Михаил Еремин

Институт по физика на якостта и материалознание, Сибирски клон, Руска академия на науките, Томск 634055, Руска федерация

Габриел Естерхуйзен

b Национален институт за безопасност и здраве при работа, Питсбърг, PA 15236, САЩ

Игор Смолин

Институт по физика на якостта и материалознание, Сибирски клон, Руска академия на науките, Томск 634055, Руска федерация

c Национален изследователски Томски държавен университет, Томск 634050, Руска федерация

Резюме

Съществен етап от проектирането на мините е оценка на стъпките на първата и периодична пещерна покрив в дългите стени на мини. Като цяло това се извършва с помощта на полевия опит и може да бъде значително подобрено чрез числена симулация. В тази работа е приложен метод с крайна разлика, съчетан с подхода на механиката на непрекъснатата повреда (CDM), за да се симулира еволюцията на напрежението и деформацията на скалната маса с подземния отвор по време на добива на въглища. Стъпките и етапите на пещерно покритие бяха изчислени въз основа на данните от числената симулация и бяха сравнени с полевите данни от няколко действащи мини в южната част на басейна на Кузнецк, Русия. Зависимостта на първата стъпка на пещерен покрив при симулация линейно корелира с данните на полето. Резултатите съответстват на действителните покриви на дългите стени на плоските въглищни пластове и средната скорост на продвижване на челото е приблизително 5 м/ден.

1. Въведение

Копаенето на дълги стени е един от двата най-често срещани метода на подземно добиване на въглища в света. Той е доста безопасен, високопродуктивен и изисква по-малък брой експлоатационен персонал и т.н. И е по-подходящ за въглищни пластове с ниски ъгли на потапяне (плоско потапяне) и минно поле с правоъгълна форма. Големи конзоли на основния покрив могат да останат зад стената (около 100 m или повече) при определени геоложки условия (обикновено с големи дебелини на основния покрив), ако не се прилагат специални процедури за пещерно покритие. Това усилва налягането на опората пред режещата повърхност с 2–2,5 фактора в сравнение със стойността на вертикалното напрежение в случая, когато плочата е с дължина около 100 m [1,2]. Максималната стойност на опорното налягане се наблюдава няколко метра дълбоко в непокътнатия въглищен пласт. В същото време на 1,5–3 м по протежение на въглищата се получават въглищата, което от време на време причинява прекъсвания на минното дело поради изблици [3]. Подземните отвори нарушават девственото състояние на стрес и напрежение [4]. Повишаването на напрежението в близост до отвори е отговорно за проявата на избухване на скали, въглища и газ, незабавно смачкване на покрива в работната зона, неустойчивостта на защитните колони и др. [5].

2. Геоложки условия на няколко въглищни пласта в басейна на Кузнецк

числена

Местоположение и външната граница на басейна на Кузнецк (след [20]).