ГЕОМЕХАНИКА
УДК 622.831.312:622.831.322:51.001.57 © Р.К. Халкечев, 2019
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333
(Online) • Уголь №
7-2019 /1120/
Название
Применение теории мультифрактального
моделирования процессов деформирования и разрушения породных массивов с целью
краткосрочного прогнозирования внезапных выбросов угля и газа
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2019-7-48-50
Автор
Халкечев Р.К., канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры «Физические процессы горного производства и геоконтроля» НИТУ «МИСиС», 119049, г. Москва, Россия, тел.: +7 (905) 793-80-35, e-mail: syrus@list.ru
Аннотация
В представленной статье посредством использования теории мультифрактального моделирования разработана математическая модель краткосрочного прогнозирования динамических явлений в виде внезапных выбросов угля и газа. Данная модель в отличие от своих неполных аналогов, рассматривает внезапные выбросы как проявление напряженно-деформированного состояния породного массива, наблюдаемое на заключительной стадии разрушения. Краткосрочный прогноз динамического явления в разработанной модели осуществляется посредством исследования совокупности двухмерных прямоугольных перколяционных решеток (вместе соответствующих выбросоопасной зоне) на предмет реализации двух вертикальных и одного горизонтального бесконечных кластеров. При этом исследование данных решеток на предмет перколяции осуществляется по разрушению элементов согласно критериям, учитывающим механические свойства образцов углей (задаваемых в нечетком виде), поля напряжений и давлений.
Ключевые слова
Внезапный выброс угля и газа; поле напряжений; поле давлений; мультифрактальное моделирование; математическая модель; перколяционная решетка; нечеткий тензор модулей упругости; динамическое явление.
Список литературы
1. Quantitative definition and investigation
of deep mining / H.-P. Xie, F. Gao, Y. Ju et al. // Journal of the China Coal
Society. 2015. Vol. 40. No. 1. P. 1–10.
2. Simulation experiment and acoustic
emission study on coal and gas outburst / H. Li, Z. Feng, D. Zhao, D. Duan //
Rock Mechanics and Rock Engineering. 2017. Vol. 50. P. 2193-2205.
3. Characteristics and precursor information of electromagnetic signals of mining-induced coal and gas outburst / L. Qiu, Z. Li, E. Wang et al. // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2018. Vol. 54. P. 206-215.
4. Петухов И.М., Линьков A.M. Механика горных ударов и выбросов. М.: Недра, 1983. 280 с.
5. Федоров А.В., Федорченко
И.А. Численное моделирование газодинамической стадии внезапного выброса угля
и газа // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2010. № 5. С. 3-16.
6. Prediction method for risks of coal and
gas outbursts based on spatial chaos theory using gas desorption index of
drill cuttings / L. Dingqi, Ch. Yuanping, W. Lei еt al. // Mining Science and Technology. 2011.
Vol. 21. P. 439-443.
7. Zhao Z.-G., Tan Y.-L. Study of premonitory
time series prediction of coal and gas outbursts based on chaos theory //
Rock and Soil Mechanics. 2009. Vol. 30. No. 7. P. 2186-2190.
8. Hao J.S., Yuan C.F. The applying of fuzzy
network techniques in prediction of coal and gas outbursts // Journal of
China Coal Society. 1999. Vol. 24. No. 6. P. 624–627.
9. Zhu Z.J., Zhang H.W., Han J. Prediction of
coal and gas outburst based on PCA-BP neural network // China Safety Science Journal.
2013. Vol. 23. No. 4. P. 45-49.
10. Experimental analysis of the intensity
and evolution of coal and gas outbursts / C. Wang, S. Yang, D. Yang, X Li.,
C. Jiang // Fuel. 2018. Vol. 226. P. 252-262.
11. Yuan L. Control of coal and gas outbursts in Huainan mines in China: A review // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2016. Vol. 8. P. 559-567.
12. Халкечев Р.К. Экспертная система разработки математических моделей геомеханических процессов в породных массивах // Горный журнал. 2016. №7. C. 96-98.
13. Халкечев Р.К. Мультифрактальная модель неоднородного поля давлений в газонаполненных порах поликристалла при постоянном внешнем поле // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2012. Спец. выпуск № 7. Математическое моделирование трудноформализуемых объектов. С. 3-7.
14. Халкечев Р.К., Халкечев К.В. Математическое моделирование неоднородного упругого поля напряжений породного массива кристаллической блочной структуры // Горный журнал. 2016. № 3. С. 200-205.
15. 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. C. 64-66.
