Зміна полів напружень і дегазація викидонебезпечних пісковиків підошви очисної виробки із плином часу

Abstract

Мета. Дослідження зміни у часі напруженого стану вміщуючих порід і процесу фільтрації газу у викидонебезпечному пісковику, розташованому в підошві очисної виробки з механізованим кріпленням. Методика. Для вирішення поставленої задачі було виконане чисельне моделювання зв’язаних процесів пружно-пластичного деформування породного масиву з елементами кріплення і несталої фільтрації газу. Для математичного опису процесу переходу порід в порушений стан застосовувався критерій Кулона-Мора. Задача розв'язувалась із застосуванням методу скінчених елементів. Результати. Розрахунки показали, що в підошві очисної виробки значення максимальної і мінімальної компонент тензора головних напружень поступово знижуються, пісковик розвантажується від гірського тиску. Зона підвищеної різнокомпонентності поля напружень з часом поширюється навколо виробки. Усе це призводить до зростання фільтраційної проникності викидонебезпечного пісковика, за розглянутий період часу, що дорівнює двом дням, глибина зони з підвищеною фільтраційною проникністю у підошві виробки збільшується до 1,1 м. В межах області фільтрації тиск газу падає, метан переміщається з пісковика в підошві виробки, де він міститься під високим тиском, у простір виробки, де тиск повітря дорівнює атмосферному. Отже, зростання проникності пісковика і зниження пластового тиску газу із плином часу сприяють зниженню викидонебезпеки при веденні гірничих робіт в очисній виробці. Наукова новизна. Встановлено закономірності зміни у часі геомеханічних параметрів, які характеризують різнокомпонентність поля напружень і розвантаження викидонебезпечного пісковика, розташованого в підошві очисної виробки, від гірського тиску, а також фільтраційної проникності і пластового тиску метану. Практична значимість. Результати аналізу повинні допомогти в оцінці потенційних заходів для попередження викидів пісковика і газу під час виконання буро-підривних робіт для пересування секцій механізованого кріплення в очисній виробці. Ключові слова: викид породи і газу, деформування порід, зв’язані процеси, очисна виробка, фільтрація газу, чисельне моделювання.