Оценка влияния опережающих скважин на изменение напряженно-деформированного состояния призабойной части подготовительной выработки
Наведені результати математичного моделювання впливу випереджаючих свердловин на формування і характер розподілу напруг в шаруватих породах при проведенні підготовчого вироблення....
Збережено в:
| Дата: | 2012 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2012
|
| Назва видання: | Геотехническая механика |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/53919 |
| 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: | Оценка влияния опережающих скважин на изменение напряженно-деформированного состояния призабойной части подготовительной выработки / А.В. Никифоров, Р.М. Богоудинов,В.Г. Стеблин // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 99. — С. 80-86. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-53919 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-539192014-01-29T03:15:24Z Оценка влияния опережающих скважин на изменение напряженно-деформированного состояния призабойной части подготовительной выработки Никифоров, А.В. Богоудинов, Р.М. Стеблин, В.Г. Наведені результати математичного моделювання впливу випереджаючих свердловин на формування і характер розподілу напруг в шаруватих породах при проведенні підготовчого вироблення. The results of mathematical design of influencing of passing ahead mining holes on formings and character of distributing of tensions in the stratified breeds during conducting of the preparatory making are resulted. 2012 Article Оценка влияния опережающих скважин на изменение напряженно-деформированного состояния призабойной части подготовительной выработки / А.В. Никифоров, Р.М. Богоудинов,В.Г. Стеблин // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 99. — С. 80-86. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 1607-4556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/53919 622.831.322 ru Геотехническая механика Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Наведені результати математичного моделювання впливу випереджаючих свердловин на формування і характер розподілу напруг в шаруватих породах при проведенні підготовчого вироблення. |
| format |
Article |
| author |
Никифоров, А.В. Богоудинов, Р.М. Стеблин, В.Г. |
| spellingShingle |
Никифоров, А.В. Богоудинов, Р.М. Стеблин, В.Г. Оценка влияния опережающих скважин на изменение напряженно-деформированного состояния призабойной части подготовительной выработки Геотехническая механика |
| author_facet |
Никифоров, А.В. Богоудинов, Р.М. Стеблин, В.Г. |
| author_sort |
Никифоров, А.В. |
| title |
Оценка влияния опережающих скважин на изменение напряженно-деформированного состояния призабойной части подготовительной выработки |
| title_short |
Оценка влияния опережающих скважин на изменение напряженно-деформированного состояния призабойной части подготовительной выработки |
| title_full |
Оценка влияния опережающих скважин на изменение напряженно-деформированного состояния призабойной части подготовительной выработки |
| title_fullStr |
Оценка влияния опережающих скважин на изменение напряженно-деформированного состояния призабойной части подготовительной выработки |
| title_full_unstemmed |
Оценка влияния опережающих скважин на изменение напряженно-деформированного состояния призабойной части подготовительной выработки |
| title_sort |
оценка влияния опережающих скважин на изменение напряженно-деформированного состояния призабойной части подготовительной выработки |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2012 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/53919 |
| citation_txt |
Оценка влияния опережающих скважин на изменение напряженно-деформированного состояния призабойной части подготовительной выработки / А.В. Никифоров, Р.М. Богоудинов,В.Г. Стеблин // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 99. — С. 80-86. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| series |
Геотехническая механика |
| work_keys_str_mv |
AT nikiforovav ocenkavliâniâoperežaûŝihskvažinnaizmenenienaprâžennodeformirovannogosostoâniâprizabojnojčastipodgotovitelʹnojvyrabotki AT bogoudinovrm ocenkavliâniâoperežaûŝihskvažinnaizmenenienaprâžennodeformirovannogosostoâniâprizabojnojčastipodgotovitelʹnojvyrabotki AT steblinvg ocenkavliâniâoperežaûŝihskvažinnaizmenenienaprâžennodeformirovannogosostoâniâprizabojnojčastipodgotovitelʹnojvyrabotki |
| first_indexed |
2025-07-05T05:19:37Z |
| last_indexed |
2025-07-05T05:19:37Z |
| _version_ |
1836783006476402688 |
| fulltext |
80
6. Минеев, С. П. Активация десорбции метана в угольных пластах / Минеев С. П., Прусова А. А., Корни-
лов М. Г. – Днепропетровск: Вебер, 2007. – 252 с.
7. Тенфорд, Ч. Физическая химия полимеров / Ч. Тенфорд. –М.: Химия, 1965. – 772 с.
8. Кулезнев, В.Н. Химия и физика полимеров / В.Н. Кулезнев, В.А. Шершнев. – М.: Высшая школа, 1988.–
312 с.
9. Глинка, Н.Л. Общая химия / Н.Л. Глинка. – Л: Химия, 1978. – 718 с.
10. Shihhai, Zhang. Segmental and Secondary dynamics in Hydrogen-bonded poly (4-vinylphenol)/poly(methyl
methacrylate) blends / Shihhai Zhang, Runt James // J. of Polymer Science: Part B: Polymer Physics. – 2004. – Vol. 42.
–P. 3405 – 3415.
УДК 622.831.322
Канд.техн.наук А.В. Никифоров,
инж Р.М. Богоудинов,
асп. В.Г. Стеблин,
(МакНИИ)
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ОПЕРЕЖАЮЩИХ СКВАЖИН НА ИЗМЕНЕНИЕ
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ
ПРИЗАБОЙНОЙ ЧАСТИ ПОДГОТОВИТЕЛЬНОЙ ВЫРАБОТКИ
Наведені результати математичного моделювання впливу випереджаючих свердловин
на формування і характер розподілу напруг в шаруватих породах при проведенні підготов-
чого вироблення.
ESTIMATION OF INFLUENCING OF PASSING AHEAD MINING HOLES
ON CHANGE TENSELY-DEFORMED STATE OF NEAR-PERSON
PART OF PREPARATORY MAKING
The results of mathematical design of influencing of passing ahead mining holes on formings
and character of distributing of tensions in the stratified breeds during conducting of the prepara-
tory making are resulted.
Ведение горных работ связано с перераспределением горного давления в
призабойной части массива. При этом иногда возникают аномальные напряже-
ния, приводящие к газодинамическим явлениям. Поэтому для обеспечения эф-
фективного и безопасного ведения горных работ необходим систематический
контроль за напряженно-деформированным состоянием массива.
Подготовительный забой отличается от очистного забоя более сложным
распределением напряжений при выемке угля, за счет ограничения и локализа-
ции области развития деформаций пород кровли в выработке.
Исследования напряженно-деформированного состояния призабойной части
выработки, представленные в [1], показали, что характер изменения напряжен-
ного состояния массива в выбросоопасной зоне отражается в изменении вели-
чины зоны разгрузки призабойной части угольного пласта, определенной в со-
ответствии с [2].
Анализ результатов исследований показал, что в подготовительном забое, в
опасных зонах, величина зоны разгрузки по шпуру 1 и 2 не только уменьшает-
ся, но и отличается в 2 и более раз.
81
Таким образом, неравномерное распределение напряженно-
деформированного состояния пласта в подготовительном забое и при его под-
вигании создает очаги аномальных концентраций энергии.
Однако эти результаты были получены в результате бурения двух шпуров
диаметром 42 мм и длиной не более 6 м, в то время как более глубинные иссле-
дования изменения напряженно-деформированного состояния призабойной
части выработки этим способом получить затруднительно.
Одним из направлений исследования изменения напряженно-
деформированного состояния вокруг подготовительной выработки является
моделирование различных напряженно-деформированных состояний массива,
которое основывается на различных теориях прочности [3] с применением про-
граммного комплекса ANSYS.
В основу программного комплекса ANSYS положен наиболее апробирован-
ный и популярный метод решения сложных многофакторных задач, достаточно
хорошо адаптированный для решения задач геомеханики метод конечных эле-
ментов, который основан на упрощении гладких функций дискретно-
линейными полиномами и представлении исследуемой области в виде плоских
или пространственных элементов.
В качестве модели для исследований было принята подготовительная выра-
ботка, в которой осуществлялось бурение опережающих скважин диаметром 76
мм, длиной 20 м в количестве 3-7 шт.
Параметры опережающих скважин, при которых проводилось моделирова-
ние, схематично представлены на рисунке 1.
Рис. 1. Параметры опережающих скважин, при которых проводилось моделирование
влияния скважин на изменение напряженно-деформированного состояния призабойной час-
ти выработки
Выход скважин за контур
выработки 2 м и 4 м
5 м
3
м
Опережающие скважины,
диаметр 76 мм, количество
от 3 до 7 шт
Угольный пласт
мощность
1 м и 2м
Подготовительная
выработка
Длина скважин от 20 м
82
На конкретном примере рассмотрим более подробно изменение напряжен-
ного состояния призабойной части выработки после бурения опережающих
скважин.
На рис. 2 представлены результаты моделирования при следующих услови-
ях: мощность пласта 1 м, длина скважин 30 м, количество – 3 шт, выход за кон-
тур выработки 2 м.
Рис. 2. Результаты моделирования распределения напряжений при следующих услови-
ях: мощность пласта 1 м, длина скважин 30 м, количество – 3 шт, выход за контур выработки
2 м.
Анализ рис. 2 показывает, что область обработанную скважинами, можно
разделить на четыре части.
Область 1 (протяженность 1,5 м) – начинается непосредственно от забоя вы-
работки, в этой области наблюдаются повышенные напряжения от 42 до 26
МПа, которые объясняются естественной дегазацией призабойной части пласта
и как следствие - увеличением крепости угольного пласта, который восприни-
мает дополнительную нагрузку от системы "кровля-почва" (см. рис. 3).
Область 2 (протяженность 1,5 м) – область начала влияния опережающих
скважин на угольный пласт, напряжения изменяются от 18 до 10 МПа.
1 2 34
30 м
83
1 – область 1, протяженность 1,5 м; 2 – область 2, протяженность 1,5 м.
Рис. 3. Распределение напряжений после бурения опережающих скважин в непосредст-
венной близости от забоя выработки:
Область 3 (протяженность 3 м) – область начала влияния опережающих
скважин на угле-породный массив, в этой области, в первую очередь, стоит от-
метить уменьшение напряжений (разгрузка от горного давления) непосредст-
венно от скважин (2,8 МПа).
Область 4 (протяженность 14 – 24 м) – область стабильного влияния опере-
жающих скважин на разгрузку угле-породного массива, в этой области наблю-
дается увеличение влияния скважин непосредственно на угольный пласт, что в
свою очередь обеспечивает увеличение дегазации угольного пласта, создает
условия для более интенсивного развития расслоений пород кровли и обеспе-
чивает снижение вероятности выброса угля и газа.
Анализ распределения напряжений в поперечном сечении на забое подгото-
вительной выработки (см. рис. 4, рис. 5) показывает, что расположение конца
скважин за контур выработки на расстояние 2 м и 4 м не влияет на изменение
напряжений непосредственно на забой выработки при любом количестве сква-
жин, однако кутки выработки являются концентраторами напряжений.
12
84
а) б) в)
а – количество скважин 3 шт; б – количество скважин 5 шт;
в – количество скважин 7 шт.
Рис. 4.- Распределение напряжений после применения опережающих скважин (мощ-
ность пласта 1 м, длина скважин 30, выход за контур выработки 2 м)
Анализ влияния количества скважин на изменение напряжений на забое вы-
работки показывает, что при количестве скважин 7 шт. (см. рис. 4в, рис. 5в) за-
бой менее нагружен и напряжения распределяются более равномерно, чем при
количестве скважин 3 шт. (см. рис. 4а, рис. 5а)
а) б) в)
1м 1м 1м
85
а) б) в)
а – количество скважин 3 шт; б – количество скважин 5 шт;
в – количество скважин 7 шт.
Рис. 5.- Распределение напряжений после применения опережающих скважин (мощ-
ность пласта 1 м, длина скважин 30, выход за контур выработки 4 м)
На основании проведенных исследований, можно сделать вывод о том, что
применение опережающих скважин в целом приводит к снижению напряжений
в призабойной части подготовительной выработки.
а) б) в)
1м1м 1м
86
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Никифоров А.В. Совершенствование метода комплексной оценки аномальных зон на шахтах Донбасса
: дис. … канд. техн. наук : 05.26.01 / Никифоров Алексей Викторович. – Макеевка, 2007. – 153 с.
2. СОУ 10.1.00174088.011-2005. Правила ведення гірничих робіт на пластах, схильних до газодинамічних
явищ. Мінвуглепром України, Київ, 2005. – 225 с.
3. Фесик С.П. Справочник по сопротивлению материалов — 2-е изд., перераб. и доп. — Киев:
Будівельник, 1982 —280 с
УДК 550.8.07/.08:681.518.54:622.02
Доктора техн. наук Т.А. Паламарчук,
С.И. Скипочка,
инж. Л.В. Прохорец
(ИГТМ НАН Украины)
СОСТОЯНИЕ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД
КАК СЛЕДСТВИЯ ПРОЯВЛЕНИЯ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ
Виконано аналіз досліджень стану гірських порід як слідства різних проявів гірського
тиску з метою виявлення найбільш інформативних методів контролю.
ESTIMATION OF THE STATE OF ARRAY OF MOUNTAIN BREEDS
HOW CONSEQUENCES OF DISPLAY OF MOUNTAIN PRESSURE ARE
The analysis of researches of the state of mountain breeds as consequences of different displays
of mountain pressure with the purpose of exposure of the most informing methods of control is exe-
cuted.
Наука о горном давлении развивается весьма интенсивно. Величины горно-
го давления и смещений в выработках, определенные с известной степенью
приближения с помощью аналитических и экспериментальных методов, приве-
дены в работах [1-11]. При этом важнейшие физико-механические характери-
стики горных пород, применяющиеся для решения задач прогноза устойчиво-
сти выработок, более или менее точно позволяют описать поведение горных
пород под воздействием напряжений и оценить конвергенцию горных вырабо-
ток, нагрузки на крепи, объем вывалов и т.п. Получение прочностных и дефор-
мационных параметров горных пород основано на упрощенном моделировании
напряженно-деформированного состояния элементарных объемов горного мас-
сива (образцов) в лабораторных и натурных условиях или же на определении
косвенных характеристик (твердости, скорости прохождения упругих волн,
электросопротивления и т.п.), которые связаны с искомыми параметрами дос-
таточно четкими зависимостями.
Моделирование свойств горного массива и проявлений горного давления
имеет огромное значение для оценки и прогноза инженерно-геологических ус-
ловий разработки месторождений полезных ископаемых при условии, что из-
вестна информация о геологическом строении и свойствах пород по данным
разведки, а непосредственного предмета изучения, "породный массив - горные
выработки", еще не существует [12].
|