С. Ханер
Университет в Афьонкарахисаре, г. Афьонкарахисар, Турция shaner@aku.edu.tr
Ключевые слова: Нефелиновый сиенит, функция измельчения, удельная скорость измельчения, мелкий помол
Страницы: 185-193
Рассмотрены изменения удельной скорости измельчения и функции распределения степени измельчения образцов нефелинового сиенита с помощью шаров из легированной стали различных диаметров. Исследовано распределение частиц по размеру. Установлено, что при увеличении диаметра шаров повышается скорость измельчения.
Проанализирован процесс искусственного замораживания влагонасыщенного породного массива при строительстве шахтных стволов. Рассмотрен упрощенный случай единственной замораживающей колонки. Исследованы стадии активного и пассивного замораживания. Поддержание постоянной толщины ледопородного ограждения на стадии пассивного замораживания осуществлено с помощью имитационной модели регулятора температуры хладоносителя. Проведено многопараметрическое численное моделирование замораживания породного массива, определены зависимости температуры хладоносителя от времени на стадии пассивного замораживания. Выявлено, что для поддержания постоянной толщины ледопородного ограждения на стадии пассивного замораживания температура хладоносителя должна монотонно возрастать с течением времени по степенному закону с показателем степени около - 0.2. Выбор значения температуры хладоносителя в фазе активного замораживания практически не влияет на суммарную энергоэффективность системы замораживания.
А.В. Азаров, М.В. Курленя, С.В. Сердюков
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия antonazv@mail.ru
Ключевые слова: Массив горных пород, гидравлический разрыв, трещина, математическое моделирование, расширенный метод конечных элементов, пороупругая среда, программное обеспечение
Страницы: 206-214
Представлены структура, особенности и примеры использования программного комплекса, созданного на основе расширенного метода конечных элементов в среде программирования ABAQUS и предназначенного для моделирования гидравлического разрыва проницаемого породного массива, определения траекторий развития трещин в условиях неоднородного напряженного состояния среды.
А.В. Азаров, М.В. Курленя, А.В. Патутин, С.В. Сердюков, О.А. Темиряева, А.В. Яблоков
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия antonazv@mail.ru
Ключевые слова: породный массив, проницаемость, флюид, фильтрация, поровое давление, гидравлический разрыв пласта, трещина, математическое моделирование, программное обеспечение
Страницы: 3-11
Приведена методика моделирования фильтрации флюидов, разработанная на основе расширенного метода конечных элементов в среде программирования ABAQUS и предназначенная для расчетов распределения порового давления и направления потоков жидкости и газа в породном массиве при разработке твердых полезных ископаемых с применением гидроразрыва. Рассмотрена типовая модель и примеры использования методики для расчетов дебитов газа при дренировании угольного пласта скважинами и трещинами различной ориентации.
С.В. Лавриков, А.Ф. Ревуженко
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия lvk64@mail.ru
Ключевые слова: горный массив, напряженное состояние, энергия взрыва
Страницы: 12-29
Рассмотрена математическая модель горной породы с учетом свойства аккумулировать и высвобождать накопленную энергию. Введены внутренние переменные для описания самоуравновешенных напряжений. Исследован тип замкнутой системы уравнений. Предложен алгоритм численного моделирования динамических скачков разупрочнения в рамках квазистатической постановки задачи. Методом конечных элементов решена задача о деформировании массива в окрестности горизонтальной выработки. Показано, что при определенных условиях самоуравновешенные напряжения могут быть выведены из состояния равновесия, что сопровождается катастрофическими динамическими проявлениями горного давления.
А.П. Господариков, Я.Н. Выходцев, М.А. Зацепин
Санкт-Петербургский горный университет, г. Санкт-Петербург, Россия gospodarikov_ap@pers.spmi.ru
Ключевые слова: буровзрывные работы, неоднородный массив горных пород, вычислительный комплекс, системы дифференциальных уравнений
Страницы: 30-41
Предложена математическая модель воздействия сейсмовзрывной волны на неоднородный (многослойный) массив горных пород, вмещающий горизонтальную выработку. Разработан численный алгоритм, реализующий эффективный метод расщепления С. К. Годунова, и составлен вычислительный комплекс. По результатам численных расчетов определены безопасные параметры ведения буровзрывных работ, обеспечивающие сохранность подземных горных сооружений.
Е.Н. Шер
Институт горного дела СО РАН, г. Новосибирск, Россия ensher@gmail.com
Ключевые слова: взрыв, горные породы, слоистый породный массив, скважинный заряд, радиальные трещины, гидроразрыв, форма трещин
Страницы: 42-53
Приведены расчетная схема и результаты расчетов развития разрушения в слоистом породном массиве при взрывных работах и гидроразрыве нефтяных пластов. Для нахождения напряженного состояния упругого породного массива с трещинами использовался метод граничных элементов в трехмерной постановке. Определено влияние прочностных свойств слоев массива на форму радиальных трещин, их размеры и площадь. Установлено, что наличие более прочной прослойки способствует уменьшению поперечного размера, развивающихся в ней трещин по сравнению с размером трещин в окружающем массиве, т. е. неравномерному разрушению массива вдоль скважины и возможному появлению негабаритов. Показана возможность корректировки формы трещин при изменении распределения взрывчатого вещества вдоль скважины. При гидроразрыве наличие ослабленной прослойки приводит к развитию трещины преимущественно вдоль нее.
Показано изменение коэффициента поглощения сейсмической энергии в зависимости от геологических и горнотехнических условий при разработке одного из длинных забоев на угольной шахте “Руда” в Польше. Применялся метод определения затухания, основанный на адаптированной модели сейсмоакустической эмиссии. Рассмотрено пять стадий разработки массива длинным забоем при различном напряженном состоянии массива. Установлено, что в областях концентрации высоких напряжений затухание имеет слабо выраженный характер, а в областях ослабленного массива горных пород наблюдается сильное затухание сейсмической энергии.
В.Н. Одинцев1, В.В. Макаров2 1Институт проблем комплексного освоения недр РАН, г. Москва, Россия odin-vn@yandex.ru 2Дальневосточный федеральный университет, г. Владивосток, Россия vlmvv@mail.ru
Ключевые слова: угольный пласт, зональная дезинтеграция, трещины отрыва, диффузия метана, давление газа, суфляр, отжим пласта
Страницы: 61-77
Рассмотрены теоретические вопросы зональной дезинтеграции газоносного угольного пласта и газодинамических явлений в горной выработке. Используется концепция неустойчивости геомеханического состояния пласта, обусловленная неустойчивостью деформирования пласта при образовании микротрещин и неустойчивостью трещинообразования в макромасштабе. Установлено, что в зоне дезинтеграции газоносного угольного пласта происходит процесс перехода растворенного в угольном веществе метана в свободное состояние. В результате роста давления свободного метана в глубине пласта образуется зона разрушенного угля и газа, которая может быть очагом таких газодинамических явлений, как суфляр, отжим пласта, выброс угля и газа. Получены значения и соотношения параметров геомеханических и газодинамических процессов, согласующиеся с данными практики.
Л. Войтецкий1, И. Голда2 1Центральный институт горного дела, г. Катовице, Польша lwojtecki@gig.eu 2Силезский технологический университет, г. Гливице, Польша
Ключевые слова: метод оценки сейсмического эффекта, взрывное обрушение кровли
Страницы: 78-92
Снижение угрозы горных ударов при подземной разработке каменноугольных пластов возможно с помощью стратегии активного предотвращения, которая заключается в снятии избыточного напряжения взрывами длинных скважин. Использован метод оценки сейсмического эффекта взрыва в каменноугольных шахтах на чешской части Верхнесилезского каменноугольного бассейна. Применена классификационная система оценки сейсмического эффекта с помощью статистического анализа, учитывающего энергию вызванных толчков и массу взрывчатых веществ. Выполнен анализ эффективности подобных взрывов при разработке длинным забоем угольного пласта № 408 в шахте на польской части Верхнесилезского каменноугольного бассейна. Подтверждена эффективность взрывов при обрушении кровли. Сейсмический эффект при использовании разгрузочных взрывов заключается в проявлении дополнительных процессов, в результате которых массив горных пород приобретает новое равновесное напряженно-деформированное состояние.