Статья

Наименование	Паспорт устойчивости горной выработки: статика и кинетика
Авторы	Литвинский Г. Г., д. т. н., проф.
Раздел	Науки о земле
Год	2020	Выпуск	61	Страницы	5 - 17
УДК				EDN	XTMAXM
Аннотация	Рассмотрена эволюция системы знаний в горной геомеханике от ползучего эмпиризма до современных математических моделей. Предложена последовательность решения геомеханических задач по прогнозу и обеспечению устойчивости горной выработки (ГВ). С общих позиций теории упругости изучена задача статики о напряжённо-деформированном состоянии (НДС) вокруг ГВ. Введён интегральный безразмерный параметр — локальный нормированный критерий разрушения ω* (ЛНКР). Впервые установлено несколько принципиально различных механизмов разрушения породного контура в зависимости от ЛНКР. Дан алгоритм построения паспорта устойчивости ГВ. Впервые поставлена и сформулирована задача кинетики изменения устойчивости пород и параметров движения фронта хрупкого разрушения, что позволяет перейти к решению нового класса задач горной геомеханики.
Реферат	Цель исследования — разработка и обоснование паспорта устойчивости горной выработки (ГВ), позволяющего систематизировано, с единых методических позиций оценить возможность разрушения пород контура ГВ и предсказать степень её устойчивости. Объекты исследования — напряжённо-деформированное состояние (НДС) и прочность пород в каждой характерной точке породного контура ГВ. Предмет исследований — условия разрушения или сохранения устойчивости окружающих выработку пород с учётом принципиально различных механизмов развития горного давления вокруг выработки. Методика и основная идея выполненных исследований состоит в использовании для построения паспорта устойчивости породного контура ГВ интегрального безразмерного параметра — локального нормированного критерия разрушения как основы для прогноза ПГД. Результаты. Показано, что уровень обоснованности и надёжности существующих методов прогнозирования ПГД недостаточен и нуждается в развитии в направлении учёта многообразия форм ПГД в условиях существенной физической и геометрической нелинейности расчётных схем. Предложена обобщённая расчётная схема плоского напряжённого и плоского деформированного состояния массива горных пород на породном контуре горной выработки. Сформулирован новый класс задач горной геомеханики о движении ФХР с учётом физической нелинейности, обусловленной влиянием снижения деформационно-прочностных свойств горных пород на их напряжённо-деформированное состояние. Результаты исследований развивают теоретические основы прочности и разрушения пород вокруг ГВ. Научная новизна. Доказана необходимость использования локального нормированного критерия разрушения (ЛНКР), с его помощью впервые установлены все возможные принципиально различные механизмы разрушения пород на контуре ГВ. Впервые поставлена и сформулирована задача статики и кинетики изменения устойчивости пород и параметров движения фронта хрупкого разрушения вокруг горной выработки. Практическая значимость. Полученные результаты исследования могут быть использованы для изучения теоретически важных задач статики и кинетики развития разрушений вокруг ГВ с целью повышения достоверности и надёжности методов прогноза проявлений горного давления при сооружении и эксплуатации ГВ, а также будут полезны при подготовке инженеров и аспирантов горных специальностей.
Ключевые слова	горная выработка, устойчивость, горное давление, методы прогноза, напряжённо-деформированное состояние, критерий разрушения, механизмы разрушения, паспорт устойчивости, статика и кинетика разрушения.
Финансирование
Благодарности
Список источников	1. Протодьяконов, М. М. Давление горных пород и рудничное крепление [Текст] / М. М. Протодьяконов. — [2 изд.]. — М.-Л.: Госнаучтехиздат, 1931. — Ч. 1. — 104 с. 2. Цимбаревич, П. М. Механика горных пород [Текст] / П. М. Цимбаревич. — М.: Углетехиздат, 1948. — 184 с. 3. Слесарев, В. Д. Механика горных пород и рудничное крепление [Текст] / В. Д. Слесарев. — М.: Углетехиздат, 1948. — 303 с. 4. Вопросы теории горного давления [Текст]: сб. науч. переводов / под ред. А. А. Борисова. — М.: Госгортехиздат, 1961. — 229 с. 5. Фадеев, А. Б. Метод конечных элементов в геомеханике [Текст] / А. Б. Фадеев. — М.: Недра, 1987. — 221 с. 6. Численные методы расчётов в практической геотехнике [Текст]: Сб. статей межд. научно-технич. конф. / СПбГАСУ. — СПб, 2012. — 398 с. 7. Литвинский, Г. Г. Закономерности влияния неосесимметричных факторов на формирование зоны неупругих деформаций в горных выработках [Текст] / Г. Г. Литвинский // Горное давление в капитальных и подготовительных выработках: сб. науч. тр. — Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1979. — С. 22–27. 8. Литвинский, Г. Г. Горное давление на малых и больших глубинах разработки [Текст] / Г. Г. Литвинский // Сб. науч. трудов ДонГТУ. — Алчевск: ДонГТУ, 2012. — № 37. — С. 5–19. 9. Литвинский, Г. Г. Аналитическая теория прочности горных пород и массивов [Текст]: монография / Г. Г. Литвинский. — Донецк: Норд-Преес, 2008. — 207 с.
Полный текст