Delist.ru

Разработка методических основ изучения геомеханического состояния анизотропного (по прочности) массива с системой выработок (30.08.2007)

Автор: Черданцев Николай Васильевич

ЧЕРДАНЦЕВ Николай Васильевич

РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ ОСНОВ ИЗУЧЕНИЯ ГЕОМЕХАНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ АНИЗОТРОПНОГО

(ПО ПРОЧНОСТИ) МАССИВА С СИСТЕМОЙ ВЫРАБОТОК

Специальность 25.00.20 – Геомеханика, разрушение горных пород,

рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации на соискание

учёной степени доктора технических наук

Кемерово 2007

Работа выполнена в Институте угля и углехимии СО РАН

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Изаксон Всеволод Юльевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Кузнецов Сергей Васильевич,

Институт проблем комплексного

освоения недр РАН

доктор технических наук, Кулаков Геннадий Иванович,

Институт горного дела СО РАН

доктор технических наук, профессор Хямяляйнен Вениамин Анатольевич,

ГОУ ВПО Кузбасский государствен

ный технический университет

Ведущая организация: ГОУ ВПО Сибирский государствен

ный индустриальный университет

Защита состоится_______________2007 г. в ___ часов на заседании диссертационного совета Д 003.036.01 при институте угля и углехимии СО РАН по адресу:

650610, г. Кемерово, ГСП, ул. Рукавишникова, 21.

Факс: (384-2) 21-14-00. E – mail: goericke @ kemsc. ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института угля и углехимии СО РАН.

Автореферат разослан __________________ 2007 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета,

доктор технических наук Преслер В.Т.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В существующих моделях свойства массива горных пород - упругость, пластичность, ползучесть достаточно полно представлены. Однако одно из его основных физических свойств, связанное со структурой, - прочностной анизотропией, до сих пор учитывается слабо и практически не используется в анализе его геомеханического состояния. Прочностная анизотропия обусловлена, в первую очередь, поверхностями ослабления (слоистость, кливаж, тектонические нарушения), по которым характеристики прочности ниже, чем по другим направлениям.

Горные породы вблизи выработок разрушаются, прежде всего, по поверхностям ослабления, образуя за их контуром зоны нарушения сплошности (ЗНС) массива. Наличие этих зон показатель техногенной нарушенности массива и критерий его устойчивости. Количественные оценки нарушенности и устойчивости массива, связанные с техногенными воздействиями, до сих пор отсутствуют. В то же время размеры и конфигурация ЗНС определяют рациональные формы выработок, параметры их крепи, а также границы направленной фильтрации газа в угольных пластах. В массивах, вмещающих системы выработок, при определенных условиях происходит интеграция ЗНС, т.е. их объединение в зоны, называемые областями неустойчивости массива. Установление размеров и конфигурации областей неустойчивости также важно при проведении системы горных выработок.

Для расчёта ЗНС массива с поверхностями ослабления должны быть известны компоненты поля напряжений по этим поверхностям. Аналитические методы расчёта полей напряжений ограничены узким кругом выработок. В численных методах массив горных пород представляется дискретной структурой. Она должна учитывать расположение поверхностей ослабления. В массиве с произвольно ориентированными поверхностями ослабления универсальную дискретную структуру построить практически невозможно. Метод граничных элементов - единственный численный метод, который определяет поле напряжений по любым системам поверхностей ослабления, поскольку в этом методе дискретно представляется не весь массив, а лишь поверхность выработки. Однако в задачах геомеханики этот метод до сих пор крайне редко используется. Отсутствие компьютерной модели геомеханического состояния массива с прочностной анизотропией и количественных методов оценки этого состояния в окрестности системы выработок затрудняет процесс изучения состояния реальных массивов горных пород.

В связи с этим разработка методических основ изучения геомеханического состояния анизотропного (по прочности) массива с системой выработок, включающая модель этого состояния, методы её компьютерной реализации, количественной оценки устойчивости массива и классификации выработок по степени их влияния на окружающий массив, является актуальной проблемой, имеющей существенное научное и прикладное значение.

Работа выполнялась инициативно и в рамках проекта СО РАН 25.2.4 «Механика газоводоносных (в том числе многолетнемёрзлых) геоматериалов».

Целью работы является получение достоверных количественных оценок анизотропного (по прочности) массива с системой выработок на основе созданного научно-методического инструментария (обеспечения).

Идея работы состоит в том, что прочностная анизотропия, не влияя на распределение поля напряжений упругого массива, обеспечивает адекватный переход от промежуточного этапа анализа поля напряжений к конечному количественному его этапу – оценке нарушенности и устойчивости массива.

Задачи исследований:

1. Разработка модели геомеханического состояния массива горных пород с прочностной анизотропией, вмещающего систему выработок.

загрузка...