ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОМ ГРАНИЧНЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПОЛЕВОГО ШТРЕКА ПРИ НАДРАБОТКЕ
1 Карагандинский государственный технический университет, Караганда, Казахстан
Аннотация. В статье приводится основная идея о необходимости при оценке надежности технологической схемы угольной шахты учета напряженного состояния горных выработок в зависимости от совокупности горно-геологических, технических и технологических факторов на базе современных методов механики деформируемого твердого тела. Только звание последнего позволяет предопределить причину «отказа» (разрушения) выработки и открывает возможность эффективного управления производственным процессом. Так, охрана полевых штреков может быть осуществлена целенаправленно путем рационального из расположения относительно границ очистного пространства, изменением профиля поперечного сечения до устойчивой формы, подрывкой пород почвы и кровли, выбором способа поддержания и вида крепи и т.д.
Объектом изучения выступает одиночная горная выработка большой протяженности, пройденная по породе параллельно простиранию угольного пласта (полевой штрек) и находящаяся в зоне воздействия опорного давления. Принято, что угольный пласт разрабатывается длинными столбами по падению.
Исходя из того, что полевой штрек закладывается в почве пласта, представляющей слоистую толщу из непосредственной и основной почвы, в зоне влияния очистных работ преобладающей нагрузкой является опорное давление на пласт.
Целью нашего исследования являются: выбор адекватных моделей таких сред в виде слоистой полуплоскости, анизотропной плоскости и полуполос между сжимающими разнородными полуплоскостями, решение задач теории упругости для слоистой полуплоскости с отверствием и анизотропной плоскости с двумя взаимовлияющими отверстиями при заданных граничных условиях в напряжениях; опеределение контактных напряжений для полуполос между зажатыми слоистыми полуплоскостями; установление областей эффективного применения методов комплексных потенциалов интегральных уравнений и их комбинаций при решении поставленных прикладных задач. Ставятся конкретно следующие задачи:
Обосновать приведение задачи о напряженном состоянии полевого штрека в зоне влияния отработки угольного пласта длинными столбами по падению к первой основной плоской задаче теории упругости для слоистой полуплоскости с отверстием и двухсвязной анизотропной плоскости;
Определить напряженное состояние слоистой полуплоскости вблизи свободного отверстия круговой формы при заданных на верхней границе несимметричных нагрузках;
Оценить распределение контактного напряжения на полуполосах, разведенных вдоль продольной оси и сжатых слоистыми полуплоскостями;
Найти напряженное состояние анизотропной плоскости вблизи свободного отверстия произвольной формы при заданных напряжениях на бесконечности и на контуре сближенного продолговатого отверстия;
-Выполнить многовариантные расчеты, провести их анализ и сформулировать практические рекомендации.
Методика исследования предусматривает обязательное использование данных шахтных (натурных) измерений и наблюдений, лабораторных экспериментов и их обобщений как при постановке задач и назначении граничных условий, так и при проверке полученных в ходе решения результатов. При решении граничных задач привлекаются и аналитические, и численные методы механики деформируемого твердого тела.
Проводится решение задачи о напряженном состоянии слоистой полуплоскости с отверстием методами комплексных потенциалов В.Г. Колосова – Н.И. Мусхелишвили и интегральных преобразований Фурье. Рассматривая неоднородно – слоистую почву угольного пласта, в которой заложен полевой штрек, обосновывается схема расчета напряженного состояния этой выработки в динамике проявления опорного давления на пласт.
Cодержит результаты иследования корректной постановки задачи об опорном давлении на наклонно–залегающий заглубленный угольный пласт вблизи очистного пространства.
Для этого решается смешанная задача теории упругости о контактном напряжении на полуполосах с изменяющимися вдоль продольной оси; отходя от торцов, деформативными свойствами, когда эти полуполосы зажаты с трением между слоистыми полуплоскостями.
Достарыңызбен бөлісу: |
