ПОДЗЕМНЫЕ РАБОТЫ
Оригинальная статья
УДК 622.272:658.012.122:51.001.57 © К.В. Халкечев, Р.К. Халкечев, Ю.М. Левкин, 2023
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Уголь № 7-2023 /1169/
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2023-7-56-58
Название
Математическая модель поля напряжений в целиках с учетом магистральной трещины на угольных месторождениях
Авторы
Халкечев К.В., Доктор физ.-мат. наук, доктор техн. наук, профессор кафедры геологии и маркшейдерского дела НИТУ «МИСиС», 119049, г. Москва, Россия, e-mail: h_kemal@mail.ru
Халкечев Р.К., Доктор техн. наук, доцент, профессор кафедры инфокоммуникационных технологий
НИТУ «МИСиС», 119049, г. Москва, Россия, e-mail: syrus@list.ru
Левкин Ю.М., Доктор техн. наук, член Союза маркшейдеров России, профессор Московского политехнического университета, 105064, г. Москва, Россия, e-mail: lev5353@bk.ru
Аннотация
С целью определения напряженно-деформированного состояния в целиках, представленных полнокристаллическими горными породами, на угольных месторождениях построена математическая модель поля напряжений с учетом магистральной трещины. Предполагается, что исследуемый целик обладает полнокристаллической структурой, в котором имеется горизонтально ориентированная трещина. Размеры такой трещины превосходят характерный размер элементарного объема. Магистральная горизонтально направленная раскрытая трещина в целике имеет техногенное происхождение и индуцирует дополнительное собственное внутреннее поле напряжений. С другой стороны, внутреннее поле напряжений, обусловленное структурными особенностями полнокристаллических горных пород, способствует образованию вертикально ориентированных трещин. При этом если они образовали магистральную трещину, то целик потеряет устойчивость, что может привести к аварийной ситуации. В результате, напряженное состояние в целиках образуется суперпозицией напряжений, индуцированных внешним полем и полем наведенным магистральной трещиной.
Ключевые слова
Математическая модель, устойчивость целика, напряженное состояние, магистральная трещина, полнокристаллическая горная порода, неоднородная среда, эффективный модуль упругости, суперпозиция полей напряжений.
Список литературы
1. Qu X., Chen Y., Yin D. Experimental study on progressive failure characteristics of strip coal pillar models under different roof and floor conditions // Case Studies in Construction Materials. 2023. Vol. 18. Article e02147. DOI: 10.1016/j.cscm.2023.e02147.
2. Coupling influence of inclination angle and moisture content on mechanical properties and microcrack fracture of coal specimens / L. Chen, D.S. Zhang, N. Yao et al. // Lithosphere, 2021. 2022. (Special 7). Article 6226445. DOI: 10.2113/2022/6226445.
3. Study on failure mechanism of room and pillar with different shapes and configurations under uniaxial compression using experimental test and numerical simulation / V. Sarfarazi, N. Babanouri, S. Fattahi et al. // Underground Space. 2023. Vol. 9. P. 105–121. DOI: 10.1016/j.undsp.2022.07.002.
4. Левкин Ю.М. Использование технологии дистанционного зондирования и математического моделирования для анализа аварийных горных выработок // Уголь. 2022. № 6. С. 32-34. DOI: 10.18796/0041-5790-2022-6-32-34.
5. Cooperative mining technology and strata control of close coal seams and overlying coal pillars / S. Qiang, G. Jialiang, Y. Feng et al. // Alexandria Engineering Journal. 2023. Vol. 73. P. 473–485. DOI: 10.1016/j.aej.2023.04.071.
6. Pseudo-discontinuum model to simulate hard-rock mine pillars / E. R?genes, A.D.S. Gomes, M.M.D. Farias et al. // Underground Space. 2023. Vol. 11. P. 81–95. DOI: 10.1016/j.undsp.2022.12.002.
7. Халкечев Р.К. Теория мультифрактального моделирования процессов деформирования и разрушения породных массивов как основа автоматизации технологии буровзрывныхработ на угольных разрезах // Уголь. 2019. № 11. С. 32-35. DOI: 10.18796/0041-5790-2019-11-32-34.
8. Халкечев Р.К., Халкечев К.В. Математическое моделирование неоднородного упругого поля напряжений породного массива кристаллической блочной структуры // Горный журнал. 2016. № 3. С. 200-205. DOI: 10.17580/gzh.2016.03.05.
9. Халкечев Р.К., Халкечев К.В. Управление селективностью разрушения при дроблении и измельчении геоматериалов на основе методов подобия и размерности в динамике трещин // Горный журнал. 2016. № 6. С. 64-66. DOI: 10.17580/GZH.2016.06.04.
10. Халкечева Л.К., Халкечев Р.К. Автоматизированная система мониторинга состояния транспортных берм на предмет оползневой опасности в виде проседания // Уголь. 2022. № 4. С. 50-52.DOI: 10.18796/0041-5790-2022-4-50-52.
11. Халкечев Р.К. Нечеткая математическая модель изменения концентрации трещин в минерале под действием внешней нагрузки // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2019. № 6. С. 97-105. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-06-0-97-105.
12. Черепанов Г.П. Механика хрупкого разрушения. М: Наука, 1974. 640 с.
Для цитирования
Халкечев К.В., Халкечев Р.К., Левкин Ю.М. Математическая модель поля напряжений в целиках с учетом магистральной трещины на угольных месторождениях // Уголь. 2023. № 7. С. 56-58. DOI: 10.18796/0041-5790-2023-7-56-58.
Информация о статье
Поступила в редакцию: 06.06.2023
Одобрена рецензентами: 14.06.2023
Принята к публикации: 26.06.2023
