Системне обгрунтування і розробка адаптивних способів забезпечення надійності гірничих виробок - Автореферат

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ СИСТЕМНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ І РОЗРОБКА АДАПТИВНИХ СПОСОБІВ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ НАДІЙНОСТІ ГІРНИЧИХ ВИРОБОКРобота виконана на кафедрі будівельної геотехнології й гірничих споруд Донбаського державного технічного університету Міністерства освіти і науки України (м. Науковий консультант: доктор технічних наук, профессор ШАШЕНКО Олександр Миколайович, завідувач кафедри будівельних геотехнологій і геомеханіки Національного гірничого університету Міністерства освіти і науки України (м. Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор УСАЧЕНКО Борис Миронович, завідувач відділу механіки гірських порід Інституту геотехнічної механіки ім.У цьому звязку дослідження, що присвячені підвищенню надійності виробок з використанням нових підходів для оцінки ефективності їх функціонування в породному масиві з невизначеними властивостями й розробки ресурсозберігаючих способів забезпечення стійкості виробок, які пристосовуються до мінливих геомеханічних процесів, є актуальними, тому що вони спрямовані на розвязання проблеми, яка має важливе наукове й практичне значення. Функціонування підземної виробки як геотехнічної системи в умовах невизначеності геомеханічної інформації є надійним, якщо коефіцієнт працездатності системи перевищує середню ймовірність працездатного стану її елементів (kp ? ), якщо kp <, то ефективність виробки при виконанні виробничих завдань наближається до нуля, при цьому для підтримки надійності в заданих межах передбачається активна діяльність, спрямована на забезпечення працездатності елементів шляхом адаптації поведінки системи, що дозволяє вибирати керуючі стратегії й способи забезпечення стійкості виробки. Стан виробки в шахтних умовах з необхідною вірогідністю визначається просторово-часовою функцією розподілу коефіцієнту тріщинної пустотності порід, який взаємоповязаний з фільтраційними й геофізичними параметрами контролю кореляційними залежностями, функціонально звязаний зі зміщеннями породного контуру виробки й відображує стадію розвитку деформаційних процесів у масиві, що дозволяє оцінювати надійність виробки за результатами спостережень. Компютерне моделювання багатопараметричних геомеханічних процесів у складно-структурному масиві, ослабленому виробкою випадкової конфігурації, адекватно натурним умовам при збереженні лінійного звязку між площею зони руйнування й площею впливу виробки, відтворенні кінетики просування фронту руйнування згідно зі зміною граничних умов і властивостей зруйнованих порід, урахуванні неоднорідності й анізотропії властивостей порід кожного окремого скінченного елементу і відображенні активного впливу на масив, що дозволяє підвищити точність чисельних розрахунків і використовувати їх для прогнозу стану виробки. Під час проведення виробок поточний прогноз забезпечується послідовним розвязуванням плоских чисельних задач, для яких мінливі початкові й граничні умови на кожному наступному кроці задаються виходячи з попереднього, враховуючи реалізовані деформацій і руйнування, а зовнішнє навантаження на розрахунковий фрагмент визначається експонентною функцією впливу вибою на розподіл напружень, що встановлена з розвязку обємної задачі й враховує фактор часу; при цьому невідоме початкове поле напружень виявляється з розвязання оберненої задачі, виходячи з зафіксованої у шахті зони руйнування, а зміщення контуру виробки обчислюються за допомогою стохастичних залежностей між відносними деформаціями й коефіцієнтом тріщинної пустотності, що дозволяє одержати із заданою точністю інформацію для прийняття рішень з забезпечення надійності виробки.Шашенка, виробка розглядається як геотехнічна система S, що розширюється і складається із частини породного масиву Sm, де відбулася зміна напруженого стану при утворенні порожнини й зони непружних деформацій (ЗНД); породного оголення Sоб довільного обрису; кріплення Sk, які обєднані в єдине ціле відносинами й звязками й утворюють керовану структуру. Уявлення надійності системи у вигляді послідовності незалежних станів і дослідження їх при n> ? і t> ? дозволили встановити закономірності асимптотичної поведінки системи й визначити умови, коли для підтримки надійності виробки у заданих межах потрібна активна діяльність, спрямована на забезпечення працездатності елементів і системи у цілому. Під час вибуху формується зона вибухового руйнування, що у сукупності з багатостадійної зміною поля напружень, випадковим розподілом порожнеч, неоднорідністю й анізотропністю масиву, обумовлює в цьому випадку мінливий, стрибкоподібний, більш інтенсивний процес руйнування порід навколо виробки.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ