 1Дирда В.І., 2Пухальський В.Н., 1Лисиця М.І. 1Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України, 2Державне підприємство «СхідГЗК» Designing and creation of vibratory equipment with elastomers for mineral mining, processing and dressing 1Bulat A.F., 1Dyrda V.I., 2Puhalskiy V.N., 1Lisitsa N.I. 1Institute of Geotechnical Mechanics named by N. Polyakov of National Academy of Science of Ukraine, 2Western Mining and Processing Plant 1 Актуальность работы 2 Сущность исследований и их новизна 3 Практическая значимость работы 4 Внедрение результатов работы в промышленность Разработка и внедрение ресурсо- и энергосберегающих технологий для добычи, переработки и обогащения минерального сырья Список литературы References Об авторах About the authors УДК 622.012.2.013.3 (477) Обоснование целесообразности ускоренного развития государственных шахт Украины 1Булат А.Ф., 1Шейко А.В., 1Софийский К.К., 1Бунько Т.В. 1Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины Обґрунтування доцільності прискореного розвитку державних шахт України 1Булат А.Ф., 1Шейко А.В., 1Софійський К.К., 1Бунько Т.В. 1Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України Grounds for more rapid development of Ukrainian state mines 1Bulat A.F., 1Sheiko A.V., 1Sofiyskiy K.K., 1Bunko T.V. 1Institute of Geotechnical Mechanics named by N. Polyakov of National Academy of Science of Ukraine Выводы Список литературы References Про авторів About the authors УДК 622.267.5 Некоторые вопросы безвзывного проведения выработок по выбросоопасным породам 1Минеев С.П. 1Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины Деякі питання безвибухового проведення виробок по викидонебезпечних породах 1Мінєєв С.П. 1Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України Some issues on blast-free mining of prone-to-outburst rocks 1Mineev S.P. 1Institute of Geotechnical Mechanics named by N. Polyakov of National Academy of Science of Ukraine 1. Основные положения концепции развития и затухания выбросов породы и газа 2. Концепция управляемого высвобождения энергии горного массива 3. Проведение стволов проходческими комбайнами 4. Безвзрывное проведение горизонтальных выработок 5. Безвзрывное проведение тоннелей по выбросоопасным породам 7. Физические основы связи параметров акустического сигнала с состоянием породного массива 8 Акустический способ контроля выбросоопасности породного массива при комбайновом проведении выработок Список литературы References Об авторах About the authors УДК 533.6.011: 533.583.2 Некоторые закономерности перемещения метана по фракталам угольного вещества 1Васильковский В.А., 2Минеев С.П. 1Институт физики горных процессов НАН Украины, 2Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины Деякі закономірності переміщення метану по фракталам вугільної речовини 1Васильковський В.О., 2Мінєєв С.П. 1Інститут фізики гірничих процесів НАН України, 2Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України Some regularities of methane drifting in fractals of coal matter 1Vasilkovsky V.A., 2Mineev S.P. 1Institute for Physics of Mining Processes of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2Institute of Geotechnical Mechanics named by N. Polyakov of National Academy of Science of Ukraine Метод анализа кинетики десорбции и выбор интерполяционной функции Экспериментальная часть Обсуждение экспериментальных результатов Список литературы References Об авторах About the authors УДК 622.267.5 Формирование разгруженной зоны в забое горной выработки в зависимости от скорости ее подвигания 1Круковская В.В. 1Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины Формування розвантаженої зони у вибої гірничої виробки залежно від швидкості її посування 1Круковська В.В. 1Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України Formation of unloaded zone in the mine face depending on the face advancing rate 1Krukovska V.V. 1Institute of Geotechnical Mechanics named by N. Polyakov of National Academy of Science of Ukraine Список літератури References Про авторів About the authors УДК 622.817 (571.17) Вопросы предупреждения аварий, связанных со взрывами метана в угольных шахтах 1Минеев С.П. 1Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины Питання попередження аварій, пов’язаних з вибухами метану у вугільних шахтах 1Мінєєв С.П. 1Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України On the issue of prevention of accidents caused by methane explosions in coal mines 1Mineev S.P. 1Institute of Geotechnical Mechanics named by N. Polyakov of National Academy of Science of Ukraine Список литературы References Об авторе About the author УДК 622.812.2:622.817 О взрыве метана на шахте «Новодонецкая» 1Минеев С.П. 1Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины Про вибух метану на шахті «Новодонецька» 1Мінєєв С.П. 1Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України About the methane explosion in the Novodonetskaya mine 1Mineev S.P. 1Institute of Geotechnical Mechanics named by N. Polyakov of National Academy of Science of Ukraine Выводы Список лиитературы References Об авторах About the authors УДК 678.4.06:621.81 Некоторые особенности экспериментальных исследований резиновых футеровок тяжёлых машин в экстремальных условиях 1Дырда В.И., 1Лисица Н.И., 1Калганков Е.В., 1Цаниди И.Н., 1Черний А.А., 1Агальцов Г.Н. 1Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины Деякі особливості експериментальних досліджень гумових футерівок важких машин в екстремальних умовах 1Дирда В.І., 1Лисиця М.І., 1Калганков Є.В., 1Цаніді І.М., 1Черній О.А., 1Агальцов Г.М. 1Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України Some peculiarities of experimental studies of rubber lining in heavy-duty machines 1Dyrda V.I., 1Lisitsa N.I., 1Kalgankov Ye.V., 1Tsanidy I.N., 1Cherniy A.А., 1Agaltsov G.N. 1Institute of Geotechnical Mechanics named by N. Polyakov of National Academy of Science of Ukraine 1. Экспериментальные исследования теплового излучения в резиновых футеровках при абразивном износе и ударных нагрузках 2. Экспериментальные исследования резиновой футеровки в условиях воздействия агрессивных сред 3. Экспериментальные исследования резин с добавками фуллерена С60 4. Экспериментальные исследования эффектов старения резиновых футеровок при их длительной эксплуатации 5. Экспериментальные исследования износостойкости резин Список литературы References Об авторах About the authors УДК 622.73:621,926.002.75 Особливості розрахунків гумометалевих елементів з урахуванням ефекту об’ємного стиску 1Дирда В.І., 1Калганков Є.В., 1Цаніді І.М., 1Черній О.А., 2Толстенко О.В., 2Деркач О.Д., 2Кабат О.С. 1Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України, 2Дніпровський державний аграрно-економічний університет Особенности расчётов резинометаллических элементов с учётом эффекта объёмного сжатия 1Дырда В.И., 1Калганков Е.В., 1Цаниди И.Н., 1Черний А.А., 2Толстенко А.В., 2Деркач О.Д., 2Кабат О.С. 1Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины, 2Днепровский аграрно-экономический университет Specificity of rubber-metal elements calculation with taking into account effect of bulk compression 1Dyrda V.I., 1Kalgankov Ye.V., 1Tsanidy I.N., 1Cherniy A.А., 2Tolstenko A.V., 2Derkach O.D., 2Kabat O.S. 1Institute of Geotechnical Mechanics named by N. Polyakov of National Academy of Science of Ukraine, 2Dnipro State Agrarian and Economic University Список літератури References Про авторів About the authors УДК 678.4:539.3 Резиновые элементы для защиты машин от вибрации и производственного шума 1Лисица Н.И., 1Твердохлеб Т.Е., 1Заболотная Е.Ю., 2Лисица Н.Н., 3Толстенко А.В. 1Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины, 2Днипровский национальный университет им. О. Гончара, Днипровский аграрно-экономический университет Гумові елементи для захисту машин від вібрації і виробничого шуму 1Лисиця М.І., 1Твердохліб Т.О., 1Заболотна О.Ю., 2Лисиця Н.М., 3Толстенко О.В. 1Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України, 2Дніпровський національний університет ім. О. Гончара, 3Діпровський аграрно-економічний університет Rubber elements for protecting machines against vibration and in-plant noise 1Lisitsa N.I., 1Tverdokhleb T.Ye., 1Zabolotnaya E.Yu., 2Lisitsa N.N., 3Tolstenko A.V. 1Institute of Geotechnical Mechanics named by N. Polyakov of National Academy of Science of Ukraine, 2Oles Honchar Dnipro National University, 3Dnipro State Agrarian and Economic University 1. Виброизоляция вентиляторов во взрывозащищённом исполнении 2. Виброизоляция вибрационных грохотов Выводы Список литературы References Об авторах About the authors УДК 678.4.06 Охрана труда в контексте защиты тяжелых машин и сооружений от промышленных вибраций 1Дырда В.И., 1Агальцов Г.Н., 2Толстенко А.В., 3Лисица Н.Н., 1Новикова А.В. 1Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины, 2Днипровский государственный аграрно-экономический университет, 3Днипровский национальный университет им. О. Гончара Охорона праці в контексті захисту важких машин і споруд від промислових вібрацій 1Дирда В.І., 1Агальцов Г.М., 2Толстенко О.В., 3Лисиця Н.М., 1Новікова А.В. 1Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України, 2Дніпровський державний аграрно-економічний університет, 3Дніпровський національний університет ім. О. Гончара Labor protection in the context of isolation of heavy machinery and structures from industrial vibration 1Dyrda V.I., 1Agaltsov G.N., 2Tolstenko A.V., 3Lisitsa N.N., 1Novikova A.V. 1Institute of Geotechnical Mechanics named by N. Polyakov of National Academy of Science of Ukraine, 2Dnipro State Agrarian and Economic University, 3Oles Honchar Dnipro National University Введение Защита тяжёлых машин и операторов от вибрации и шума Вынужденные колебания тяжёлых машин с системой виброизоляции Список литературы References Об авторах About the authors УДК 622.724; 622.76 К вопросу о техногенной повреждаемости алмазов 1Монастырский В.Ф. 1Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины До питання про техногенну ушкодженність алмазів 1Монастирський В.Ф. 1Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України On the issue of man-caused damageability of diamond 1Monastyrsky V.F. 1Institute of Geotechnical Mechanics named by N. Polyakov of National Academy of Science of Ukraine Список литературы References Об авторах About the authors УДК 539.3 Напружено-деформований стан гумових та гумовокордних віброізоляторів в умовах температурного та нелінійного деформування 1Клименко М.І., 1Гребенюк С.М., 1Богуславська А.М., 1Гаценко А.В. 1Запорізький національний університет Напряженно-деформированное состояние резиновых и резинокордных виброизоляторов в условиях температурного и нелинейного деформирования 1Клименко М.И., 1Гребенюк С.Н., 1Богуславская А.М., 1Гаценко А.В. 1Запорожский национальный университет Stress-strained state of rubber and rubber-cord vibroinsulators under condition of temperature and nonlinear deformation 1Klymenko M.I., 1Grebenyuk S.M., 1Boguslavska A.M., 1Hatsenko A.V. 1Zaporizhzhya National University Список литературы References Про авторів About the authors УДК 539.3 Динамика вибрационных машин с учётом развивающейся в упругих звеньях повреждённости 1Кобец А.С., 2Дырда В.И., 1Сокол С.П., 2Черний А.А., 1Овчаренко Ю.Н. 1Днепровский аграрно-экономический университет, 2Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины Динаміка вібраційних машин з урахуванням пошкодженості що розвивається в пружних ланках 1Кобець А.С., 2Дирда В.І., 1Сокол С.П., 2Черній О.А., 1Овчаренко Ю.М. 1Діпровський аграрно-економічний університет, 2Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України Studying of vibration machine dynamics with taking into account damages in the elastic linkages 1Kobets A.S., 2Dyrda V.I., 1Sokol S.P., 2Cherniy A.A., 1Ovcharenko Yu.N. 1Dnipro State Agrarian and Economic University, 2Institute of Geotechnical Mechanics named by N. Polyakov of National Academy of Science of Ukraine Список литературы References Об авторах About the authors УДК 622.831: 622.537.86 Влияние фильтрации газа на эволюцию магистральной трещины при стационарном подвигании забоя 1Фельдман Э.П., 1Калугина Н.А., 1Чеснокова О.В. 1Институт физики горных процессов НАН Украины Вплив фільтрації газу на еволюцію магістральної тріщини при стаціонарному посуванні вибою 1Фельдман Е.П., 1Калугіна Н.О., 1Чеснокова О.В. 1Інститут фізики гірничих процесів НАН України Influence of gas filtration on main crack development during stationary face drivage 1Feldman E.P., 1Kalugina N.O., 1Chesnokova O.V. 1Institute for Physics of Mining Processes of the National Academy of Sciences of Ukraine Список литературы References Об авторах About the authors УДК 622.647.2 Математична модель кручення лінійної ділянки трубчастого конвеєра 1Кірія Р.В., 1Ларіонов Г.І., 1Ларіонов М.Г. 1Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України Математическая модель кручения линейной части трубчатого конвейера 1Кирия Р.В., 1Ларионов Г.И., 1Ларионов Н.Г. 1Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины Mathematic model of the belt linear sector twisting in tubular conveyor 1Kiriya R.V., 1Larionov G.I., 1Larionov M.G. 1Institute of Geotechnical Mechanics named by N. Polyakov of National Academy of Science of Ukraine Список литературы REFERENCES Про авторів About the authors УДК 539.3 Фрактальный подход к механике разрушения твердых тел 1Щелокова М.А., 2Слободян С.Б., 3Дырда В.И. 1Запорожский национальный технический университет, 2Подольский государственный аграрно-технический университет, 3Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины Фрактальний підхід до механіки руйнування твердих тіл 1Щолокова М.О., 2Слободян С.Б., 3Дирда В.І. 1Запорізький національний технічний університет, 2Подільський державний аграрно-технічний університет, 3Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України Fractal approach to solid fracture mechanics 1Schelokova M.A., 2Slobodian S.B., 3Dyrda V.I. 1Zaporozhye National Technical University, 2State Agrarian and Engineering University in Podilya, 3Institute of Geotechnical Mechanics named by N. Polyakov of National Academy of Science of Ukraine Основные представления о механизмах разрушения твёрдых тел Общая схема фрактального подхода Обобщённая фрактальная модель реальной трещины в твёрдом теле Фрактальная модель реальной трещины Влияние показателя фрактальной размерности трещины на величину коэффициента интенсивности напряжений Построение оценки «длины» шероховатого контура Приложение теории интегро-дифференциального исчисления дробного порядка к математическому описанию синергетической модели фрактальной трещины Сравнительный анализ разработанного фрактального подхода Фрактальное обобщение энергетической концепции разрушения твёрдых тел Список литературы References Об авторах About the authors UDC 631.3-1/-9 Upgrading of machines for surface tillage (for cultivators) 1Derkach O.D., 1Makarenko D.O., 1Litvintseva Yu.O., 1Derkach V.D. 1Dnipro State Agrarian and Economic University Підвищення технічного рівня машин для поверхневої обробки грунту (на прикладі культиваторів) 1Деркач О.Д., 1Макаренко Д.О., 1Литвинцева Ю.О., 1Деркач В.Д. 1Дніпровський державний аграрно-економічний університет Повышение технического уровня машин для поверхностной обработки почвы (на примере культиваторов) 1Деркач А.Д., 1Макаренко Д.А., 1Литвинцева Ю.О., 1Деркач В.Д. 1Днепровский государственный аграрно-экономический университет 1. Introduction. Literature Review. 2. Materials andMethods Methot of research of relativeabrasive stability of materials Methods of determination of tribotechnical characteristics and properties of elements of movable connections. Thermal treatment method for protection against environmental impact. 3. Results and Discussion 4. Conclusion Список литературы References Про авторів About the authors