Численное моделирование зонального структурирования массива вокруг подземных выработок

Abstract

Цель. Выявить показатели зонального структурирования массива вокруг подземных выработок с помощью численных методов моделирования. Методика. Исследование зонального структурирования массива выполнялось методом конечных элементов и термодинамическим методом, с помощью которых смоделированы размеры и количество зон, формирующихся вокруг подготовительных и очистных выработок. Результаты. Установлено отношение вертикальных и горизонтальных полуосей зон в массиве и определена достоверность полученных результатов. Раскрыты перспективы создания новых методов моделирования для исследования параметров зонального структурирования массива вокруг подземных выработок. Научная новизна. Раскрыты возможности широко применяемых численных методов моделирования для исследования феномена зонального капсулирования массивом подземных выработок. Практическая значимость. Установлены размеры и форма зон в массиве вокруг выработок и определены требования к синергетическим методам исследования, заключающиеся в возможностях более точного определения количества, размеров и формы зон, а также синусоидально-затухающих напряжений и кольцевых областей деформаций массива.

Мета. Виявити показники зонального структурування масиву навколо підземних виробок за допомогою чисельних методів моделювання. Методика. Дослідження зонального структурування масиву виконувалося методом кінцевих елементів і термодинамічним методом, за допомогою яких змодельовані розміри та кількість зон, які формуються навколо підготовчих й очисних виробок. Результати. Встановлено відношення вертикальних і горизонтальних напіввісей зон у масиві та визначена достовірність отриманих результатів. Розкрито перспективи створення нових методів моделювання для дослідження параметрів зонального структурування масиву навколо підземних виробок. Наукова новизна. Розкрито можливості широко застосованих чисельних методів моделювання для дослідження феномена зонального капсулювання масивом підземних виробок. Практична значимість. Встановлено розміри і форму зон у масиві навколо виробок та визначено вимоги до синергетичних методів дослідження, що полягають у можливості більш точного визначення кількості, розмірів і форми зон, а також синусоїдально-згасаючих напружень та кільцевих областей деформацій масиву.

Purpose. To identify indicators of massif zonal structuring around underground working using numerical modeling techniques. Methods. Research into massif zonal structuring was performed using finite element method and thermodynamic method by which the size and number of zones formed around development workings and stopes have been simulated. Findings. The ratio of zones’ vertical and horizontal semi axes in the massif has been established and reliability of the obtained results was determined. The prospects of new modeling techniques for the study of massif zonal structuring parameters around underground workings have been identified. Originality. The opportunities for wide application of numerical simulation methods to study the phenomenon of zonal encapsulation by the massif of underground workings have been revealed. Practical implications. The sizes and shapes of zones in the massif around workings were determined and requirements were formulated stating that synergetic research methods should allow to more accurately determine the number, size and shape of zones, as well as fading sinusoidal stress and massif strain domains.