Моделирование напряженно-деформированного состояния забоя горной выработки вблизи опасных по газодинамическим явлениям зон
Аннотация
Проходка горных выработок в прочных доломитах на руднике «Интернациональный» буровзрывным способом осложнена газодинамическими явлениями, представляющими собой выбросы породы и газа. Наличие трещинных зон и значительного горного давления породных толщ на глубине свыше 1000 м предопределило реализацию вторичного разрушения пород из забоя вскрывающих выработок. В статье представлены результаты моделирования напряженно-деформированного состояния забоя горной выработки опасных по газодинамическим явлениям зон, характерных для геомеханических условий месторождения кимберлитовой трубки «Интернациональная». Моделирование напряженно-деформированного состояния выполнено методом конечных элементов в отечественном программном комплексе CAE Fidesys. Рассмотрены 18 геомеханических ситуаций расположения забоя горной выработки на расстоянии 2, 4, 6 м до зон интенсивной трещиноватости мощностью 2, 4, 6 м с наличием в них газа и без газа. Все расчетные схемы строились в объемной постановке на глубине 1500 м с вертикальными напряжениями, равными 40 МПа, что соответствует теории профессора А.Н.Динника. Горизонтальные напряжения задаются на боковых гранях расчетных моделей через вынужденные перемещения из условия действия равнокомпонентного сжатия, что соответствует боковому распору, равному 1. Параметры равнокомпонентного или близкого к равнокомпонентному поля напряжений на глубоких горизонтах кимберлитовой трубки «Интернациональная» подтверждаются как инструментальными измерениями, так и мировым опытом ведения горных работ на глубинах, превышающих 1000 м. Результаты исследования свидетельствуют о том, что безопасное газодинамическое состояние массива горных пород достигается путем создания зоны неснижаемого опережения, ширину которой рекомендуется определять в зависимости от физико-механических и структурных особенностей участка проходки горной выработки.
Отсутствует
Литература
- Оксман В.С., Трубецкой Н.К., Гражданкин А.И. Анализ летальных несчастных случаев в горнорудной и нерудной промышленности России // Безопасность труда в промышленности. 2021. № 3. С. 28-35. DOI: 10.24000/0409-2961-2021-3-28-35
- Барях А.А., Андрейко С.С., Федосеев А.К. Газодинамическое обрушение кровли при разработке месторождений калийных солей // Записки Горного института. 2020. Т. 246. С. 601-609. DOI: 10.31897/PMI.2020.6.1
- Сидоров Д.В., Пономаренко Т.В., Косухин Н.И. Управление фактором геодинамической безопасности для обеспечения устойчивого развития АО «СУБР» // Горный журнал. 2021. № 1. С. 81-85. DOI: 10.17580/gzh.2021.01.14
- Лукичев С.В. Цифровое прошлое, настоящее и будущее горнодобывающих предприятий // Горная промышленность. 2021. № 4. С. 73-79. DOI: 10.30686/1609-9192-2021-4-73-79
- Серебряков Е.В., Гладков А.С. Геолого-структурная характеристика массива глубоких горизонтов месторождения Трубка «Удачная» // Записки Горного института. 2021. Т. 250. С. 512-525. DOI: 10.31897/PMI.2021.4.4
- Головченко Ю.Ю., Лепехин И.С., Румянцев А.Е. и др. Разработка численных геомеханических моделей с различной степенью детализации на примере шахты «Ангидрит» рудника «Кайерканский» // Горная промышленность. 2023. № 4. С. 79-88. DOI: 10.30686/1609-9192-2023-4-79-88
- Ильясов Б.Т., Кульсаитов Р.В., Неугомонов С.С., Солуянов Н.О. Оценка устойчивости закрепленной выработки на основе численного моделирования методом конечно-дискретных элементов // Горный журнал. 2023. № 1. С. 118-123. DOI: 10.17580/gzh.2023.01.20
- Багаутдинов И.И., Беляков Н.А., Севрюков В.В., Рассказов М.И. Применение модели упрочняющегося грунта для прогноза зоны пластических деформаций массива слабоустойчивых пород Яковлевского железорудного месторождения // Горный журнал. 2022. № 12. С. 16-21. DOI: 10.17580/gzh.2022.12.03
- Trushko V.L., Baeva E.K., Blinov A.A. Experimental Investigation on the Mechanical Properties of the Frozen Rocks at the Yamal Peninsula, Russian Arctic // Eng. 2025. Vol. 6. Iss. 4. № 76. DOI: 10.3390/eng6040076
- Ковальский Е.Р., Конгар-Сюрюн Ч.Б., Петров Д.Н. Проблемы и перспективы внедрения многостадийной выемки руды при отработке запасов калийных месторождений // Устойчивое развитие горных территорий. 2023. Т. 15. № 2. С. 349-364. DOI: 10.21177/1998-4502-2023-15-2-349-364
- Трофимов А.В., Киркин А.П., Румянцев А.Е., Колганов А.В. Использование данных акустического сканирования стенок глубоких скважин для воссоздания действующего режима напряжений на полиметаллическом месторождении интрузивного генезиса // Горный журнал. 2024. № 1. С. 68-74. DOI: 10.17580/gzh.2024.01.11
- Семенова И.Э., Константинов К.Н., Кулькова М.С. Оценка напряженно-деформированного состояния массива пород в окрестности подземных выработок глубокого заложения комплексом инструментальных и численных методов // Горный журнал. 2024. № 1. С. 22-28. DOI: 10.17580/gzh.2024.01.04
- Марысюк В.П., Трофимов А.В., Киркин А.П., Шутов А.А. Определение напряженно-деформированного состояния массива на участке скипового ствола СС-1 рудника «Октябрьский» методом полной разгрузки керна // Горный журнал. 2024. № 3. С. 34-40. DOI: 10.17580/gzh.2024.03.04
- Афанасьев П.И., Белов А.А. Оценка сейсмовзрывного воздействия на приконтурный массив по амплитудно-частотным характеристикам взрыва // Горная промышленность. 2025. № 3. С. 138-145. DOI: 10.30686/1609-9192-2025-3-138-145
- Андрейко С.С. Газодинамические явления при проходке подготовительных выработок во вмещающих породах на руднике «Интернациональный» АК «Алроса» // Стратегия и процессы освоения георесурсов: сборник научных трудов. Пермь: Горный институт УрО РАН; 2016. Вып. 14. С. 304-307.
- Зыков В.С., Иванов В.В., Пуль Э.К., Вьюников А.А. Оценка газодинамических и фильтрационных характеристик вмещающих пород рудника «Интернациональный» компании «АЛРОСА» // Вестник Научного центра ВостНИИ по промышленной и экологической безопасности. 2021. Вып. 3. С. 26-33. DOI: 10.25558/VOSTNII.2021.76.95.003
- Мороз Н.Е., Гендлер С.Г., Вьюников А.А. Газодинамические явления при проходке выработок во вмещающих породах кимберлитовой трубки «Интернациональная» // Горная промышленность. 2023. № S1. С. 96-102. DOI: 10.30686/1609-9192-2023-S1-96-102
- Вьюнников А.А., Хоютанова Н.В., Романевич К.В. и др. Сейсмический мониторинг и оценка геодинамических процессов при ведении горных работ в условиях подземного рудника «Интернациональный» // Горная промышленность. 2024. № 3S. С. 26-31. DOI: 10.30686/1609-9192-2024-3S-26-31
- Вьюников А.А., Ворожцов С.Г., Пуль Э.К., Ковешников П.Ю. Способы профилактики внезапных выбросов породы и газа при ведении горных работ на сверхглубоких горизонтах подземного рудника «Интернациональный» // Горный журнал. 2023. № 1. С. 133-138. DOI: 10.17580/gzh.2023.01.22
- Пуль Э.К., Захаров Н.Е., Лосовская Ю.В., Иванов П.С. Разработка и опытно-промышленная апробация мероприятий по предотвращению негативных последствий газодинамических явлений на месторождении трубки «Интернациональная» // Горный журнал. 2020. № 1. С. 104-108. DOI: 10.17580/gzh.2020.01.21
- Петухов И.М. Горные удары на угольных шахтах. М.: Недра, 1972. 229 с.
- Зубов В.П., Ли Юньпэн. Слоевая система разработки мощных пологих угольных пластов на шахтах Китая: проблемные вопросы, направления совершенствования // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023. № 7. С. 37-51. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_7_0_37
- Забурдяев В.С. Технологические решения по снижению метановой опасности в угольных шахтах. М.; Вологда: Инфра-Инженерия, 2023. 208 с.
- Малеев Н.В., Мхатвари Т.Я., Эренбург В.И. Способ предотвращения внезапных выбросов песчаников и газа для эффективного и безопасного проведения горных выработок // Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность – 2021: Сборник статей по материалам международной научно-практической конференции, 20-23 сентября 2021, Севастополь, Россия. Севастополь: Севастопольский государственный университет, 2021. С. 423-427.
- Герасименко В.Е. Предупреждение газодинамических явлений при проведении горных выработок // Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах. 2018. № 3 (42). С. 77-84.
- Ловчиков А.В., Земцовский А.В. Профилактика горных ударов в низких рудных целиках посредством образования разгрузочных щелей (для условий Ловозерского редкометалльного месторождения) // Вестник МГТУ. 2019. Т. 22. № 1. С. 158-166. DOI: 10.21443/1560-9278-2019-22-1-158-166
- Андрейко С.С. Предотвращение выбросов породы и газа при проходке подготовительных выработок в доломитовых породах на больших глубинах // Горное эхо. 2020. № 2 (79). С. 83-91. DOI: 10.7242/echo.2020.2.17
- Мороз Н.Е., Гендлер С.Г., Романевич К.В. Оценка опасности газодинамических явлений на основе анализа натурных и лабораторных исследований скоростей распространения упругих волн во вмещающих горных породах кимберлитовой трубки «Интернациональная» // Горная промышленность. 2025. № 2. С. 65-72. DOI: 10.30686/1609-9192-2025-2-65-72
- Нестеров Е.А. Результаты опытно-промышленных испытаний проходки подготовительных выработок в выбросоопасных доломитовых породах // Горное эхо. 2020. № 2 (79). С. 114-118. DOI: 10.7242/echo.2020.2.22
- Латышев О.Г., Казак О.О., Сынбулатов В.В. Исследование реологических характеристик горных пород в условиях воздействия на массив поверхностно-активными веществами // Известия вузов. Горный журнал. 2019. № 3. С. 39-47. DOI: 10.21440/0536-1028-2019-3-39-47
- Латышев О.Г., Казак О.О. Использование поверхностно-активных веществ в процессах бурения горных пород // Вектор ГеоНаук. 2018. Т. 1. № 2. С. 29-37.
- Иудин М.М. Естественное напряженное состояние массива горных пород кимберлитовых месторождений // Вестник Якутского государственного университета. 2009. Т. 6. № 2. С. 25-31.
- Zhang Ning, Lan Hengxing, Li Langping et al. Characteristics and implications of in-situ stresses in Southeastern Tibetan Plateau // Journal of Engineering Geology. 2022. Vol. 30. Iss. 3. P. 696-707. DOI: 10.13544/j.cnki.jeg.2022-0112
- Peng Li, Qi-feng Guo, Mei-feng Cai, Sheng-jun Miao. Present-day state of tectonic stress and tectonization in coastal gold mine area near Laizhou Gulf, North China // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2023. Vol. 33. Iss. 3. P. 865-888. DOI: 10.1016/S1003-6326(23)66152-7
- Peng Li, Yan Liu, Meifeng Cai et al. Contemporary stress state in the Zhao–Ping metallogenic belt, eastern China, and its correlation to regional geological tectonics // International Journal of Coal Science & Technology. 2025. Vol. 12. № 29. DOI: 10.1007/s40789-025-00769-2
- Беляков Н.А., Емельянов И.А. Учет трещиноватости породного массива при определении его естественного напряженного состояния методом кольцевой разгрузки с применением многокомпонентного датчика смещений // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2024. № 12-1. С. 145-164. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_121_0_145
- Головченко Ю.Ю., Румянцев А.Е., Лалин В.В., Соннов М.А. Моделирование тектонических нарушений с применением связей конечной жесткости с интеграцией в CAE Fidesys // Горная промышленность. 2025. № 4. С. 78-84. DOI: 10.30686/1609-9192-2025-4-78-84
- Соннов М.А., Румянцев А.Е., Трофимов А.В., Вильчинский В.Б. Численное моделирование изменения напряженно-деформированного в процессе отработки месторождения в программном комплексе CAE Fidesys с использованием функции пошагового расчета // Горная промышленность. 2020. № 2. С. 110-114. DOI: 10.30686/1609-9192-2020-2-110-114