Напряженно-деформированное состояние предохранительных целиков в лавах
В статті вирішена гранична задача оцінки напружено-деформаного стану запобіжних ціликів у лавах положистих пластів для гірничо-геологічних умов шахт ДП “Ровенькиантрацит”. На цій основі визначені необхідні розміри ціликів, що забезпечують максимальну стійкість прилеглих підготовчих виробок. The stre...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Геотехническая механика |
|---|---|
| Datum: | 2007 |
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С.Полякова НАН України
2007
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/31446 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Напряженно-деформированное состояние предохранительных целиков в лавах / Ю.Е. Зюков // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2007. — Вип. 73. — С. 171-175. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860092224247693312 |
|---|---|
| author | Зюков, Ю.Е. |
| author_facet | Зюков, Ю.Е. |
| citation_txt | Напряженно-деформированное состояние предохранительных целиков в лавах / Ю.Е. Зюков // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2007. — Вип. 73. — С. 171-175. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехническая механика |
| description | В статті вирішена гранична задача оцінки напружено-деформаного стану запобіжних ціликів у лавах положистих пластів для гірничо-геологічних умов шахт ДП “Ровенькиантрацит”. На цій основі визначені необхідні розміри ціликів, що забезпечують максимальну стійкість прилеглих підготовчих виробок.
The stress strein state estimation of protective pillars has been done in this paper for geological condition of “Rovenkiantratsit” mine company. The requirement sizes of pillars are defined on this base to provide the stability of development workings.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:24:04Z |
| format | Article |
| fulltext |
"Геотехническая механика" 171
6. Применение специальных способов строительства при возведении высоконагруженных комбинирован-
ных охранных систем// Межведомственный сборник научных трудов “Геотехническая механика”, №68, - Днеп-
ропетровск, 2007. С285-291.
УДК 622.831+622.224
Зюков Ю.Е., горный инженер ДП «Ровенькиантрацит»
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ
СОСТОЯНИЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ ЦЕЛИКОВ В ЛАВАХ
В статті вирішена гранична задача оцінки напружено-деформаного стану запобіжних ці-
ликів у лавах положистих пластів для гірничо-геологічних умов шахт ДП “Ровенькиантра-
цит”. На цій основі визначені необхідні розміри ціликів, що забезпечують максимальну стій-
кість прилеглих підготовчих виробок.
THE STRESS SREIN STATE OF PROTECTIVE
PILLARS IN LONGWALLS
The stress strein state estimation of protective pillars has been done in this paper for geological
condition of “Rovenkiantratsit” mine company. The requirement sizes of pillars are defined on this
base to provide the stability of development workings.
Введение. Экономически целесообразная разработка пластов угля длинны-
ми очистными забоями предполагает, с одной стороны, уменьшение потерь в
целиках, а с другой, обеспечение устойчивости подготовительных выработок.
Математическое моделирование такого сложного с точки зрения структуры и
геометрии объекта возможно только с привлечением численных методов. Ниже
изложено решение предельной упругой задачи методом конечных элементов
применительно к горно-геологическим условиям ГП «Ровенькиантрацит».
Обоснование физической модели объекта и методики численного моделиро-
вания. Лава с примыкающими к ней подготовительными выработками и цели-
ками, с физической точки зрения, представляет собой горизонтально прерыви-
стую цепочку вырезов в весомом неоднородном породном массиве (рис. 1).
Часть породного массива, находящаяся вне зоны влияния лавы заменена
равномерно распределенной нагрузкой с интенсивностью Hγ по вертикали и
Hλγ по горизонтали. Здесь λ X коэффициент бокового распора:
µ
µλ
−
=
1
( µ -
коэффициент Пуассона). Снизу перемещения в вертикальном направлении рав-
ны нулю. Горизонтальные перемещения по боковым граням модели также при-
няты равными нулю. Породный массив является неоднородным в вертикальном
направлении в соответствии со стратиграфической колонкой. Каждый слой
имеет свою мощность и физико-механические характеристики.
172 Выпуск № 73
1 – лава, 2 – охранные конструкции (целики), 3 – выработки
Рис. 1. – Основная расчетная схема к решению задачи:
Расчетная схема симметрична относительно вертикальной оси.
Переменными величинами в ходе численного эксперимента являются ши-
рина целика - а и длина лавы L .
Ширина целика изменяется в ходе численного эксперимента в пределах от
60 до 8 м. Всего рассматриваются 6 вариантов (60, 40, 32, 24, 16, 8 м), при этом
соблюдается следующее условие:
constLa =+ . (1)
В ходе эксперимента устанавливаются в центре каждого конечного элемента
компоненты напряжений, деформаций, перемещений и эквивалентные напря-
жения.
Эквивалентные напряжения определяются на основании формулы
Л.Я. Парчевского-А.Н. Шашенко [1]. Здесь iσ X компоненты нормальных на-
пряжений, ψ X коэффициент хрупкости (
c
p
R
R
=ψ ), cR и pR X пределы проч-
ности на одноосное сжатие и растяжение; ck – коэффициент структурного ос-
лабления.
( )( ) ( ) ( ) ( )
cce kR≤
−++−++−
=
ψ
σσψσσψσσψ
σ
2
411 2
31
2
31
2
31
. (2)
1
2 2
3 3
"Геотехническая механика" 173
Величина коэффициента структурного ослабления для каждой литологиче-
ской разности определяется по формуле [2]:
( )[ ]ηη 25,0exp5,01 −−=ck , (3)
где η – коэффициент вариации прочности породного массива, определяемый
по формуле:
( ) ,112
0
0 −++= ηη
Т
Т
l
ll
(4)
где lТ – среднее расстояние между трещинами; l0 – характерный размер стан-
дартного породного образца; η0 – коэффициент вариации результатов лабора-
торных испытаний породных образцов.
Конечные элементы, в которых выполняются условия
cce kR≥σ , (5)
считаются разрушенными. Их совокупность образует области неупругих
деформаций, размеры которых подлежат анализу.
Анализ результатов численного моделирования. Все расчеты выполня-
лись с помощью программных продуктов, разработанных на кафедре строи-
тельства и геомеханики НГУ. Применение основной программы позволяет
сформировать базы данных численных значений компонентов напряжений, пе-
ремещений и деформаций. Вспомогательная программа для каждого элемента
рассчитывает величину эквивалентных напряжений и коэффициент запаса
прочности. В ходе эксперимента оцениваются изменения эквивалентных на-
пряжений в окрестности рассматриваемых выработок по мере уменьшения це-
лика от 60 до 8 м и роста длины лавы от 206 до 250 м.
Вычисления показали, что при больших размерах целика ближе к его центру
формируется ядро уплотнения, служащее концентратором напряжений. С
уменьшением ширины целика ядро смещается к его левому краю и уменьшает-
ся в размерах, а при ширине целика, равной 8 м исчезает вовсе.
При этом разрушенное тело целика играет роль податливой опоры. Как сле-
дует из результатов натурных наблюдений, устойчивость подготовительных
выработок также изменяется по некоторому нелинейному закону. Она является
максимальной при ширине целика равной 8 м и составляет 0,85. Начиная с ши-
рины целика 40 м устойчивость выработок минимальная ( =ω 0,45) и дальней-
шее увеличение ширины целика не оказывает на нее существенного влияния
(рис. 2).
174 Выпуск № 73
Рис. 2. – Зависимость показателя устойчивости подготовительной выработки
от ширины предохранительного целика
Вертикальные относительные деформации, измеренные на уровне кровли
(рис. 3), и почвы угольного пласта свидетельствуют о том же.
Рис. 3. – Вертикальные относительные деформации измеренные по кровле (1)
и почве (2) угольного пласта при а = 8
Чем уже становится целик, тем больше разрушается его краевая часть, при-
мыкающая к лаве, и при ширине целика равной 8 м вертикальные деформации
образуют замкнутое ядро из разрушенного угля, которое и является пластичной
несущей опорой (рис. 4). Этим и объясняется наивысшая устойчивость подго-
товительных выработок в рассматриваемых горно-геологических условиях при
ширине предохранительного целика равной 8 м.
"Геотехническая механика" 175
Рис. 4. – Зависимость ширины ядра от ширины целика
Таким образом, можно утверждать, что максимальная устойчивость подго-
товительных выработок обеспечивается при такой ширине предохранительного
целика, при которой внутри его формируется замкнутое с боков ядро из разру-
шенного угля. Это позволяет выполнять проектирование охранных конструк-
ций, обеспечивающих максимально возможную устойчивость выработок и ми-
нимальные потери угля в недрах.
Выводы. Установлено, что с уменьшением ширины целика его тело разру-
шается с образованием ядра уплотнения, которое при этом смещается к проти-
воположному от лавы краю целика.
Максимальная устойчивость подготовительных выработок соответствует
такой ширине целика, при которой ядро уплотнения внутри его принимает
замкнутую форму, что позволяет на этой основе проектировать такие охранные
конструкции в лавах, при которых обеспечивается минимум потерь угля в не-
драх.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Шашенко А.Н., Сдвижкова Е.А., Кужель С.В. . Масштабный эффект в горных породах. – Д.: АРТ-
ПРЕСС, 2004. – 132 с.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-31446 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1607-4556 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:24:04Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С.Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Зюков, Ю.Е. 2012-03-08T22:20:53Z 2012-03-08T22:20:53Z 2007 Напряженно-деформированное состояние предохранительных целиков в лавах / Ю.Е. Зюков // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2007. — Вип. 73. — С. 171-175. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/31446 622.831+622.224 В статті вирішена гранична задача оцінки напружено-деформаного стану запобіжних ціликів у лавах положистих пластів для гірничо-геологічних умов шахт ДП “Ровенькиантрацит”. На цій основі визначені необхідні розміри ціликів, що забезпечують максимальну стійкість прилеглих підготовчих виробок. The stress strein state estimation of protective pillars has been done in this paper for geological condition of “Rovenkiantratsit” mine company. The requirement sizes of pillars are defined on this base to provide the stability of development workings. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С.Полякова НАН України Геотехническая механика Напряженно-деформированное состояние предохранительных целиков в лавах The stress srein state of protective pillars in longwalls Article published earlier |
| spellingShingle | Напряженно-деформированное состояние предохранительных целиков в лавах Зюков, Ю.Е. |
| title | Напряженно-деформированное состояние предохранительных целиков в лавах |
| title_alt | The stress srein state of protective pillars in longwalls |
| title_full | Напряженно-деформированное состояние предохранительных целиков в лавах |
| title_fullStr | Напряженно-деформированное состояние предохранительных целиков в лавах |
| title_full_unstemmed | Напряженно-деформированное состояние предохранительных целиков в лавах |
| title_short | Напряженно-деформированное состояние предохранительных целиков в лавах |
| title_sort | напряженно-деформированное состояние предохранительных целиков в лавах |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/31446 |
| work_keys_str_mv | AT zûkovûe naprâžennodeformirovannoesostoâniepredohranitelʹnyhcelikovvlavah AT zûkovûe thestresssreinstateofprotectivepillarsinlongwalls |