Закрыть
Авторизация
Логин:
Пароль:

Забыли пароль?
Регистрация

В І С Н И К КИЇВСЬКОГО НАЦІОНАЛЬНОГО УНІВЕРСИТЕТУ ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

ISSN 1728–2713

ГЕОЛОГІЯ 1(76)/2017 

УДК 551.539.3:622.031

В. Шевчук, д-р геол.-мінералог. наук, проф., E-mail: svgeol@yandex.ua,

О. Іванік, д-р геол. наук, проф., E-mail: om.ivanik@gmail.com,

Київський національний університет імені Тараса Шевченка

ННІ "Інститут геології", вул. Васильківська, 90, м. Київ, 03022, Україна,

М. Лавренюк, канд. фіз.-мат. наук, доц., E-mail: mykolalav@ukr.net,

Київський національний університет імені Тараса Шевченка

механіко-математичний факультет, пр. Акад. Глушкова, 4е, м. Київ, 03127, Україна,

М. Савельєв, E-mail: ms@slavutych.city,

Інститут проблем математичних машин і систем НАН України,

пр. Акад. Глушкова, 42, м. Київ, 03187, Україна

 

РОЗРОБКА АЛГОРИТМІВ ТА ПРОГРАМНИХ КОМПОНЕНТ МОДЕЛЮВАННЯ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ ГІРСЬКОГО МАСИВУ ПРИ РОЗРОБЦІ ВУГІЛЬНИХ ПЛАСТІВ 

Дослідження напружено-деформованого стану техногенно зміненого масиву гірських порід при розробці пластових вугільних родовищ доцільно проводити методами механіки суцільного середовища, які базуються як на аналітичних та чисельних рішеннях, так і на даних натурних і лабораторних експериментів. Аналітичні рішення надають можливість проводити найменш "затратні" експерименти при широкому діапазоні головних факторів та параметрів середовища. У статті представлено алгоритм та програмну реалізацію моделювання напружено-деформованого стану пластового вугленосного масиву. Вихідною базовою моделлю прийнято модель однорідного пружного масиву. Побудову розрахункових схем виконано для умов плоского деформованого стану. Масив гірських порід, що вміщує пласт, моделюється як однорідний трансверсально-ізотропний породний масив. Визначено критерії правильності розв'язку, які встановлюються шляхом перевірки граничних умов. З метою розв'язку задачі про розподіл напружень в масиві, який моделюється лінійно-деформованим середовищем навколо виробки будь-якої форми поперечного перерізу, визначено відповідний вигляд відображальної функції одиничного кола на контур виробки довільного перерізу. Виконано графічне моделювання алгоритму аналітичного розрахунку напружено-деформованого стану фрагменту геологічного масиву з виробкою довільної форми. Представлено програмну реалізацію розробленого алгоритму.

 

Ключові слова: напружено-деформований стан, вугільний пласт, алгоритм, моделювання, програмна реалізація. 

 

            Engl. [Abstract] 

 

РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ И ПРОГРАММНЫХ КОМПОНЕНТ МОДЕЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ГОРНОГО МАССИВА ПРИ РАЗРАБОТКЕ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ 

Исследования напряженно-деформированного состояния техногенно измененного массива горных пород при разработке пластовых угольных месторождений целесообразно проводить методами механики сплошных сред, базирующихся как на аналитических решениях, так и на данных натурных и лабораторных экспериментов. Аналитические решения предоставляют возможность осуществлять наименее "затратные" эксперименты в широком диапазоне главных факторов и параметров среды. В статье представлен алгоритм и программная реализация моделирования напряженно-деформированного состояния пластового угленосного массива. В качестве базовой модели принята модель однородного упругого массива. Построение расчетных схем выполнено для условий плоского деформированного состояния. Массив горных пород, вмещающий пласт, моделируется как однородный трансверсально-изотропный массив. Определены критерии правильности решения, установленные путем проверки граничных условий. С целью решения задачи о распределении напряжений в массиве, который моделируется как линейно-деформируемая среда вокруг выработки любой формы поперечного сечения, определен соответствующий вид отображающей функции единичного круга на контур выработки произвольного сечения. Выполнено графическое моделирования алгоритма аналитического расчета напряженно-деформированного состояния геологического массива с выработкой произвольной формы. Представлена программная реализация разработанного алгоритма.

 

Ключевые слова: напряженно-деформированное состояние, угольный пласт, алгоритм, моделирование, программная реализация. 

 

PDF [Текст] - Мова статті :  українська. 

 

Список використаних джерел:

1. FLAC and Numerical Modeling in Geomechanics : Proceedings of the Second international FLAC symposium, Lyon, 29-31 October 2001 / Ed. by D. Billaux, X. Rachez, C. Detournay, R. Hart. London: Taylor & Francis Ltd, 2001. – 432 p.

2. Технология, механизация и организация проведения горных выработок / Б. В. Бокий, Е. А. Зимина, В. В. Смирняков, О. В. Тимофеев. – М.: Недра, 1983. – 264 с.

3. Борисов A. A. Расчеты опорного давления при плавном опускании кровли / A. A. Борисов, H. H. Кайдалов, В. Г. Лабазин // Изв. высших учебных заведений. Горный журнал. - 1977. – №10. – C .23-27.

4. Булычев Н. С. Механика подземных сооружений / Н. С. Булычев. – М.: Недра, 1982.- 270 c.

5. Моделирование в геомеханике / Ф. П. Глушихин, Г. Н. Кузнецов, М.Ф. Шклярский и др. - М.: Недра, 1991. – 240 с.

6. Господариков А. П. Алгоритм расчета слоистого массива для прогноза напряженного состояния кровли и угольного пласта в зоне очистных работ / А. П. Господариков, C. B. Васильев, М. А. Зацепин // Записки Горного института. – СПб., 2003. – Т.155 (1). – С.47-49.

7. Господариков А. П. Алгоритм численного решения нелинейных краевых задач геомеханики / А. П. Господариков // Известия Тульского государственного университета. Серия "Экология и безопасность жизнедеятельности". – 1999. – Вып. 5. – С. 128-134.

8. Господариков А. П. Математическое моделирование геомеханического состояния слоистого неоднородного массива при разработке пологих пластовых месторождений: автореф. дис. … д-ра техн. наук : 05.15.11 / Господариков А. П. – СПб, 1999. – 43 с.

9. Зильбершмидт В. Г. Исследование технологической трещиноватости массива междукамерного целика / В. Г. Зильбершмидт, С. А. Непримеров // Разработка калийных месторождений : межвузовский сб. науч. трудов. – Пермь, 1984. – С.68-70.

10. Геомеханика : метод. пособие / Э. В. Каспарьян, А. А. Козырев, М. А. Иофис, А. Б. Макаров. – М.: Высшая школа, 2006. – 503 с.

11. Паронджанов В. Д. Графический синтаксис языка ДРАКОН / В. Д. Паронджанов // Программирование. – 1995. – № 3. – С. 45-62.

12. Ставрогин А. Н. Механика деформирования и разрушения горных пород / А. Н. Ставрогин, А. Г. Протосеня. – М.: Недра, 1992. – 224 с.

13. Шевчук В. Тектонофізичні основи структурного аналізу / В. Шевчук, І. Кузь, А. Юрчишин. - Львів: ЛНУ ім. Івана Франка, 2002. – 124 с. 

(Рекомендовано членом редакційної колегії д-ром фіз.-мат. наук, проф. Б.П. Масловим)

 

 

© Шевчук В., Іванік О., Лавренюк М., Савельєв М., 2017

© Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Видавничо-поліграфічний центр "Київський університет", 2017