Журналы →  Горный журнал →  2017 →  №11 →  Назад

ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ И ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В НЕДРАХ КАК ОСНОВА ТЕХНОЛОГИИ ГОРНЫХ РАБОТ
Название Оценка напряженного состояния угольного пласта при произвольных условиях контакта с вмещающими породами на основе решения обратной задачи
DOI 10.17580/gzh.2017.11.07
Автор Карчевский А. Л., Назарова Л. А., Захаров В. Н., Назаров Л. А.
Информация об авторе

Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н. В. Мельникова РАН, Москва, Россия:

Карчевский А. Л., ведущий научный сотрудник, д-р физ.-мат. наук

Назарова Л. А., ведущий научный сотрудник, д-р физ.-мат. наук, lanazarova@ngs.ru

Захаров В. Н., директор, чл.-корр. РАН

Назаров Л. А., ведущий научный сотрудник, д-р физ.-мат. наук

Реферат

В рамках линейно упругой 2D-модели деформирования углепородного массива сформулирована и решена обратная задача определения краевых условий на горизонтальных границах угольного пласта по данным акустического зондирования (распределение скорости V продольных волн) и эмпирической зависимости V от напряжений. Это позволяет выполнить реконструкцию напряженно-деформированного состояния в пласте. Теоретически обоснован механизм формирования и реализации внезапного выброса: наличие участков с низким сцеплением на контакте пласта с вмещающими породами обусловливает при отработке запасов формирование и развитие зон горизонтальных растягивающих напряжений, что создает предпосылки откольного разрушения призабойной зоны.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект № 16-17-00029).

Ключевые слова Угольный пласт, напряжение, вмещающие породы, контакт, граничные условия, обратная задача, целевая функция, упругость, внезапный выброс
Библиографический список

1. Zakharov V. N. Seismoacoustic forecasting and control of state and properties of rocks during the coal deposit mining. Moscow : IGD imeni A. A. Skochinskogo, 2002. 172 p.
2. Zakharov V. N., Malinnikova O. N., Averin A. P. Modeling mining-induced vibrations in production face area in coal-rock mass. Gornyi Zhurnal. 2016. No. 12. pp. 28–32. DOI: 10.17580/gzh.2016.12.06
3. Turchaninov I. A., Iofis M. A., Kasparyan E. V. Basis of rock mechanics. Second edition, revised and enlarged. Leningrad : Nedra, 1989. 488 p.
4. Seidle J. Fundamentals of Coalbed Methane: Reservoir Engineering. Oklahoma : PennWell Corporation, 2011. 401 p.
5. Mining encyclopedia. Ed.: A. E. Kozlovskiy. Moscow : Sovetskaya entsiklopediya, 1991. Vol. 5. USSR – Yashma. 541 p.
6. Mironov K. V. Reference book of geologist-collier. Moscow : Nedra, 1982. 311 p.
7. Dorokhov D. V., Sivokhin V. I., Podtykalov A. S., Kostyuk I. S. Technology of underground mining of stratified mineral deposits : tutorial. Donetsk : DonGTU, 1997. 344 p.
8. Shkuratnik V. L., Nikolenko P. V. Methods of definition of stress-strain state of rock mass. Moscow : Gornaya kniga, 2012. 112 p.
9. Kocharyan G. G. Geomechanics of faults. Moscow : Geos, 2016. 423 p.
10. Baklashov I. V. Geomechanics. Moscow : Izdatelstvo MGGU, 2004. Vol. 1. Basis of geomechanics. 208 p.
11. Nazarova L. A., Nazarov L. A., Protasov M. I. Reconstruction of 3D stress field in coal-rock mass by solving inverse problem using tomography data. Fiziko-tekhnicheskie problemy razrabotki poleznykh iskopaemykh. 2016. No. 4. pp. 12–21.
12. Atkin R. J., Fox N. An Introduction to the Theory of Elasticity. Dover Publications, 2013. 256 p.
13. Cao A., Dou L., Cai W., Gong S., Liu S. et al. Case study of seismic hazard assessment in underground coal mining using passive tomography. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2015. Vol. 78. pp. 1–9.
14. Al Heib M. Numerical and Geophysical Tools Applied for the Prediction of Mine Induced Seismicity in French Coalmines. International Journal of Geosciences. 2012. Vol. 3, No. 4. pp. 834–846.
15. Nazarov L. A., Nazarova L. A., Yaroslavtsev A. F., Miroshnichenko N. A., Vasileva E. V. Evolution of stress fields and induced seismicity in operating mines. Fiziko-tekhnicheskie problemy razrabotki poleznykh iskopaemykh. 2011. No. 6. pp. 6–13.
16. Karchevskiy A. L. Calculation of stresses in a coal seam in presence of gas diffusion. Sibirskiy zhurnal industrialnoy matematiki. 2016. Vol. 19, No. 4. pp. 31–43.
17. Khalilov S. A. About a set of coordinate functions for solving the boundary-value problems of plate and shell theory. Flying vehicles’ design strength : collection of scientific proceedings. Kharkov : KhAI, 1977. Iss. 4. pp. 60–65.
18. Farmer I. Coal Mine Structures. Springer, 1985. 287 p.
19. Bulat A. F., Zvyagilskiy E. L., Lukinov V. V., Perepelitsa V. G., Pimonenko L. I. et al. Coal-rock massif of Donbass as a heterogeneous environment. Kiev : Naukova dumka, 2008. 411 p.
20. Westman E., Luxbacher K., Schafrik S. Passive seismic tomography for three-dimensional time-lapse imaging of mining-induced rock mass changes. The Leading Edge. 2012. Vol. 31, No. 3. pp. 338–345.
21. Morcote A., Mavko G., Prasad M. Dynamic elastic properties of coal. Geophysics. 2010. Vol. 75, No. 6. pp. E227–E234.
22. Shkuratnik V. L., Nikolenko P. V., Koshelev A. E. Stress Dependence of Elastic P-Wave Velocity and Amplitude in Coal Specimens under Varied Loading Conditions. Fiziko-tekhnicheskie problemy razrabotki poleznykh iskopaemykh. 2016. No. 5. pp. 48–53.
23. Vasilev F. P. Numerical methods for extremum problem solving. Moscow : Nauka, 1988. 550 p.
24. Dyadkov P. G., Nazarov L. A., Nazarova L. A. Numerical modeling of stress state of the Earth’s crust and conditions of dynamic instability of seismic-active fractures during rifting. Geologiya i geofizika. 1997. Vol. 38, No. 12. pp. 2001–2010.
25. Shtumpf G. G., Ryzhkov Yu. A., Shalamanov V. A., Petrov A. I. Physical and technical properties of rocks and coals of Kuznetsk basin : reference book. Moscow : Nedra, 1994. 447 p.
26. Physical properties of rocks and minerals. Second edition, revised and enlarged : reference book. Ed.: N. B. Dortman. Moscow : Nedra, 1984. 455 p.
27. Khristianovich S. A., Kovalenko Yu. F. About the measurement of gas pressure in coal layers. Fizikotekhnicheskie problemy razrabotki poleznykh iskopaemykh. 1988. No. 3. pp. 3–24.

Полный текст статьи Получить
Назад