Производственные процессы добычи руды, страница 24

При заполнении модели эквивалентным материалом имитируется изучаемая в ней горнотехническая конструкция. На поверхность материала наносится мерная сетка. В запланированных горизонтальных слоях устанавливают марки и датчики для регистрации полей напряжений, деформаций и смещений в период испытания. В зависимости от типа моделируемого процесса в модели также выполняются полости, имитирующие выработки, в которые встраиваются приборы, воспроизводящие работу крепи.

Напряженное состояние и деформации элементов модели определяют по перемещениям точек с использованием метода фотофиксации. Основным этапом моделирования является собственно испытание модели (воспроизведение в определенном масштабе времени процесса изменений полей напряжений, деформаций и смещений с разрывом сплошности) под влиянием имитации процесса выемки. Обработка результатов экспериментов осуществляется путем построения функциональных зависимостей изучаемых параметров.

Метод центробежного моделирования позволяет имитировать объемное напряженно-деформированное состояние пород в упругом и запредельном состоянии. Модель помещается в центрифугу и путем равномерного вращения ее нагружают объемными инерционными силами. Центрифуга выполняется в виде коромысла, укрепленного на вертикальной вращающей оси. Наблюдения за деформациями модели осуществляют с помощью электрических тензодатчиков, аэростатических динамометров, сельсиновых пар, индикаторов часового типа, позволяющих в процессе вращения центрифуги непрерывно получать информацию. Фиксируя деформации и напряжения пород модели в различных точках, изучают таким путем закономерности исследуемых явлений. При решении задач этим методом обычно моделируют несколько (2-6) моделей, помещая их попарно в каретки центрифуги.

Математическое моделирование занимает ведущее место при изучении горного давления. Численные методы моделирования на ЭВМ позволяют получать решения задач при весьма сложных граничных условиях. Для этих целей используются: метод конечных элементов (МКЭ) и метод граничных элементов (МГЭ) [Зенкевич О, 1975; Фадеев А.Б., 1987].

Интенсивное развитие информационных компьютерных технологий позволило обеспечить доступность в применении МКЭ для изучения весьма разнообразных геомеханических процессов. Для решения задач МКЭ разработано множество современных программных продуктов для ЭВМ (ANSYS, NASTRAN, COSMOS и др.). Алгоритмы, реализованные в них, доказали свою эффективность и используются в таких отраслях как авиастроение, космос, атомная промышленность, строительство, горное дело и др. Программные продукты ANSYS сертифицированы согласно серии стандартов ISO 9000.1. С 2002 г. программа ANSYS бессрочно аттестована Госатомнадзором России.

6.3. Динамические формы проявления горного давления

Динамические проявления горного давления по мощности, интенсивности, характеру проявления и последствиям подразделяются на: горно-тектонические удары, собственно горные удары, микроудары, толчки, стреляния. Более слабыми по выделению энергии динамическими проявлениями горного давления являются: интенсивное заколообразование, трещинообразование и шелушение пород.

Горный удар - внезапное, мгновенное хрупкое разрушение предельно напряженной части массива пород в результате нарушения его естественного равновесного состояния горными работами. Протекание горного удара сопровождается резким звуком, сильным сотрясением горного массива, образованием большого количества пыли и воздушной волной. Динамические явления обусловлены способностью горных пород накапливать потенциальную энергию упругой деформации (сжатия) и при определенных условиях (перенапряжениях) переходить в кинетическую работу с разрушением массива горных пород.

Горно-тектонический удар – мгновенное разрушение породы в глубине массива, вызывающее хрупкое разрушение в форме горного удара на больших площадях. Сейсмостанциями горно-тектонический удар регистрируется как техногенное землетрясение.

Микроудар – мгновенное хрупкое разрушение породы в виде выбросов в горные выработки без нарушения технологического процесса.