Совершенствование разработки соляных месторождений
..pdfСовершенствование разработки соляных месторождений. Пермь. 1990
При необходимости меню каждого комплекса задач может быть расширено, а вновь разработанные программы подключены к пакету прикладных программ.
Программы на базе языка СУБД ct6ASE Ш разработаны впер вые, их программное обеспечение совместимо с другими ПЭВМ типа
1Ш/РС.
Создание АРМ на базе ПЭВМ с использованием СУБД с/ЕАбЕ Ш позволило значительно сократить трудоемкость разработки програм мных средств, баз данных и улучшить диалоговое взаимодействие пользователя с АРМ.
Получено 20.10.89
УДК 622.833.1
В.А.КОРОТКИХ, Г.Д.ПОЛЯНИНА (Пермский политехнический институт)
МЕХАНИЗМ РАЗРУШЕНИЯ КРОВЛИ ВЫРАБОТКИ ПОД ДЕЙСТВИЕМ СЛОЕВОГО СКОПЛЕНИЯ ГАЗА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
Рассмотрен механизм разрушения кровли выработки под действием слоевого скоп ления газа по результатам численного моделирования. Установлено, что при не
которых значениях давления газа на кон цах по.лости-трещины .и на середине
контура кровли наблюдаются области, в которых максимальные главные напряже ния превышают предел прочности соляной породы на растяжение. Сделан вывод о необходимости применения критериев распространения трещин механики разру шения.
При проведении выработок на рудниках Верхнекамского месторож дения калийных солей происходят внезапные разрушения их непосред ственной кровли с характерным звуковым эффектом. Образовавшиеся полости в вертикальном сечении имеют форму трапеции с ровными стенками и заканчиваются эллипсовидным плоским дном. Куски разру
шенной породы крупные, неправильной остроугольной формы. Пригруз кой на кровлю выработки является давление слоевого скопления сво бодного газа. Более подробно описание и классификация газодинами ческих явлений в калийных рудниках представлены в работах /1,3/.
Газодинамические явления представляют собой серьезную опас ность для работающих в забое ладей и поэтому для их прогнозирова ния и предотвращения необходимо знать механизм разрушения. Авторы рассмотрели механизм внезапных разрушений кровли на основе мате матического моделирования этих явлений.
Рассматривается горизонтальная выработка, пройденная в одно родном изотропном соляном массиве комбайном типа "Урал-20 КС".
В кровле выработки имеется слоевое скопление свободного газа в полости-трещине (рис.1). Так как из кусков разрушенной породы модно собрать образовавшуюся полость, т.е. разрушение происходит без остаточных деформаций, то такое разрушение модно отнести к хрупкому. С учетом того, что длина полости-трещины много больше размеров минеральных зерен соляной породы и характер деформирова ния образцов линейный вплоть до предела мгновенной прочности на одноосное сжатие, задачу определения напряженно-деформированного состояния (НДС) соляного массива вокруг выработки модно рассчи тать по линейной теории упругости. При этом плоское деформирован ное состояние предполагается реализующимся. В качестве расчетной схемы принята нагруженная со всех сторон сжимающими геостатическими нагрузками пластина с двумя вырезами, один из которых экви валентен форме горной выработки, а другой - полости-трещине с бе регами, нагруженными давлением газа. Так как истинное значение давления газа путем натурных исследований определить трудно, то принимали Р = 4,4 и 8,8 МПа (геостатическое на глубине 400 м).
Аналитическое решение определения НДС пластины с вырезами сложной конфигурации влечет за собой значительные математические
трудности, |
поэтоцу для решения задачи воспользовались численным |
||
методом конечных |
элементов. Ввиду симметрии |
области относитель |
|
но оси ОУ |
будем |
рассматривать её половину. |
Конечно-элементная |
сетка состоит из 263 треугольных элементов и содержит 159 узлов. Такое небольшое количество элементов обусловлено ограничением емкости оперативной памяти персонального компьютера IBM PC/AT, на котором решалась данная задача.
I I I I I M I I
|
схема |
£ |
Расчетная |
|
|
|
Pic.I. |
I I I M I | I I
Рис.2. Изолинии напряжений при давлении газа в полости-трещине Р - 4,4 МПа
*1
*3
Р и о .з . |
g |
напряжений при давлении газа в полости-трещине>0 = 8,8 МПа
В результате проведенных расчетов получены изолинии горизон тальных , вертикальных и главных > & 2 > &3 напря жений.
Установлено, что наибольшее изменение претерпевает непосредст
венная кровля выработки. При давлении газа Р |
= 4,4 МПа наблюда |
ется область, в которой главные напряжения |
- нулевые, а в |
первом узле ниже конца полости-трещины появляются положительные , превышающие предел прочности соляных пород на растяжение
£&] |
=1 . 5 МПа (рис.2). Так как направление |
горизонталь |
||
ное, |
то можно предположить, что ниже концов полости-трещины |
за |
||
рождаются вертикальные магистральные трещины, оконтуривающие |
по |
|||
лость разрушения. С увеличением давления газа до |
8,8 МПа на сере |
|||
дине контура кровли появляются положительные не |
только |
, но |
||
и &3 |
, что говорит |
о зарождении трещины и в этом месте (рис.З.Д). |
||
Интересно отметить, |
что точка А , на которую выходит магистраль |
|||
ная трещина, оконтуривающая полость разрушения, |
неподвижна в го |
|||
ризонтальном направлении. При сравнении картины изолиний напряже
ний на рис.З, а и 5 |
можно сделать вывод о количественном соот |
|
ветствии & 1 и &у |
на концах полости-трещины, а & 3 и |
в |
области под её серединой. Картина горизонтальных напряжений ана логична картине <эх в кровле при залегании в ней вместо полоститрещины горизонтального глинистого прослоя /2/. В обеих задачах имеют максимальные значения в местах сопряжения кровли и
стенок выработки и в области, находящейся посередине вертикаль ной оси выработки под источником.
Таким образом, проведенные исследования показывают, что яв ление разрушения кровли выработки представляет собой сложный про цесс, который начинается задолго до появления видимых трещин на контуре кровли и для определения точного значения давления газа, при котором начнется необратимое разрушение, необходимо приме нять критерии распространения трещины, используемые в механике разрушения.
Библиографический список
1. Долгов П.В., Полянина Г.Д., Земсков А.Н.^ Метода прогноза и предотвращения газодинамических явлений в калийных рудниках. Алма-Ата: Наука, 1987. 176 с.
2.Коротких В.А., Падерин Ю.Н., Жихарев С.Я. Определение на пряженно-деформированного состояния глиносоляной кровли одиночной выработки// Совершенствование разработки калийных месторождений/ Перм.политехи.ин-т. Пермь, 1987. С. 128-132.
3.Проскуряков Н.М., Ковалев О.В., Мещеряков В.В. Управление газодинамическими процессами в пластах калийных руд. М.: Недра, 1988. 239 с.
Получено 20.10.89
|
СОДЕРЖАНИЕ |
|
|
ЗЕЛЕНКИН В.Н., КАЛИНИЧЕНКО П.И., АНДРЕЙКО Л.В., |
запасов |
|
|
СЛАВАШЕВИЧ С.И. Выбор вариантов выемки забалансовых |
3 |
||
первого калийного пласта Старобинского месторождения....... |
|||
МИРОШНИЧЕНКО В.Г., СЕРАЯ А.Р., САВЧУК Д.Я. Исследование |
|
||
напряженно-деформированного состояния массива кровли при |
|
||
разработке пластовых месторождений каменной соли системами |
8 |
||
с оставлением столбчатых целиков. . . . . . . . . . . . . . |
. . . . . . . |
||
ГУБАНОВ В.А., |
ПОДПЕСНЫЙ В.А, 0 влиянии подработки на |
16 |
|
устойчивость подготовительных выработок. . . . . . . . . |
. . . . *... |
||
СЕРАЯ А.Р., ЧЕРЕВКО П.И., МИЩЕНКО С.И. Исследование |
|
||
напряженно-деформированного состояния массива пород при |
|
||
отработке сближенных пластов каменной соли в условиях |
22. |
||
их надработки и подработки. . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . . . . . . . |
||
1КУРАБК0В М.А. Влияние компенсационных щелей на |
|
|
|
устойчивость выработок, пройденных в породах, опасных |
30 |
||
по газодинамическим явлениям. . . . . . . . . . . . . . . . |
. . . . . . . . . |
||
КОНСТАНТИНОВА С.А., КОМИССАРОВА В.К., ПАДЕРИН Ю.Н. |
|
||
Об эффективности щелевой разгрузки кровли капитальных |
41 |
||
выработок. . . . . . |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . . . . . . . |
|
САВРАСОВ М.Ф., ПЕЖЕБОВСКИЙ Ю.М., ПОЛЯНИНА Г.Д., |
|
|
|
КОНСТАНТИНОВА С.А., ПАДЕРИН Ю.Н. Методика расчета времени |
|
||
устойчивого состояния выработок со щелями |
|
|
|
КЕТИКОВ В.Н., ЛИТВИНОВСКИП О.Н. Устойчивость |
|
|
|
незакрепленной горной выработки в слоистом массиве |
|
|
|
соляных пород.... |
.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51 |
||
ПЕПЕЛЯЕВА Т.Ф. Напряженное состояние соляного массива |
55 |
||
вокруг сопряжения ствола с камерами специального назначения.... |
|||
ГЕРЦЕН Н.И. Потери отбитой руды за комбайном |
|
61 |
|
с барабанным исполнительным органом. . . . . . . . . . . . |
. . . . . . . |
||
БАРЯХ А.А., КОЛМОГОРОВА А.Ю. Влияние режима деформиро |
|
||
вания междукамерных целиков на напряженное состояние |
|
65 |
|
соляного массива. . |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. |
|
ПЛЕШКОВ В.Н. Результаты лабораторных исследований |
|
||
сейсмзакустических характеристик пород Верхнекамского |
72. |
||
месторождения. . . . |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . . . . . . . |
|
АНДРЕЙКО С.С., ПЕТРОВСКИЙ Б.И. Пути повышения безопас |
|
||
ности разработки выбросоопасных пластов Старобинского |
78 |
||
месторождения. . . . |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . ...... |
|
КИРИЧЕНКО А.С., |
СИРЕНКО Ю.Г. Усадка соляной породы |
|
выбросоопасных калийных пластов при растворении - индикатор |
81 |
|
напряженно-деформированного состояния массива. . . . . . . . . . . |
||
БЕРЕЗИН Е.П., БОГОДУХОВ С.И. Оптимизация параметров |
|
|
призабойных выемочно-транспортных комплексов при функцио |
84 |
|
нальной оценке технического уровня. . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
||
ОЛОВЯННЫЙ А.Г., РЫЖЕНЪКОВ А.М. Результаты определения |
|
|
напряженного состояния крутопадающих калийных залежей |
88 |
|
Прикарпатья. . . . . . |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . |
|
ПОЛЯНИНА Г.Д. Классификация природных газов |
94 |
|
соляных п ор од. . . . . |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .;.... |
|
ТРОФИМОВ А.Ю.; ЯРАГИН А.А. Динамика развития начальных |
|
|
деформаций в кровле одиночной выработки на пологих калийных |
99 |
|
пластах. . . . . . . . . |
. . . . . . . . . . . . .... . . . . . . . . . . . . . . |
|
КРАСЮК Н.Ф., ЗАХАРОВ Н.И., НЕСТЕРОВ Ю.М., ДЕМИНА В.И. |
|
|
Газовыделения при механизированной выемке руды |
104 |
|
комбайнами на БКР-4 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
|
ЛАПТЕВ Б.В., ЛЯДОВ А.Ю., ЛЕГОТКИН Ю.А. Распределение |
|
|
сероводорода в тупиковых комбайновых забоях на |
108 |
|
сильвинитовых пластах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
||
ЗЕМСКОВ А.Н., ЗИЛЬБЕРМАН М.В. Выбор растворов-поглоти |
|
|
телей сероводорода в аппаратах газоочистки на калийных |
И З |
|
рудниках. . . . . . . . |
ОВСЯНКИН. . . . . .А.Д.,. . . .ВАЙСМАИ. . . . ..О.Я.,. . . .ШАЛАЕВ. . . . .С.Б.. . .. |
|
ФАЙНБУРГ Г.З., |
|
|
Применение всасывающего способа проветривания комбайновых |
122 |
|
выработок на Верхнекамских калийных рудниках. . . . . . . . . . . |
||
СТАРЦЕВ В.А., ВИШНЕВСКАЯ Н.Д., СОЛЯКОВ П.С., |
|
|
КАРАВАЙНАЯ Э.В. Первый опыт эксплуатации соляной |
127 |
|
климатической камеры... .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
||
ЛЕМКО И.С., КАЗАНСКИЙ Ю.П., ЛЮБУШКО Г.И. Диагностика |
|
|
вторичного минералообразования в соляных выработках |
129 |
|
лечебного профиля. . |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
|
СТАРЦЕВ Р.В., КАЗАКОВ Б.П. Исследование микроклимата |
135 |
|
калийных рудников. . |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
|
ДОЛИНСКИЙ В,А., КИРИН Р.С. Аэродинамическое сопротив |
141 |
|
ление вертикальных стволов калийныхместорождений. . . . . . . . . |
||
АЛНМЕНКО Н.И., МИНИН В.В. Метод и средства контроля |
|
за утечками воздуха через надшахтное здание. . . . . . . . . . . . |
150 |
ЛЕГОСТАЕВ В.Г., КОЛОБОВ Л.В. ГАНКИНА Р.Е. Разработка |
|
программного обеспечения автоматизированных рабочих мест |
|
специалистов по охране труда и технике безопасности |
|
на базе П Э В М . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . |
155 |
КОРОТКИХ В.А., ПОЛЯНИНА Г.Д. Механизм разрушения кровли |
|
выработки под действием слоевого скопления газа по результа |
|
там численного моделирования. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
161 |