11. Хапилова Н.С. Внезапное выдавливание разрабатываемого угольного пласта под действием сил горного давления // Прикладные задачи механики горных пород. - М.: Наука, 1977. - С.124-127.

12. Кузнецов С.В., Хапилова Н.С., Левшин А.А. Оценка влияния торцовой нагрузки на пластическое течение в слое между жесткими плитами // Физ.-техн. пробл. разраб. полезн. ископаемых. - 1978. - № 1. - С.3-8.

13. Хапилова Н.С. К исследованию области существования начальных параметров процесса внезапного выдавливания // Теорет. и прикл.механика. - Киев: Вища школа, 1978. - Вып.9. - С.81-90.

14. Хапилова Н.С. Зависимость основных параметров процесса внезапного выдавливания от смещения призабойной пробки // Теорет. и прикл.механика. - Киев: Вища школа, 1978. - Вып.9. - С.90-97.

15. Кузнецов С.В., Хапилова Н.С. Численное исследование процесса внезапного выдавливания разрабатываемого угольного пласта // Журн. прикл. мех. и техн. физики. - 1978. - № 6. - С.129-136.

16. Хапилова Н.С. К задаче о внезапном выдавливании наклонного угольного пласта // Теорет. и прикл.механика. - Киев: Вища школа, 1979. - Вып.10. - С.98-105.

17. Хапилова Н.С. О сближении боковых пород при внезапном выдавливании разрабатываемого угольного пласта // Физ.-техн. пробл. разраб. полезн.ископаемых. - 1980. - № 1. - С.14-18.

18. Хапилова Н.С. К расчету процесса внезапного выдавливания наклонного угольного пласта // Теорет. и прикл.механика. - Киев: Вища школа, 1980. - Вып. 11. - С.77-83.

19. Хапилова Н.С. Влияние глубины залегания пласта и физико-механических свойств угля и пород на интенсивность процесса внезапного выдавливания // Физ.-техн. пробл. разраб. полезн. ископаемых. - 1980. - № 4. - С.11-17.

20. Хапилова Н.С. К расчету начальных параметров процесса внезапного выдавливания неоднородного угольного пласта // Теорет. и прикл.механика. - Киев: Вища школа, 1981. - Вып. 12. - С.104-110.

21. Хапилова Н.С. О перемещении максимума опорного давления при быстром отжиме околозабойной зоны угольного пласта в очистной выработке // Аналитические и численные исследования в механике горных пород. - Новосибирск: СО АН СССР, 1981. - С.47-53.

22. Хапилова Н.С. Влияние глубины залегания угольного пласта на возникновение и интенсивность динамических явлений в выработках // Горное давление в капитальных и подготовительных выработках. - Новосибирск: СО АН СССР, 1981. - С.82-85.

23. Хапилова Н.С. К постановке задачи о внезапном отжиме призабойной зоны разрабатываемого угольного пласта // Теорет. и прикл. механика. - Киев: Вища школа, 1982. - Вып. 13. - С.88-94.

24. Хапилова Н.С. Влияние подвигания забоя очистной выработки на выдавливание краевой части угольного пласта // Аналитические методы и применение ЭВМ в механике горных пород. - Новосибирск: СО АН СССР, 1982. - С.54-59.

25. Хапилова Н.С. Влияние изменения пластических свойств угля в призабойной зоне на процесс внезапного выдавливания // Физ.-техн. пробл. разраб. полезн. ископаемых. - 1983. - № 6. - С.109-112.

26. Кодак Н.И., Хапилова Н.С. К расчету трехмерного опорного давления на угольный пласт в окрестности трапецеидальной в плане выработки // Теорет. и прикл. механика. - Киев: Вища школа, 1984. - Вып. 15. - С.118-123.

27. Кодак Н.И., Хапилова Н.С. Распределение пространственного опорного давления в окрестности ниши очистной выработки // Теорет. и прикл. механика. - Киев: Вища школа, 1986. - Вып. 17. - С.29-32.

28. Полухин В.А., Хапилова Н.С. Зависимость длины разгрузочных полостей от глубины проведения горных выработок // Известия высш. учебн. заведений. Горный журнал. - 1989. - № 12. - С.14-19.

29. Полухин В.А., Хапилова Н.С. Оптимальные технологические параметры взрывополостной разгрузки подготовительных выработок в зоне влияния лавы // Оптимизация горных работ и фрагменты САПР. - Новосибирск: Институт горного дела СО АН СССР, 1990. - С.110-112.

30. Хапилова Н.С. Определение границы пластической зоны в пласте полезного ископаемого, ослабленного трехмерной выработкой // Теорет. и прикл. механика. - Харьков: Основа, 1991. - Вып. 22. - С.6-10.

31. Khapilova N.S. A study of the cavities that form in dynamic phenoma in coal mines // Journal of mathematical sciences. - 1995, December . - Vol. 77. - N 6. - P.p. 3547-3550.

32. Хапилова Н.С., Дуброва С.Б., Залетов В.В. Пространственное напряженно-деформированное состояние сжимаемого пластического слоя вблизи полости // Физика и техника высоких давлений. - 1996. - Т. 6, № 24. - С.100-107.

33. Хапилова Н.С. Напряженно-деформированное состояние упругого полупространства на перфорированном упругом основании с учетом пластических зон // Физика и техника высоких давлений . - 1997. - Т. 7, № 4. - С.84-87.

34. Хапилова Н.С. Расчет границы пластической зоны в окрестности цилиндрической выработки, пройденной в пласте полезного ископаемого // Известия вузов. Горный журнал. - 1998. - №11-12. - С.182-186.

35. Кузнецов С.В., Хапилова Н.С. Об одной форме проявления горного давления в скальном массиве с мягкой прокладкой // Горные удары, методы оценки и контроля удароопасности массивов горных пород. - Фрунзе: Илим, 1979. - С.134-139.

36. Хапилова Н.С. Пространственная задача о напряженно-деформированном состоянии массива скальных пород в окрестности выработки с учетом пластической зоны // Напряженное состояние массивов горных пород и управление горным давлением. - Бишкек: Илим, 1990. - С.327-330.

37. Хапилова Н.С. Осесимметричная смешанная задача для полупространства на упругом основании // Труды междунар. научной конф., “Современные проблемы концентрации напряжений”. - Донецк: Донец. гос. ун-т., “Кассиопея” - 1998. - С.242-246.

38. Хапилова Н.С. Один класс решений системы уравнений теории идеальной пластичности в пространственном случае // Труды междунар. конф. “Математика в индустрии - Таганрог: Таганрогский госуд. педагогический ин-т. - 1998. - С.313-315.

39. Хапилова Н.С. Внезапное выдавливание разрабатываемого угольного пласта под действием сил горного давления // Тезисы докладов V Всесоюзной конференции по механике горных пород (Москва, 7 - 9 января 1975г.) - М., 1974. - С.46.

40. Хапилова Н.С. Об одной форме проявления внезапных выбросов в очистных выработках // Тезисы докладов VII Всесоюзной конференции по механике горных пород. (Днепропетровск, 29 сент. - 1 окт. 1981г.). М.: Наука, 1981. - С.47-48.

41. Хапилова Н.С. О напряженном состоянии в окрестности очистной выработки при мгновенном подвигании забоя // Тезисы докладов. Республиканский симпозиум Концентрация напряжений. - Донецк, 1983. - С. 122-123.

42. Хапилова Н.С. Оценка размеров зоны разрушенного угля на основе математической модели динамических явлений в шахтах // Методы математического моделирования в научных исследованиях. Тезисы докладов II школы-семинара (9-11 сентября 1990г.). - Донецк: Институт прикладной математики и механики АН УССР, 1990.

43. Хапилова Н.С. Пластические зоны в пласте полезного ископаемого, ослабленном трехмерными выработками // Тезисы докладов. Х Международная конференция по механике горных пород (27.09 - 1.10.1993г.). - М.: Наука, 1993. - С.43.

АНОТАЦІI

Хапілова Н.С. Теорія і основні закономірності процесу віджиму вугільного пласта. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технiчних наук за спеціальністю 05.15.09 - механіка грунтів та гірських порід. - Інститут геотехнічноп механіки НАН України, Дніпропетровськ, 1999.

Дисертацію присвячено вирішенню важливої наукової проблеми, пов'язаної із розвитком аналітичних методів дослідження геомеханічного стану масиву при підземному видобутку вугілля. У роботі узагальнено просторову задачу про напружено-деформований стан масиву поблизу виробок із урахуванням пластичних зон. Побудовано математичну модель, розроблено методи розрахунку і вивчено закономірності процесу віджиму вугільного пласта в лавах. Досліджено вплив фізико-механічних властивостей вугілля і порід, глибини залягання і кута нахилу пласта, який містить ділянку зруйнованого вугілля, на динаміку процесу віджиму. Встановлено, що при наближенні очисних робіт до області зруйнованого вугілля швидкість зближення бокових порід у глибині масиву більша, ніж поблизу забою. Розроблено й обгрунтовано методи розрахунку оптимальних параметрів захистних заходів, впроваджених на шахтах Донбасу.

Ключові слова: теорія, масив гірських порід, напружено-деформований стан, вугільний пласт, виробка, віджим вугілля.

Khapilova N.S. The theory and the basic laws of the wringing out of a coal seam. - Manuscript.

Thesis for a doctor's degree by speciality 05.15.09 - mechanics of the grounds and the rocks. - Institute of the Geotechnical Mechanics of National Academy of Sciences of Ukraine, Dnepropetrovsk, 1999.

The dissertation is devoted to the solution of an important scientific problem connected with the development of analytical methods of the research of the geomechanical state of a rock mass by underground coal output. In this work the three - dimensional problem on the stressed-strained state of a rock mass near workings with the aid of a plastic regions has been generalized. The mathematical model, the computation methods and the regularities of the wringing out of a coal seam in longwall face have been considered. The influence of the mechanical properties of coal and rock, the inclination of a seam and its depth from the earth's surface on the dynamic of the process of the wringing out has been investigated in the case when the seam contains a site with destroyed coal. It has been established that the speed of rock displacement is more in the mass depth than near the face, if the latter approaches the domain of the disturbed coal. The methods have been developed to calculate the parametrs of the protective measures which are used at Donbas mines.

Key words: theory, rock mass, stressed-strained state, coal seam, working, coal wringing out.

віджим вугільний пласт підземний

Хапилова Н.С. Теория и основные закономерности процесса отжима угольного пласта. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.15.09 - механика грунтов и горных пород. - Институт геотехнической механики НАН Украины, Днепропетровск, 1999.

Диссертация посвящена решению важной научной проблемы, связанной с развитием аналитических методов исследования геомеханического состояния массива при подземной добыче угля. Выемка угля на больших глубинах сопровождается формированием в пласте призабойных пластических областей. В работе обобщена трехмерная задача о напряженно-деформированном состоянии массива горных пород вблизи выработок с учетом пластических зон. Выполнен численный анализ распределения пространственного опорного давления на упругий угольный пласт для выработок, имеющих в плане сложную форму. Предложены методы расчета границ пластических областей в плоскости контакта пород с угольным пластом, ослабленным полостью.

При приближении забоя к области разрушенного угля может произойти процесс внезапного отжима, то есть выдавливания в выработку участка пласта, отделяющего смесь раздробленного угля с газом от рабочего пространства шахты. Для осуществления отжима область разрушенного угля впереди забоя нередко создают искусственно гидравлическим путем или с помощью камуфлетного взрыва. Кроме того, такие области могут образоваться при разрушении угля, обусловленном технологией его выемки; в естественном состоянии пласт также может содержать участки перемятого угля.

В работе построена математическая модель процесса внезапного отжима, в основу которой положены законы механики сплошной среды. Сформулированы условия возникновения процесса отжима пласта с областью разрушенного угля. Установлены границы изменения протяженностей участков разрушенного угля и пробок, отделяющих раздробленный уголь от рабочего пространства шахты, при которых происходит процесс внезапного отжима. Показано, что область существования начальных параметров процесса увеличивается с ростом модуля упругости пород и глубины залегания пласта. Получена количественная оценка основных физических характеристик процесса и их изменения при выдавливании.

Показано, что при внезапном отжиме нормальные смещения точек контактной поверхности уголь-порода и скорости их сближения в глубине массива намного больше, чем вблизи забоя. В течение первых 5-10 млс указанные величины на расстоянии 4-5 мощностей угольного пласта от забоя на два-три порядка больше, чем в окрестности забоя, где они практически близки к нулю. Установленная закономерность является характерным признаком зарождения процесса внезапного отжима.

На основе модели показано, что внезапный отжим возникает на определенной глубине, величина которой зависит от физико-механических свойств угля и пород; для условий Донбасса она больше 360 м. Установлено также, что с ростом глубины увеличивается минимальная протяженность зоны раздробленного угля, необходимая для возникновения динамического явления, а при одинаковых размерах областей раздробленного угля уменьшается интенсивность выдавливания.

Исследовано влияние физико-механических свойств угля и пород, мощности закладки, трения на контакте угля с породами и угла наклона пласта на возникновение и интенсивность внезапного отжима.

Установлено, что для наклонных и крутых пластов протяженности зон разрушенного угля, при которых может произойти внезапный отжим, в 2,5-3 раза меньше, чем в случае пологих пластов. Для крутопадающих пластов интенсивность процесса резко возрастает: за более короткий промежуток времени пробка смещается на расстояние, вдвое большее по сравнению со случаем горизонтального залегания.

Дана количественная оценка прироста длины пластической зоны в процессе внезапного отжима. Показано, что за время протекания процесса максимум опорного давления снижается на 17-40 процентов и удаляется в направлении от забоя в глубь массива. Величина его перемещения в зависимости от конкретных условий колеблется от 0,8 до 6 мощностей разрабатываемого пласта. Уменьшение максимума опорного давления и удаление его от забоя создают безопасные условия для выемки угля после завершения процесса отжима.

Участки угольного пласта с резко изменяющимися физико-механическими свойствами, как правило, являются очагами возникновения динамических явлений. В работе выполнено обобщение модели процесса внезапного отжима на случай кусочно-однородного угольного пласта. Установлено, что скачкообразное изменение свойств угля, которое характеризуется уменьшением пластической постоянной за зоной раздробленного угля, приводит к дополнительному уменьшению максимума опорного давления и увеличению его снижения в процессе отжима по сравнению со случаем однородного угольного пласта; при этом протяженность пластической зоны и удаление максимума опорного давления в глубь массива увеличиваются. Поэтому уменьшение пластической постоянной на некотором расстоянии от забоя перед провоцированием отжима, в свою очередь, способствует ликвидации опасной ситуации в лаве.

Решения задач, приведенных в работе, использованы для создания методики расчета пространственного опорного давления при выборе оптимальной формы краевых частей очистных забоев, а также для разработки инженерных способов расчета технологических параметров разгрузочных полостей. Защитные мероприятия, теоретически обоснованные результатами исследования, внедрены на угольных шахтах Донбасса.

Ключевые слова: теория, массив горных пород, напряженно-дефор-мированное состояние, угольный пласт, выработка, отжим угля.

Размещено на Allbest.ru