ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КАМЕРНОЙ СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ

Отчет 119 стр., 57 рис., 7 табл., 66 источн. Ключевые слова: горная порода, междукамерный целик, оседание земной поверхности, растяжение, одноосное и двухосное равнокомпонентное сжатие, прочность, напряженно-деформированное состояние, численное моделирование. Объектом исследования являются горные породы и подработанные породные массивы. Предметом исследования являются прочность горных пород при различных схемах нагружения, теоретический анализ напряженно-деформированного состояния конструктивных элементов камерной системы разработки. Цель работы - установление экспериментальных и теоретических закономерностей деформирования и разрушения квазипластичных горных пород, оценка влияния природных и техногенных факторов на устойчивость несущих элементов камерной системы разработки в различных горно-геологических и горнотехнических ситуациях. Методология проведения работ - лабораторные, и теоретические исследования особенностей деформирования и разрушения пород, применение полученных экспериментальных зависимостей при разработке упруго-вязкопластических моделей деформирования и разрушения соляных пород и горнотехнических конструкций. Приложение полученных результатов к задачам крупномасштабного математического моделирования напряженно-деформированного состояния подработанного породного массива. Результаты работы: В рамках разработки комплексной методики определения прочностных показателей горных пород проведены испытания на одноосное растяжение, одноосное и двухосное равнокомпонентное сжатие на образцах месторождений Жолынбет, Аксу, Северный Катпар (Казахстан) и Верхнекамского месторождения калийных солей (Россия). Выполнены исследования в режиме объемного сжатия по схемам Кармана и Бекера и одноосное растяжение методом раскалывания на образцах известняка Ново-Пашийского месторождения. Разработана модификация метода проекции напряжений, основанная на введение в вязкопластическую модель дополнительного внутреннего параметра, предела ползучести, и соответствующего способа вычисления эквивалентного напряжения ползучести. Построен алгоритм численной реализации модифицированного метода проекций напряжений в связке с объемным критерием пластичности и критерием Кулона-Мора. Алгоритм основан на неявной схеме Эйлера локального интегрирования вязкопластических соотношений методом обратного отображения, где в соответствующую систему невязок добавляется уравнение, описывающее связь текущих напряжений с функцией относительного уровня нагрузки, которая участвует в вычислении эквивалентного напряжения ползучести в уравнении пластического множителя. Предложена методическая схема оценки оседаний земной поверхности и параметрического обеспечения анализа безопасных условий подработки водозащитной толщи методами математического моделирования, основанная на прогнозе скорости горизонтальной конвергенции очистных камер модифицированным методом проекции напряжений, реализованном в связке с объёмным критерием пластичности.