Geoteh. meh. 2020, 150, 116-126

https://doi.org/10.15407/geotm2020.150.116

 

ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ УГЛЯ ВОДОЙ И АНТИПИРОГЕНАМИ НА ФОРМИРОВАНИЕ ПОЛЯ НАПРЯЖЕНИЙ ВОКРУГ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ

1Круковский А.П., 1Круковская В.В., 1Усов О.А.

1Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины

УДК 539.32:622.831.3

Язык: Русский

Аннотация.

Нагнетание водных растворов антипирогенов в угольный пласт, склонный к самовозгоранию, традиционно применяется для уменьшения вероятности возникновения эндогенных пожаров. Известно, что насыщение угля водой заметно изменяет его механические характеристики и приводит к разгрузке угольного пласта в окрестности горных выработок. Поэтому количественная оценка изменения геомеханических параметров в приконтурной зоне до и после гидрообработки пласта является весьма актуальной задачей. Знание динамики формирования поля напряжений вокруг горной выработки позволит усовершенствовать технологию обработки угольного пласта антипирогенами. Целью работы является исследование изменения напряженного состояния призабойной зоны угольного пласта при различных значениях его влажности с помощью методов численного моделирования. Задача решается в упругопластической постановке. Для математического описания процесса перехода горных пород в нарушенное состояние применяется условие прочности Кулона-Мора. Для решения применяется метод конечных элементов. Алгоритм позволяет проследить изменение напряженного состояния в зависимости от времени, прошедшего после последнего цикла выемки горной массы.  В результате решения задачи получены распределения значений компонент тензора главных напряжений, геомеханических параметров, характеризующих разнокомпонентность поля напряжений и разгрузку пород от горного давления, а также зоны неупругих деформаций. Результаты решения показали, что с течением времени значения рассмотренных геомеханических параметров в призабойной зоне угольного пласта постепенно возрастают. Увеличивается с течением времени и расстояние от забоя до зоны опорного давления (максимума напряжений). В более влажном угле рост зоны опорного давления замедляется. В начальные моменты времени после цикла выемки горной массы заметно влияние разупрочнения угля более высокой влажности, которое проявляется в увеличении зоны неупругих деформаций. После гидрообработки снижается величина максимальных напряжений и разность между максимальной и минимальной компонентами (примерно в 1,5 раза).

Ключевые слова:

нагнетание водных растворов, антипирогены, угольный пласт, напряженное состояние, численное моделирование.

Список   литературы

1. Минеев С.П., Потапенко А.А., Мхатавари Т.Я. и др. Повышение эффективности гидравлического рыхления выбросоопасных угольных пластов: монография Донецк: Східний видавничий дім, 2013. 216 с.

2. Usov О., Poliakov Yu., Andriievska L. Investigation of the deformation characteristics of water-saturated coal samples with a hole for estimating the discharge of the reservoir during hydrolysis // Essays of Mining Science and Practice. E3S Web of Conferences. 2019. 109. 00107.

https://doi.org/10.1051/e3sconf/201910900107

3. Поляков Ю.Е. Деформационная модель разгрузки увлажненного угольного массива // Геотехническая механика. Днепропетровск : ИГТМ НАНУ, 2016. № 130. С. 125-136.

4. Поляков Ю.Е, Усов О.А. Факторы влияния гидрообработки угля на разгрузку призабойной части массива // Геотехническая механика. Днепропетровск : ИГТМ НАНУ, 2016. № 129. С. 166-172.

5. Круковский А.П. Моделирование изменения напряженно-деформированного состояния приконтурного мссива при отходе забоя горной выработки // Проблеми обчислювальної механіки і міцності конструкцій: Зб. наук. праць. Дніпропетровськ: Ліра, 2011. № 17. С. 175-181.

6. Круковский А.П., Круковская В.В., Виноградов Ю.А. Математическое моделирование неустановившейся фильтрации воды в выработку с анкерной крепью // Mining of Mineral Deposits. Дніпро: НГУ, 2017. № 11(2). С. 21-27.

https://doi.org/10.15407/mining11.02.021

7. Krukovskyi O., Bulich Y., Zemlianaia Y. Modification of the roof bolt support technology in the conditions of increasing coal mining intensity. // Essays of Mining Science and Practice. E3S Web of Conferences. 2019. 109. 00042.

https://doi.org/10.1051/e3sconf/201910900042

8. Булат А.Ф., Круковская В.В., Круковский А.П., Зберовский В.В. Численное моделирование гидроимпульсного воздействия на выбросоопасные угольные пласты // Геотехническая механика. Днепропетровск : ИГТМ НАНУ, 2012. № 105. С. 14-25.

9. Krukovskyi O., Krukovska V. Numerical simulation of the stress state of the layered gas-bearing rocks in the bottom of mine working // Essays of Mining Science and Practice. E3S Web of Conferences. 2019. 109. 00043.

https://doi.org/10.1051/e3sconf/201910900043

10. Изменение свойств угля в результате его увлажнения. URL: http://fccland.ru/sitemap.xml (дата обращения: 17.06.2019).

 

Об авторах

Круковский Александр Петрович, член-корреспондент НАН Украины, доктор технических наук, заместитель директора института по научной работе, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАНУ), Днепропетровск, Украина, This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. .

Круковская Виктория Викторовна, доктор технических наук, старший научный сотрудник, старший научный сотрудник отдела управления динамическими проявлениями горного давления, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАНУ), Днепр, Украина, This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. .

Усов Олег Александрович, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, старший научный сотрудник отдела управления динамическими проявлениями горного давления, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАНУ), Днепр, Украина.