Авторы: К.Х. Ли, В.Г. Казанцев, О.В. Тайлаков, Х.У. Ли, А.И. Фомин

Название статьи: Модель накопления повреждений угольнопородного массива у дегазационных скважин угольных шахт

Год: 2024, Номер: 1, Страницы: 52-65

Отрасль знаний: 2.8.6. Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Индекс УДК: 622.453

DOI: 10.26730/1999-4125-2024-1-52-65

Аннотация: Представлена физико-математическая модель накопления повреждений и разрушения угольнопородного массива, учитывающая влияние горного давления на параметры развития одного или нескольких фронтов разрушения в массиве одновременно. В основу обобщенной модели устойчивости и прочности горного массива положена система соотношений – статический вариант теории прочности, устойчивости и экспоненциальная зависимость, связывающая долговременную прочность с действующими в массиве напряжениями в трактовке С.Н. Журкова и С.А. Аррениуса. Оставаясь на феноменологических представлениях механики сплошных сред, непрерывное накопление рассеянных повреждений представляется в виде дефектов типа микротрещин, развивающихся во множестве в единице объема горных пород. В формулировке Л.М. Качанова кинетика накопления повреждений представлена в виде зависимости скорости накопления повреждений от уровня поврежденности и действующих в массиве напряжений. Задача о накоплении повреждений и разрушении горных пород базируется на отыскании минимума функционала потенциальной энергии угольнопородного массива, дискретизация которого осуществляется при помощи метода конечных элементов. Реализация модели накопления повреждений представлена сравнительным анализом накопления повреждений и разрушением угля у вертикальной и горизонтальной дегазационных скважин. На численных примерах показаны положительные и отрицательные стороны механической работоспособности вариантов скважин во времени. Установлено, что при прочих равных условиях (глубина залегания пласта, физико-механические характеристики массива угля, размеры скважин) скорость накопления повреждений у горизонтальной скважины существенно выше, чем у вертикальной скважины. Показано, что рациональный выбор схемы дегазации угольных пластов скважинами должен включать обязательную процедуру изучения поведения массива угля у скважины с учетом глубины залегания месторождения, структуры массива, показателя трещинообразования, пределов длительной прочности на растяжение и сжатие угля, предполагаемого времени эксплуатации скважины.

Ключевые слова: моделирование угольный пласт скважина поврежденность разрушение напряженное состояние фронт разрушения

Дата получения: 15.01.2024

Дата одобрения: 15.02.2024

Дата опубликования: 12.03.2024

ЦИТИРОВАНИЕ СКАЧАТЬ