Моделирование геомеханического состояния повторно подрабатываемых массивов горных пород

Предложена геомеханическая модель, разработана технология численного моделирования и выполнено компьютерное моделирование геомеханического состояния повторно подрабатываемого массива горных пород Третьего калийного горизонта Старобинского месторождения с учетом его структурных и прочностных особенностей, а также технологических схем первичной отработки. Установлены закономерности формирования зон напряженно-деформированного состояния в подработанном массиве, вмещающем погашенные очистные выработки и межпанельные целики. Показано, что устойчивость выработок, расположенных в областях повторной подработки, существенным образом зависит от времени, прошедшего со времени первичной подработки, и от места расположения выработки в массиве относительно места проведения первичных горных работ. Установлено, что наиболее опасными для повторного размещения выработок являются зоны обобщенного сдвига, так как в них наиболее вероятна активизация процессов сдвижения и разрушения породных масс. В областях обобщенного сжатия происходят процессы уплотнения обрушенных породных масс. Вследствие этого по истечении значительного периода времени состояние массива горных пород в данных зонах можно рассматривать как приближенное к естественному, без дополнительных структурных нарушений. В таких областях эффективные механические характеристики массивов горных пород практически восстанавливаются. Поэтому наибольшая устойчивость выработок будет достигнута при размещении их в области напряженного состояния обобщенного сжатия в зоне обрушенных, уплотненных пород отработанных очистных ходов и лав.

1. Ivlev D. D. Maksimova L. A., Nepershin R. I., Radaev Yu. N., Senashov S. I., Shemyakin E. I. Limit State of Deformed Bodies and Rocks. Moscow, Fizmatlit Publ., 2008. 832 p. (in Russian).

2. Zhuravkov M. A. Mathematical Modeling of Deformation Processes in Solid Deformable Media (on the Example of Problems of Mechanics of Rocks and Massifs). Minsk, Belarusian State University Publ., 2002. 456 p. (in Russian).

3. Rodionov V. N., Sizov I. A., Cvetkov V. M. Fundamentals of Geomechanics. Moscow, Nedra Publ., 1986. 301 p. (in Russian).

4. Fisenko G. L. The Limiting State of Rocks around the Workings. Moscow, Nedra Publ., 1976. 272 p. (in Russian).

5. Kartashov Yu. M., Matveev B. V., Miheev G. V., Fadeev A. B. Strength and Deformability of Rocks. Moscow, Nedra Publ., 1973. 269 p. (in Russian).

6. Chizhik S. A., Zhuravkov M. А., Petrovskiy A. B., Prushak V. Ya., Puzanov D. A. Ultimate state criteria and strength characteristics of the rock massifs being undermined repeatedly. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi.Seryya fizika-technichnych navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series, 2021, vol. 66, no. 4, pp. 420–429. https://doi.org/10.29235/1561-8358-2021-66-4-420-429

7. Chizhik S. A., Zhuravkov M. А., Petrovskiy A. B., Prushak V. Ya., Puzanov D. A. Calculation of the effective mechanical characteristics of the undermined rock mass. Doklady Natsional’noi akademii nauk Belarusi = Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus, 2022, vol. 66, no. 1, pp. 83–90. https://doi.org/10.29235/1561-8323-2022-66-1-83-90

8. Schweiger H. F., Fabris C., Ausweger G., Hauser L. Examples of successful numerical modelling of complex geotechnical problems. Innovative Infrastructure Solutions, 2019, vol. 4, no. 2, 10 p. https://doi.org/10.1007/s41062-018-0189-5

9. Ćosić S., Avdić M., Sušić A., Ljubojev M. Finite element analysis of deep underground salt caverns. Mining & Metallurgy Engineering Bor, 2013, no. 3, pp. 65–72. https://doi.org/10.5937/MMEB1303065C

10. Computational Geomechanics: Book of extended abstracts. 4th International Symposium on Computational Geomechanics (ComGeo IV), Assisi, Italy, 2–4 May, 2018. Rhodes, International Centre for Computational Engineering, 2018. IX, 149 p.

11. Voloshyn O., Riabtsev O. Some important aspects of rock mechanics and geomechanics. Essays of Mining Science and Practice. E3S Web of Conferences, 2019, vol. 109, pp. 00114. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201910900114

12. Zhuravkov M. A., Konovalov O. L., Bogdan S. I., Prohorov P. A., Krupoderov A. V. Computer Modeling in Geomechanics. Minsk, Belarusian State University Publ., 2008. 443 p. (in Russian).