Методы решения задач, касающихся оценки геомеханического, гидрогеологического и газового состояний породного массива, прогноза путей миграции водных и газовых потоков. Определение ориентации систем магистральных трещин на основе учета слоистости массива.
При низкой оригинальности работы "Особенности решения геомеханических задач для условий обводненного газонасыщенного массива горных пород", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Е.А.Слащева, канд. техн. наук, ст. науч. сотр. Яланский, д-р техн. наук, ст. научн. сотр. Слащова, канд. техн. наук, ст. наук. співр.ОСОБЛИВОСТІ ВИРІШЕННЯ ГЕОМЕХАНІЧНИХ ЗАДАЧ ДЛЯ УМОВ ОБВОДНЕНОГО ГАЗОНАСИЧЕНОГО МАСИВУ ГІРСЬКИХ ПОРІД2. Добавление вертикальных сил к узлам, окружающим элементНе учитываются, так как рассматривается большая глубина разработки и равнинный рельефЗадание упругих и прочностных свойств элементам, моделирующим средства крепления и охраны выработок, соответствующих их режиму работы под нагрузкой В плотных осадочных горных породах вода содержится в молекулярно связанном виде и явление фильтрации возникает лишь тогда, когда величина градиента напора превышает значение I0, называемое начальным градиентом, поэтому решения фильтрационных задач методом конечных элементов, которые с достаточно высокой точностью реализованы для грунтов, для горных пород требуют новых подходов: сначала необходимо определить зоны разрушения элементов, а затем произвести расчет возможных водопритоков. №115 стоят из разрушенных элементов и провести расчеты разрушенных зон нескольких сечений, то прогнозируемый объем накопления воды будет определен произведением объема зоны фильтрации на коэффициент, характеризующий величину открытой пористости и трещиноватости: ?S 2?S ... ?S n m k i i i После окончания итерационного процесса в результате решения геомеханической задачи мы получаем значения минимальных и максимальных главных напряжений (?1, ?3) и деформаций (?1) без учета давления газа, после чего состояние элементов модели оценивается по критерию Кулона-Мора с учетом дополнительного давления газа: (?1 p)-(?3 p)(1 sin ?)/(1 sin ?) - ?сж =0, (3) где ? - угол внутреннего трения, град; p - газовое давление, Па. G где а0…а3 и b0…b3 - регрессионные коэффициенты, задающие форму кривых разупрочнения падения газового и горного давлений, соответственно; kg - коэффициент, характеризующий отношение величины горного давления к величине газового давления в нетронутом массиве на глубине Н; kin - коэффициент, характеризующий степень пластичности породы (скорость падения напряжений в зоне разупрочнения).
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №115 243 deleniya metana v okrestnosti dvizhushchegosya ochistnogo zaboya [Investigation of the process of redistribution of methane in the vicinity of moving longwall], Nord-Press, Donetsk, UA.
3. Babiyuk, G.V. (2005), Sistemnoye obosnovaniye i razrabotka adaptivnykh sposobov nadezhnosti gornykh vyrabotok [System justification and development of adaptive methods of mine workings reliability], Doctor of Technical Sciences dissertation, Mine and Underground Construction, National Mining University, Dnepropetrovsk, UA.
4. Slaschev, I.N. (2013) “The use of information technology to increase the efficiency and safety of mining operations”, Coal of Ukraine, vol. 2, pp. 40-43, UA.
5. Zienkiewicz, О.С. (1971) The Finite Element Method in Engineering Science, MCGRAW-Hill, New York.
6. Slashcheva, Ye.A. (2007), The elaboration of the methodic for the express-estimation the stress-strained state of rock mass around the geotechnical installation, Ph.D. dissertation, Physical processes of mining, M.S. Poljakov Institute of Geotechnical Mechanics under the NAS of Ukraine, Dnepropetrovsk, UA. 7. Kirnichanskiy, G.T. (1979), Issledovaniye i razrabotka metodov opredeleniya svoystv gornykh porod i matematicheskogo modelirovaniya kak osnov prognozirovaniya ustoychivosti vyrabotok [Research and development of methods for determining the properties of rocks and mathematical modeling as foundations for predicting of workings stability], Ph.D. dissertation, Mechanics of Granular Bodies Grounds and Rocks, Institute of Geotechnical Mechanics under the NAS of Ukraine, Dnepropetrovsk, UA.
8. Slashchev, I.N. (2010), “Method of account the excess gas pressure when solving geomechanical problems using modern computer technologies”, GEOTECHNICAL Mechanics, no. 88, pp. 112-118, UA.
------------------------------- Об авторах
Слащева Елена Анатольевна, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, старший научный сотрудник в отделе Проблем разработки месторождений на больших глубинах, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепропетровск, Украина, slashchevayelena@gmail.com
Слащев Игорь Николаевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, старший научный сотрудник в отделе Проблем разработки месторождений на больших глубинах, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепропетровск, Украина, gtm.igtm@gmail.com
Яланский Анатолий Александрович, доктор технических наук, старший научный сотрудник, ведущий научный сотрудник в отделе Механики горных пород, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепропетровск, Украина, YALANSKIYA@rambler.ru
About the authors
Slashcheva Yelena Anatolyevna, Candidate of Technical Sciences (Ph.D), Senior Researcher, Senior Researcher in Department of Mineral Mining at Great Depths, M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the National Academy of Science of Ukraine (IGTM, NASU), Dnepropetrovsk, Ukraine, slashchevayelena@gmail.com
Slashchev Igor Nikolaevich, Candidate of Technical Sciences (Ph.D), Senior Researcher, Senior Researcher in Department of Mineral Mining at Great Depths, M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the National Academy of Science of Ukraine (IGTM, NASU), Dnepropetrovsk, Ukraine, gtm.igtm@gmail.com
Yalanskiy Anatoliy Aleksandrovich, Doctor of Technical Sciences (D.Sc.), Senior Researcher, Principal Researcher in Rock Mechanics Department, M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the National Academy of Science of Ukraine (IGTM, NASU), Dnepropetrovsk, Ukraine, YALANSKIYA@rambler.ru
-------------------------------
Анотація. Комп"ютерне моделювання - найбільш прийнятний і ефективний спосіб відпрацювання параметрів технології гірничих робіт. Разом з тим, достовірний прогноз напружено-деформованого стану обводненого газонасиченого масиву гірських порід ускладнений через застосування надмірно ідеалізованих моделей і узагальнених емпіричних залежностей. Такі розрахунки часто призводять до некоректних результатів, які не підтверджуються вимірюваннями у виробках шахт.
У статті встановлено особливості методології вирішення задач, що стосуються оцінки геомеханічного, гідрогеологічного та газового станів породного масиву, прогнозування шля-
244 ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №115 хів міграції водних і газових потоків. Запропоновано: застосовувати пружнопластичну модель породного масиву з урахуванням його руйнування; визначати орієнтацію систем магістральних тріщин на основі врахування шаруватості масиву та природних структурних дефектів; проводити облік тиску газу на основі визначення початку руйнування породного масиву силами гірського тиску і додаткового перерахунку нових розривів звязків в елементах моделі під впливом газової складової, що діє в зоні руйнування у всіх напрямках рівномірно за законом Паскаля; проводити урахування впливу водонасичення завданням гідростатичних сил, які підсумовуються по кожному елементу розрахункової схеми, а також зниженням параметрів міцності глинистих порід за встановленими залежностями.
Принципи математичного моделювання процесів руйнування обводненого газонасиченого породного масиву реалізовані в нових функціях програмного комплексу "GEO-RS" , який розроблений в ІГТМ НАН України.
Abstract. Computer simulation is the most preferable and effective method for determining parameters of the mining technology. However, it is difficult to predict reliably a stress-strain state of the watered and gas-saturated rock massif due to usage of existing overly idealized models and generalized empirical dependences, which often lead to incorrect results and, as a rule, are not confirmed by measurements in the mine workings.
The article presents a specific methodology for solving the problems relating to the assessment of geomechanical, hydrogeological and gas states of the rock massif and predicting migration routes of the water and gas flows.
The authors propose: to use an elastoplastic model of the rock massif in view of its failure; to determine orientation of the main crack systems basing on identification of the massif layering and natural structural defects of the massif; to calculate gas pressure by taking into account a moment when the rock massif starts to failure under the action of the rock pressure and basing on additional new recalculation of the bond breakage in the elements of the model under the impact of a gas component which acts uniformly in all directions in the failure zone in accordance with the Pascal"s law; to determine impact of the water saturation by assigning the hydrostatic forces which are summed by each element of the design scheme, as well as by reduced strength parameters of the clay rocks by the established dependence.
The mathematical modeling principles of failure processes in the watered and gas-saturated rock massif were implemented in functions of the new software system "GEO-RS", which was designed by the M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics, NAS of Ukraine.
Keywords: computer simulation, methodology for solving problems, stress-strain state, water saturation, gas-saturation, rock massif.
Статья поступила в редакцию 25.03.2014
Рекомендовано к печати д-ром техн. наук А.П. Круковским
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
