XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020
Расчет горного давления в лавах
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Расчет горного давления в лавах
В настоящее время разработано достаточно много методик расчета горного давления, основывающихся на различных гипотезах процесса разрушения пород и учитывающих свойства горных пород, глубину заложения выработок. Все они применимы для определенных условий, но универсальный метод расчета до сих пор не разработан. Поэтому изучение физической сущности явлений в окружающих выработку породах и расчеты горного давления имеют первостепенное значение Рассмотрим методики, наиболее простые и пригодные для расчета горного давления для выработок, пройденные в твердых, монолитных породах, без учета глубины их залегания от поверхности земли.
Прогрессивные для своего времени взгляды П. М. Цимбаревича на механизм проявления горного давления, его метод расчета горного давления по основным положениям сохраняют свое значение и в настоящее время.
П. М. Цимбаревич освещает комплекс вопросов по механике горных пород и массивов: изложены сущность механических процессов, происходящих в горных породах при очистных и подготовительных работах, результаты шахтных и лабораторных исследований этих процессов, приведены различные методы расчета горного давления и крепей в лавах на пологих и крутых пластах, описаны закономерности процессов взаимодействия вмещающих пород и крепей, лав и целиков. Большое внимание уделено рассмотрению основных задач механики несплошных и комбинированных сред и задач, возникающих на границе сплошных и несплошных сред. Освещена новая проблема: создание методов прогноза деформаций и разрушений горных пород, а также геологических нарушений на основе физического зондирования горного массива.
Формула Протодьяконова применима лишь при условии заглубления верха трубы или канала, достаточного для образования свода из вышележащих пород; поэтому желательно. В противном случае расчет горного давления следует вести по весу всего столба вышележащего грунта до дневной поверхности.
Здесь изложена версия проявления горного давления для плавного опускания слоев на обрушенные породы с отслоением и образованием поперечной трещины.
Особенности расчета давления на крепь лавы
Традиционная система рассматривает обрущение основной кровли в лаве:
крупными консолями – блоками
непосретственнокровляобрущается сразу за крепью
расчетная система выглядеть так
9
1
6
4
8
3
7
1
10
1-почва;2-пласт;3-непосретсвенная кровля;4.5-слои основной кровли;6-порода до земной поверхности;7-порода за лавой;8-трещина;9-отслоение; 10 - крепь
Рис 1 - расчетная схема
Задача решается на пакете ансис
Ниже элементы программы
/NOPR ! переход к 3 д моделированию
/PMETH,OFF,0
KEYW,PR_SET,1
KEYW,PR_STRUC,1
KEYW,PR_THERM,0
KEYW,PR_FLUID,0
KEYW,PR_ELMAG,0
KEYW,MAGNOD,0
KEYW,MAGEDG,0
KEYW,MAGHFE,0
KEYW,MAGELC,0
KEYW,PR_MULTI,0
KEYW,PR_CFD,0
/GO
/prep7 !включить препроцессор
/UNITS,SI!переход в систему си
ET,1,SOLID92 ! выбор конечного элемента
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0 !отключить температуру
!сталь- gidro
MPDATA,EX,1,,2e8!модуль упругости
MPDATA,PRXY,1,,0.25! коэффициент Пуассона
MPDATA,DENS,1,,7000 !Плотность
1
!уголь 2
MPDATA,EX,3,,1e8 !модуль упругости
MPDATA,PRXY,3,,0.35! коэффициент Пуассона
MPDATA,DENS,3,,3000 !Плотность
!уголь 3
MPDATA,EX,2,,5e8 !модуль упругости
MPDATA,PRXY,2,,0.35! коэффициент Пуассона
MPDATA,DENS,2,,3000 !Плотность
!уголь 4, почвы, до зем. Повер. И за лавой
MPDATA,EX,4,,3e10!модуль упругости
MPDATA,PRXY,4,,0.35! коэффициент Пуассона
MPDATA,DENS,4,,3000 !Плотность
!5 порода слоев,
MPDATA,EX,5,,3e9!модуль упругости
MPDATA,PRXY,5,,0.35! коэффициент Пуассона
MPDATA,DENS,5,,3500 !Плотность
! Геометрия
X1=0
X2=100
Y1=0
Y2=20
Z1=0
Z2=1.5
block, X1,X2,Y1,Y2,Z1,Z2
! Уголь 3
X1=0
X2=10
Y1=20
Y2=23
Z1=3
Z2=1.5
block, X1,X2,Y1,Y2,Z1,Z2
! Уголь 2
X1=15
X2=15
Y1=20
Y2=23
Z1=0
Z2=1.5
block, X1,X2,Y1,Y2,Z1,Z2
! Уголь 1
X1=15
X2=17
Y1=20
Y2=23
Z1=0
Z2=1.5
block, X1,X2,Y1,Y2,Z1,Z2
! Кровля
X1=0
X2=25
Y1=23
Y2=32
Z1=0
Z2=1.5
block, X1,X2,Y1,Y2,Z1,Z2
! Основная кровля
X1=0
X2=6
Y1=32
Y2=47
Z1=0
Z2=1.5
block, X1,X2,Y1,Y2,Z1,Z2
! Основная кровля после трещины
X1=6.1
X2=34
Y1=32
Y2=47
Z1=0
Z2=1.5
block, X1,X2,Y1,Y2,Z1,Z2
! Основная кровля Б
X1=0
X2=39
Y1=47
Y2=67
Z1=0
Z2=1.5
block, X1,X2,Y1,Y2,Z1,Z2
! Земная поверхность
X1=0
X2=100
Y1=67
Y2=170
Z1=0
Z2=1.5
block, X1,X2,Y1,Y2,Z1,Z2
! Порода в выработанном пространстве
X1=44
X2=100
Y1=20
Y2=67
Z1=0
Z2=1.5
block, X1,X2,Y1,Y2,Z1,Z2
vglue,all
lesize,27,0.15
lesize,39,0.15
lesize,129,0.15
lesize,130,0.15
lesize,30,0.15
lesize,42,0.15
lesize,132,0.15
lesize,131,0.15
lesize,35,0.15
lesize,47,0.15
lesize,34,0.15
lesize,46,0.15
lesize,127,0.2
lesize,126,0.2
lesize,125,0.2
lesize,128,0.2
lesize,18,0.2
lesize,15,0.2
lesize,22,0.2
lesize,23,0.2
!трещина
X1=6
X2=6.1
Y1=23
Y2=32
Z1=0
Z2=1.5
block, X1,X2,Y1,Y2,Z1,Z2
VSBV, 20, 1
!крепь
X1=17.2
X2=21.2
Y1=20
Y2=23
Z1=0.14
Z2=1.36
block, X1,X2,Y1,Y2,Z1,Z2
vglue,all
!отслоение от земповер
X1=7
X2=39
Y1=66.9
Y2=67
Z1=0
Z2=1.5
block, X1,X2,Y1,Y2,Z1,Z2
VSBV, 18, 3
!трещина 3
X1=6
X2=6.1
Y1=47
Y2=67
Z1=0
Z2=1.5
block, X1,X2,Y1,Y2,Z1,Z2
VSBV, 7, 3
! уголь 2
Type,1
Mat,3
Vmesh,13
! уголь 3
Type,1
Mat,2
Vmesh,12
! крепь
Type,1
Mat,1
Vmesh,1
! породыслоев
type,1
mat,5
VMESH, 9
VMESH, 8
VMESH, 16
VMESH, 5
VMESH, 2
VMESH, 16
! почва, до зем. пов, уголь 4, за лавой
Type,1
Mat,4
Vmesh,4
Vmesh,6
Vmesh,17
VMESH, 15
Полученные результаты при моделировании
Построение сетки введем поэтапно начиная ссамого маленького элемента
В модели имирована поперечная трещина при разломе кровли и отслоении на основе данных карагандинских шахты. Полученные результаты показывают что принитые данные достоверно описывают процесс обрущения кровли.
Заключение
Расчет параметров давления на крепь лавы с применением на ансис.Ансис При работе Ansys применяем 3 процессора:
1.Preprocessor (подключение, геометризация, построение сетки)
2.Solution (граничные условия, решение)
3.GeneralPostproc (выходные данные, результаты, графика)
В результате на картинах напряжений получены параметры обрушения уступа при его отслоении от кровли