A tetőburkolatok numerikus szimulációja több Kuzbass-bányában véges különbségű folytonossági kármechanikai megközelítéssel

Mikhail Eremin

Erőfizikai és Anyagtudományi Intézet, Szibériai fióktelep, Orosz Tudományos Akadémia, Tomszk 634055, Orosz Föderáció

Gabriel Esterhuizen

b Nemzeti Munkahelyi Biztonsági és Egészségvédelmi Intézet, Pittsburgh, PA 15236, USA

Igor Smolin

Erőfizikai és Anyagtudományi Intézet, Szibériai fióktelep, Orosz Tudományos Akadémia, Tomszk 634055, Orosz Föderáció

c Nemzeti Kutatási Tomszki Állami Egyetem, Tomszk 634050, Orosz Föderáció

Absztrakt

A bánya tervezésének lényeges szakasza az első és a periodikus tetőbarlangozás lépéseinek becslése a hosszúfali aknákban. Általában ezt a terepi tapasztalatok felhasználásával hajtják végre, és numerikus szimulációval sokkal tovább javítható. Ebben a munkában a véges különbségű módszert alkalmazták a kontinuumkárosítási mechanika (CDM) megközelítéssel kombinálva, hogy szimulálják a kőzettömeg feszültség-törzs evolúcióját a földalatti nyílással a szén kitermelése során. A tetőbarlangozás lépéseit és szakaszait a numerikus szimulációs adatokra támaszkodva becsülték meg, és összehasonlították azokat az oroszországi Kuznetsk-medence déli részén működő számos bánya terepi adataival. Az első tetőbarlangozási lépés függősége a szimulációban lineárisan korrelál a terepi adatokkal. Az eredmények megegyeznek a lapos merítésű szénvarratok hosszúfalú paneljeinek tényleges tetőivel, és az átlagos aranymozgás körülbelül 5 m/nap.

1. Bemutatkozás

A hosszúfalú bányászat a földalatti szénkitermelés két leggyakoribb módjának egyike a világon. Meglehetősen biztonságos, rendkívül produktív és kevesebb kezelőszemélyzetet igényel, stb. És inkább alacsony merülésű (lapos merülésű) és téglalap alakú aknamezőkhöz tartozó szénvarratokhoz. A főtető nagyméretű konzoljai bizonyos geológiai körülmények között (kb. Nagy főtető vastagság mellett) a fal homlokzata mögött maradhatnak (kb. 100 m vagy annál nagyobb), ha nem alkalmaznak speciális tetőbarlangozási eljárásokat. Ez 2–2,5 tényezővel erősíti a vágófelület előtti támasztó nyomást a függőleges feszültségértékhez képest abban az esetben, ha a gob körülbelül 100 m hosszú [1,2]. A támasztó nyomás maximális értéke több méter mélyen figyelhető meg az ép szénvarratban. Ugyanakkor a sztrájk mentén 1,5–3 m-re a szén kitermel, alkalmanként kitörések miatt bányászati szüneteket okozva [3]. A földalatti nyílások megzavarják a szűz stressz és feszültség állapotát [4]. A nyílások közelében a stressz fokozása felelős a kőzet, szén és gáz feltöréséért, a tető közvetlen zúzódásáért a munkaterületért, a védőoszlopok fenntarthatatlanságáért stb. [5].

2. A Kuznyecki-medence több szénvarratának földtani viszonyai

A Kuznyecki-medence elhelyezkedése és külső határa ([20] után).