Научные основы прогноза и предотвращения горных ударов с разрушением пород почвы в подготовительных выработках угольных шахт тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.20, доктор технических наук Мустафин, Мурат Газизович

• Мустафин, Мурат Газизович
• доктор технических наук
• 2003

Оглавление диссертации доктор технических наук Мустафин, Мурат Газизович

t ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ПРОБЛЕМЫ.

1.1. Анализ геологических и горнотехнических условий проявления динамических разрушений почвы подготовительных выработок

1.1.1. Донецкий бассейн.

1.1.2. Кизеловский бассейн.

1.1.3. Карагандинский бассейн.

1.1.4. Печорский бассейн.

1.2. Анализ результатов исследований.

Выводы по первой главе.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДА КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД И ЕГО НАПРЯЖЕННО

ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ.

2.1. Диаграммы деформирования и разрушения горных пород

2.2. Геомеханическая модель линейно деформируемого породного массива. fr 2.3. Геомеханическая модель нелинейно деформируемого породного массива.

2.4. О механических характеристиках пород.

2.5. Разработка компьютерной технологии моделирования массива горных пород и его напряженно-деформированного состояния

2.5.1. Основные, модули компьютерной технологии моделирования

2.5.2. Основы метода конечных элементов.

2.5.3. Программные средства разработки.

2.5.4. Программный модуль по формированию базы данных исходной информации.

2.5.5. Программный модуль по формированию структурной модели

2.5.6. Программный модуль по построению конечно-элементной модели.

2.5.7. Программный модуль «Расчет задачи по МКЭ».

2.5.8. Программный модуль по наглядному представлению результатов моделирования.

2.6. Испытание компьютерной технологии моделирования массива горных пород и его напряженно-деформированного состояния

2.6.1. Теоретические примеры. .ИЗ

2.6.2. Практические примеры.

Выводы по второй главе.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ И ГОРНОТЕХНИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА НАПРЯЖЕННО* ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ПОРОД ПОЧВЫ ПОДГОТОВИТЕЛЬНОЙ ВЫРАБОТКИ.

3.1. Подготовительная выработка в системе «выработка-вмещающие породы».

3.1.1. Однородный массив пород.

3.1.1.1. Напряженное состояние пород в окрестности забоя.

3.1.1.2. Форма поперечного сечения.

3.1.2. Неоднородный слоистый массив пород.

3.1.2.1. Прочный слой породы в почве выработки.

3.1.2.2. Подготовительная выработка, пройденная по угольному пласту

3.1.2.2.1. Задача о прочном слое.

3.1.2.2.2. Угольный пропласток в породах почвы выработки.

3.1.2.2.3. Прочный слой залегает на некотором удалении от поверхности почвы выработки.

3.1.2.2.4. Угол залегания пород.

3.1.2.2.5. Литостатика и тектоника.

3.1.2.2.6. Жесткий слой («порода-мост») в кровле выработки.

3.1.2.2.7. Угольный пласт в породах кровли.

3.1.3.0 геологических нарушениях.

3.2. Соседние выработки.

3.2.1. Подготовительная выработка.

3.2.1.1. Параллельные выработки на одноименном пласте.

3.2.1.2. Пересекающиеся выработки (область сопряжения).

3.2.2.0чистная выработка.

3.3. Блочное строение массива горных пород.

Выводы по третьей главе.

ГЛАВА 4. ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЗМА РАЗРУШЕНИЯ ПРОЧНОГО СЛОЯ, ЗАЛЕГАЮЩЕГО В ПОЧВЕ

ПОДГОТОВИЛЬНОЙ ВЫРАБОТКИ.

4.1. Моделирование разрушения прочного слоя.

4.1.1.0 прочном слое и его механических характеристиках.

4.1.2. Расчетная .схема.

4.1.3. Особенности методики моделирования напряженного состояния пород с учетом нелинейности их деформирования.

4.1.4. Моделируемые варианты.

4.1.5. Схематизация механизмов разрушения прочного слоя.

4.2. Подсчет энергии, выделяющейся при разрушении прочного слоя

Выводы по четвертой главе.

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ И ПРАКТИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО БОРЬБЕ С ГОРНЫМИ УДАРАМИ С РАЗ-• РУШЕНИЕМ ПОРОД ПОЧВЫ В ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТКАХ

5.1. Разработка метода прогноза горных ударов с разрушением пород почвы в подготовительных выработках.

5.1.1. Региональный прогноз. Прогноз потенциально опасных зон

5.1.2. Локальный прогноз. Прогноз опасных зон.

5.2. Разработка методических рекомендаций по предотвращению горных ударов с разрушением пород почвы в подготовительных выработках

5.2.1. Изменение размеров и положения подготовительной выработки относительно прочного слоя породы, залегающего в ее почве

5.2.2. Заблаговременная над- и подработка участка проведения подготовительной выработки.

5.2.3. Разрушение прочного слоя в почве подготовительной выработки

5.2.4. Создание вертикальной щели в прочном слое.

5.2.5. Бурение разгрузочных скважин в бока подготовительной выработки

5.2.6. О контроле эффективности мер предотвращения.

5.3. Промышленные испытания разработанных рекомендаций по предотвращению горных ударов с разрушением пород почвы в подготовительных выработках.

5.3.1. Объект промышленных испытаний.

5.3.2. Результаты промышленных испытаний.

Выводы по пятой главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Научные основы прогноза и предотвращения горных ударов с разрушением пород почвы в подготовительных выработках угольных шахт»

Подземная разработка угольных пластов приводит к нарушению природного состояния горного массива. Происходит сложный процесс деформирования пород, распространяющийся в объеме, во много раз превышающем выработанное пространство. В результате в массиве у выработок, вследствие перераспределения горного давления, возникают дополнительные зоны растяжения и сжатия. Породы приконтурного массива испытывают неравноком-понентные нагрузки и при определенных (критических) величинах напряжений происходит их разрушение. В какой форме оно произойдет, является чрезвычайно важным вопросом геомеханики.

Большую опасность для жизни шахтеров представляют динамические явления. Одной из самых катастрофичных форм разрушения пород являются горные удары. Устранение их последствий существенно увеличивает себестоимость добычи полезного ископаемого и может сделать ее нерентабельной. Поэтому исследования, направленные на совершенствование и создание способов прогноза и предотвращения горных ударов следует считать актуальными.

Первые упоминания о горных ударах относят к середине 18 века [4]. В нашей стране горные удары впервые отмечены в Кизеловском угольном бассейне в 40-х годах прошлого столетия [4, 179]. В последующие годы горные удары зарегистрированы почти во всех угольных бассейнах страны [180]. Очаги их проявлений, в подавляющем большинстве случаев, находились в угольных пластах. В связи с этим основное внимание уделялось изучению поведения угольного пласта и механизма его разрушения.

В результате многолетних, комплексных исследований ВНИМИ [4, 37, 51, 69, 180] разработаны эффективные меры борьбы с горными ударами на угольных пластах, обеспечившие значительное уменьшение их количества [199]. О масштабах исследований, выполненных под руководством С. Г. Авер-шина и И. М. Петухова, и внимании, которое уделялось данной проблеме, свидетельствует следующая краткая их характеристика.

Работы проводились около двух десятилетий (1950-60 годы) и охватывали такие направления: изучение и анализ геологических и горнотехнических условий возникновения горных ударов; изучение деформаций и сдвижений горных пород и угля; изучение механических свойств горных пород и угля на образцах; натурные испытания угольных пластов под давлением; изучение проявлений горного давления геофизическими методами; относительная оценка напряженности угольного пласта; моделирование горных ударов, условий и процессов их вызывающих; аналитические исследования напряженно-деформированного состояния массива горных пород в области влияния горной выработки; создание инженерных методов расчета параметров применяемых мер борьбы с горными ударами; проведение экспериментальных работ в шахтных условиях [180].

Для проведения этих исследований был разработан широкий спектр новых методов и приборов. В частности разработаны: метод наблюдения за сдвижением горных пород и угля при помощи глубинных реперов, позволяющий отслеживать изменения их напряженного состояния; реостатные и импульсные датчики для дистанционного и автоматического измерения сдвижений пород; скважинные деформометры; метод натурных испытаний угольных пластов при помощи давильных устройств; установка ГУПВ для проведения испытаний в условиях сложного напряженного состояния горных пород; методы относительного напряженного состояния краевой части пласта путем регистрации процессов и явлений, протекающих при бурении (сейсмоакустическая активность, выход штыба и его крупность), по изменению электрического сопротивления, за счет вдавливания штампа в забой и стенки скважины; давильные установки с автоматической регистрацией электропроводности, пористости и проницаемости образцов горных пород в условиях объемного напряженного состояния и др.

Разработанные методы и приборы нашли широкое применение не только при изучении горных ударов, но и для решения других задач механики горных пород. При решении специфических вопросов горных ударов приобрели популярность ряд геофизических методов: микросейсмический, сейсмоакустиче-ский, наклономерный и электрометрический.

Описанные комплексные исследования горных ударов, разработка и внедрение мер борьбы с ними выполнялось ВНИМИ в сотрудничестве с комбинатами Кизелуголь, Приморскуголь, Воркутауголь, Киргизуголь, Кузбассуголь, Грузуголь, рудоуправлением Таджикуголь, институтами ПермНИУИ, Печор-НИУИ, ВостНИИ, Грузгипрошахт, Уралгипрошахт, Дальгипрошахт, Пермги-прогормаш, а также Пермским, Печорским, и Приморским округами Госгор-технадзора страны. Наиболее широкие исследования и горно-экспериментальные работы выполнены в Кизеловском угольном бассейне, где опасность горных ударов была особенно велика.

Эти исследования позволили классифицировать горные удары по месту их проявления, установить природу и причины горных ударов, разработать, опробовать и внедрить эффективные меры борьбы с ними в различных геологических и горнотехнических условиях. Проведена также большая организационная работа по обучению кадров горняков, работающих на шахтах с пластами, опасными по горным ударам, что имело большое значение в повышении безопасности работ.

Вместе с тем с начала 1980-х годов в Донбассе, а затем в Карагандинском угольном бассейне в массовом порядке стали возникать динамические разрушения в почве выработок, в ряде случаев они имели катастрофический характер [29, 31, 44, 49, 53, 59, 70, 71, 83, 84, 90, 96, 97, 112, 114, 116, 146, 154]. В этой связи весьма остро встала проблема борьбы с этими динамическими явлениями. С 1990-х годов эта проблема возникла на Воркутском угольном месторождении, где все случаи имели место в подготовительных выработках. Наблюдались подобные явления на многих угольных шахтах России и за рубежом [4, 14, 29, 31, 44, 154]. Их количество к настоящему времени исчисляется сотнями (по данным работы [44] зарегистрировано около 300 случаев). Причем, надо заметить, что регистрируют, как правило, лишь те случаи, которые нанесли значительный вред производству.

В 1982 году во ВНИМИ под руководством И. М. Петухова были начаты целенаправленные исследования по проблеме динамических разрушений пород почвы выработок.

Обобщение результатов исследований ВНИМИ [53, 83, 85, 86, 90, 96,97, 114, 115, 156, 178, 196], выполненных до 1990-х годов, содержится в кандидатской диссертации автора: «Разработка способа прогноза и предупреждения динамических разломов почвы выработок на основе изучения напряженного состояния горного массива» [193].

В итоге этих исследований обнаружено [193], что причины возникновения разрушений почвы выработок могут быть весьма разнообразны. Это могут быть суфляры техногенного и природного происхождения. Разрушения почвы выработки могут быть обусловлены высоким давлением газа, находящегося в породах почвы, а также происходить без участия газа, исключительно за счет силового фактора (давления пород). В последнем случае динамические разрушения относят к горным ударам с разрушением почвы выработок [89].

Изучение проблемы разрушений в почве выработок с разных точек зрения обусловило разные его названия [29, 44, 193] и соответственно методы исследований. Это создавало некоторую неопределенность в данной проблеме, так как предпринимались попытки с какой-то одной позиции описать все виды разрушений в почве выработок. Вместе с тем понятно, что механизм возникновения суфляра существенным образом отличается от горного удара или от разрушения и выброса породы давлением газа. Поэтому ясность в проблеме разрушений почвы выработок может быть достигнута путем ее дифференциации, предусматривающей раздельное изучение каждого упомянутого направления. Собственно именно такой подход обеспечил развитие исследований по проблемам горных ударов и выбросов [89, 199].

ВНИМИ является головным институтом по проблеме борьбы с горными ударами. В этой связи из возможных разрушений в почве выработок в данной работе рассматриваются такие, которые могут быть отнесены к горным ударам. В такой постановке решения проблемы речь идет (по классификации

И. М. Петухова) об одном из видов горных ударов с разрушением почвы выработок [199]. Здесь важно напомнить, что горные удары относятся к категории динамических явлений, инициируемых исключительно или преимущественно давлением горных пород [89, 236], и по определению [89] горный удар с разрушением пород почвы выработок - это хрупкое разрушение слоя породы почвы выработки в результате превышения предела прочности его в условиях изгиба со сжатием.'

В результате анализа условий, в которых происходили горные удары с разрушением пород почвы выработок, установлено, что они возникают во всех типах выработок, но большинство случаев зарегистрировано в подготовительных выработках [193]. При этом они возникают либо при ее проведении на некотором расстоянии от забоя, либо в уже пройденной выработке при изменении горнотехнической ситуации, как правило, при воздействии на ее определенные участки зон повышенного горного давления. Изучение причин возникновения горных ударов с разрушением почвы подготовительных выработок показало [85, 86, 193, 197], что связаны они с определенным соотношением параметров выработки и слоистости пород почвы. При этом в непосредственной почве должен залегать прочный (несущий) слой породы, который подобно перекрытию в строительных конструкциях сдерживает возникающие нагрузки. В случае формирования в нем напряжений, отвечающих предельным значениям для данной породы, возможен горный удар. Следовательно, создание надежных способов прогноза и предотвращения рассматриваемого вида горных ударов связано с определением напряженно-деформированного состояния прочного слоя в почве подготовительной выработки.

Несмотря на большое количество работ, посвященных данной проблеме [29,31,44, 49, 53, 59, 70,71,83,84, 90, 96, 97, 112, 114, 116, 146, 154], вопрос о напряженном состоянии прочного слоя в почве подготовительной выработки рассмотрен недостаточно. Известные решения задачи о напряженном состоянии прочного слоя в почве подготовительной выработки основаны на имитации выработки, путем задания напряжений на полупространстве (полуплоскости), поэтому не учитывают ряд важных моментов данной проблемы. Например, какова роль параметров слоистости боковых пород и кровли, формы сечения выработки, угла падения пород, а также различных горнотехнических факторов.

Кстати здесь отметить, что на Воркутском угольном месторождении все случаи динамических разрушений произошли в ранее пройденных подготовительных выработках на участках, значительно удаленных от забоя выработки и эксплуатировавшихся продолжительное время. Это свидетельствует о том, что прежде как бы неопасные участки подготовительной выработки при изменении горнотехнической обстановки (например, при влиянии очистных работ) могут стать опасными, т.е. существует потенциальная (скрытая) опасность на предмет возникновения изучаемого вида горных ударов. В этой связи возникает необходимость оперативного прогнозирования горных ударов в почве подготовительных выработок не только проводимых (у забоя, вследствие изменчивости геологического строения), но и существующих, которые подвергнутся влиянию соседних выработок или других источников повышенного (пониженного) давления. Приведенные прецеденты следует рассматривать как общие, свойственные в целом пластовым месторождениям, где характерны геологические условия, при которых в непосредственной почве выработки может залегать прочный слой породы.

Продолжая о недостатках, следует сказать об отсутствии решений данной задачи в нелинейной постановке, без которого затруднительно описание механизма его разрушения. Не в полной мере остается освещенным важный вопрос об энергии, выделяющейся при разрушении прочного слоя, по величине которой можно с одной стороны судить о его последствиях (силе проявления), а с другой - в силу универсальности энергетических показателей появляется возможность применения альтернативных методик контроля состояния массива, например, геофизическими методами.

С учетом отмеченных обстоятельств, свидетельствующих о необходимости решения проблемы предотвращения горных ударов с разрушением пород почвы в подготовительных выработках, представляется актуальной тема диссертации: «Научные основы прогноза и предотвращения горных ударов с разрушением пород почвы в подготовительных выработках угольных шахт», конечная цель которой состоит в создании научных основ прогноза и предотвращения горных ударов с разрушением пород почвы подготовительных выработок путем изучения напряэ/сенно-деформированного состояния массива, вмещающего подготовительную выработку, в почве которой залегает прочный (несущий) слой породы, обеспечивающих за счет применения инженерных методов повышение безопасности ведения горных работ.

Деформирование и разрушение прочного слоя в почве подготовительной выработки обусловлено сложной системой сил, действующих на его границах. В случае решения как бы обособленной задачи о прочном слое под действием различных внешних нагрузок, она принимает сугубо абстрактный характер. В то же время граничные условия прочного слоя определяются физико-механическими свойствами вмещающих пород, геометрией их и выработанного пространства (подготовительной выработки). При этом определенной глубине будут отвечать оригинальные граничные условия. Тогда, при рассмотрении задачи о прочном слое в системе «выработка-вмещающие породы» условия на границе прочного слоя будут в максимальной степени приближения соответствовать реальным.

В геомеханике для описания поведения пород при разработке полезных ископаемых широкое применение нашли положения и методы теории упругости и пластичности (например, [3,4, 7, 19, 20, 21, 34, 39, 57, 63, 69, 78, 102, 107, 120, 122, 137, 170, 176, 183, 193, 199, 202, 207, 217, 227, 232, 236, 262]). При этом используют расчетные методы. Особенно эффективными они оказались при решении вопросов безопасного ведения работ при склонности пород к горным ударам. Связано это со спецификой изучения динамических явлений, которая обусловлена почти мгновенным развитием процесса разрушения пород. Вместе с тем их использование, степень реализации и соответственно качество получаемых решений в значительной степени определяется возможностями применяемых вычислительных средств и программного обеспечения.

Исследование закономерностей поведения прочного слоя в почве подготовительной выработки с учетом многообразия геологических и горнотехнических условий ее заложения требует рассмотрения множества различных вариантов. При этом необходимо учитывать как разнообразие геометрических форм структурных элементов среды (слои, выработки, включения, нарушения и т. д.), так и нелинейность процесса деформирования пород. С учетом необходимости оперативного рассмотрения ситуаций развитие исследований по настоящей тематике возможно на основе качественно нового средства исследования, позволяющего осуществлять моделирование изучаемых процессов деформирования и разрушения пород.

В последние годы, в связи с ростом мощности компьютеров и программного обеспечения [12, 55, 56, 92, 105, 128, 190, 229], стало возможным создание автоматизированных комплексов, интегрирующих в себе методы различных областей знаний и обеспечивающие решение конкретной проблемной задачи. Специалисты получили не столько эффективный инструмент вычисления сложных математических формул, что до недавнего времени считалось как достаточное условие, но равно средство для разработки автоматизированных систем имитирования изучаемых процессов. Многие годы отсутствие таких возможностей не позволяло более плодотворно использовать метод конечных элементов [132,133, 165, 226, 227, 258, 262], реализация которого представляла собой весьма трудоемкий процесс.

В настоящее время метод конечных элементов практически стал стандартным методом решения дифференциальных уравнений, которыми, как известно, описываются большинство явлений в природе. Дискретизация объекта (разбивка на элементы) исследований позволяет не только упростить решение задачи, но и открывает широкие возможности для исследования сложных, неоднородных сред, каким является массив горных пород. Вместе с тем использование метода конечных элементов применительно к данной тематике с учетом изложенных требований связана с решением ряда научно-технических вопросов.

Указанные предпосылки обусловили формулирование основной идеи работы: напряженно-деформированное состояние прочного слоя в почве подготовительной выработки можно определять для различных геологических и горнотехнических условий с учетом нагрузок, формирующихся в системе «вы-работка-вмещающие породы» и нелинейности процесса деформирования путем применения компьютерной технологии моделирования, в основе которой реализация метода конечных элементов применительно к задачам теорий упругости и деформационной прочности.

Созданию средства (метода) исследования (компьютерной технологии моделирования), изучению с его помощью закономерностей поведения прочного слоя в почве подготовительной выработки, опираясь при этом на фактические данные о произошедших случаях, интерпретации полученных результатов и разработки принципов борьбы с рассматриваемым видом горных ударов посвящена настоящая работа.

Диссертация представляет собой обобщение и развитие исследований по данной проблеме, выполненных по тематике научно-исследовательских работ ВНИМИ, в которых автор последовательно участвовал как исполнитель, ответственный исполнитель и руководитель работ: «Проведение опытной эксплуатации способов прогноза и предупреждения опасных прорывов метана» (№ ГР 01820074526. - 1985); «Исследования напряженно-деформированного и газогидродинамического состояния защищаемых пластов и вмещающих пород с помощью региональных наблюдательных станций, физического и математического моделирования» (№ ГР 01840060054. - 1985); «Разработка способов прогноза и предупреждения опасных прорывов метана из надработанного горного массива в выработки шахт» (№ ГР 01820074526. - 1986); «Внедрение способов прогноза и предупреждения опасных прорывов метана» (№ ГР 01820074526. -1986); хоздоговоры с ОАО «Воркутауголь» по теме предотвращения динамических разрушений почвы выработок (1992-2002); «Разработка способов прогноза и предупреждения динамических разломов почвы в подготовительных выработках» (Государственный контракт № 98-02-3196. - 1999).

Работа состоит из 5 глав.

В первой главе приводится анализ состояния проблемы: рассмотрены условия, в которых происходили горные удары с разрушением пород почвы в подготовительных выработках; разработаны принципиальные схемы условий их проявления; проведен критический обзор работ, касающихся данной проблемы; показаны общие пути развития исследований по динамическим явлениям, определены методы и средства настоящих исследований; а также сформулированы их основные задачи.

Во второй главе приводится разработанный метод исследований: рассмотрены геомеханические предпосылки; описаны алгоритмы всех программных модулей разработанной компьютерной технологии моделирования массива горных пород и его напряженно-деформированного состояния, позволяющей комплексно реализовывать с использованием метода конечных элементов известные решения задач теории упругости и пластичности; приведены тестовые расчеты теоретических и практических примеров, показывающие эффективность разработанного метода исследований.

В третьей главе приведены результаты исследований влияния различных геологических и горнотехнических факторов на напряженное состояние прочного слоя в почве подготовительной выработки: показаны в рамках упругой модели среды основные факторы, обуславливающие формирование очагов изучаемых горных ударов, что позволило усовершенствовать модель динамического явления.

В четвертой главе приведены результаты исследований механизма разрушения прочного слоя в почве подготовительной выработки при различных условиях его нагружения, показаны разработанные методики расчета энергии, выделяющейся при разрушении прочного слоя и определения его динамичности.

В пятой главе описаны разработанные на основе результатов выполненных исследований принципы прогноза и предотвращения изучаемого вида горных ударов, которые воплощены в практические рекомендации: приведены метод прогноза и способы предотвращения горных ударов с разрушением почвы подготовительных выработок, показаны условия проведения и результаты промышленных испытаний разработанных рекомендаций, которые составной частью вошли в основной по горным ударам нормативный документ: «Инструкция по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих угольные пласты, склонные к горным ударам».

Научные положения, выносимые на защиту:

Адекватность модели очагов горных ударов с разрушением пород почвы подготовительных выработок существенно возрастает при рассмотрении системы «выработка-вмещающие породы» и учете нелинейного деформирования породных слоев. При этом:

1. На напряженное состояние прочного слоя, залегающего в почве подготовительной выработки, влияет ее форма. Наибольшая напряженность прочного слоя, определяющая опасность настоящих горных ударов, возникает у выработок с прямоугольной формой сечения, а наименьшая - у выработок круглого сечения.

2. Прочный слой в почве подготовительной выработки может разрушиться с эффектом горного удара или квазиплавно. Форма разрушения зависит от величин напряжений, действующих вдоль прочного слоя, отражающих степень его изгиба и сжатия, и касательных, возникающих в нем у границ выработки. Горный удар возможен при условии разрушения прочного слоя у границ выработки. При этом от уровня напряжений, действующих в прочном слое в продольном направлении, зависит его сила.

3. На напряженное состояние прочного слоя в почве подготовительной выработки влияет жесткость боковых пород. С ее увеличением в прочном слое у границ выработки возрастают касательные напряжения и соответственно опасность горного удара. Снижение жесткости боковых пород у контура выработки может быть использовано в качестве меры предотвращения горных ударов с разрушением пород почвы в подготовительных выработках.

4. Возникновение горного удара с разрушением почвы подготовительной выработки зависит от отношения ширины выработки к мощности прочного слоя, залегающего в ее почве. Наибольшая опасность его проявления существует, когда величина этого отношения находится в интервале от 2 до 6.

5. Ориентировочные оценки динамичности возможного разрушения прочного слоя в почве подготовительной выработки можно получать на основе подсчета энергии упругого деформирования вмещающих пород. При этом, чем больше превышение энергии, расходующейся на деформирование пород почвы выработки, над энергией, запасаемой в прочном слое, тем выше эффект разрушения следует ожидать.

Автор выражает глубокую благодарность академику РАЕН, д-ру техн. наук И. М. Петухову за консультации и большое внимание к работе и канд. техн. наук В. С. Сидорову за полезные советы на всех стадиях исследований по настоящей проблеме.

Заключение диссертации по теме «Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика», Мустафин, Мурат Газизович

Основные результаты и выводы:

1. Разработанные научные основы прогноза и предупреждения горных ударов с разрушением пород почвы в подготовительных выработках позволили создать инженерные методики, которые воплощены в практические рекомендации, выдержали промышленную проверку, внедрены на производстве и включены в «Инструкцию по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих угольные пласты, склонные к горным ударам».

2. Разработанная и апробированная при проведении промышленных испытаний модель очагов горных ударов с разрушением пород почвы подготовительных выработок, представляющая собой систему «выработка-вмещающие породы», существенно повысила ее адекватность реальным условия их формирования и обеспечила развитие методов их прогноза и предотвращения.

3. Впервые получено решение нелинейной задачи о деформировании прочного слоя в почве подготовительной выработки, позволившее установить механизмы его разрушения при различных условиях нагружения. Для того чтобы разрушение прочного слоя имело бурный характер, свойственный горным ударам, необходимо достижение критических напряжений в прочном слое и под серединой выработки (горизонтальные), и у границ выработки (касательные). Показано отличие процесса разрушения прочного слоя при постепенном его нагружении, и когда разово задана относительно большая нагрузка. В одних и тех же геологических условиях заложения выработки в первом случае разрушение прочного слоя может протекать квазиплавно, а во втором иметь бурный характер. Обнаружено также, что при моделировании разрушения прочного слоя с использованием диаграммы деформирования с идеальной хрупкостью за пределом его прочности, разрушение прочного слоя наступает при нагрузках примерно на 30% меньших, чем при использовании идеальной пластичности за пределом прочности. На напряженное состояние прочного слоя в почве подготовительной выработки влияет упругость и прочность боковых пород, по которым пройдена выработка. Увеличение жесткости и прочности боковых пород приводит к возрастанию в прочном слое касательных напряжений и опасности проявления горного удара, а их снижение — к обратному эффекту, который может быть использован в качестве меры предотвращения горных ударов с разрушением пород почвы в подготовительных выработках.

4. Разработан метод прогноза горных ударов с разрушением почвы подготовительных выработок, состоящий из двух этапов. В первом на основе рассмотрения соотношений мощности прочного слоя и ширины выработки определяется потенциальная опасность динамического явления, а на втором, при положительном результате первого этапа, расчетным способом с использованием компьютерной технологии моделирования процесса разрушения прочного слоя прогнозируется возможность горного удара для конкретной горнотехнической ситуации. При этом, прочный слой породы, преимущественно, должен принадлежать к скальной группе пород, а отношение ширины выработки к мощности прочного слоя составлять интервал от 2 до 6.

5. Предложены и научно обоснованы принципы создания мер по предотвращению горных ударов с разрушением почвы подготовительных выработок, физическая сущность которых состоит либо в снижении напряженности прочного слоя за счет: изменения размеров и (или) положения выработки; разгрузки, вследствие предварительной над- подработки или изменения механических свойств боковых пород, либо в устранении экранирующего эффекта прочного слоя путем его разупрочнения.

6. Разработанная методика оценки энергии, выделяющейся при разрушении прочного слоя в почве подготовительной выработки, учитывающая накопление упругой энергии во всей области влияния выработки и позволяющая выявлять динамичность разрушения, обеспечивает предпосылки для совершенствования энергетической классификации динамических явлений.

7. Разработанное средство исследований - компьютерная технология моделирования массива горных пород и его напряженно-деформированного состояния, может быть использована при решении ряда вопросов геомеханики как оперативное средство оценки геомеханической обстановки конкретного региона, а также при создании специализированных информационных, экспертных или мониторинговых систем.

8. Результаты проведенных исследований дали новые знания о закономерности процесса деформирования и разрушения прочного слоя в почве подготовительной выработки в различных геологических и горнотехнических условиях, обеспечивающие в целом развитие теории методов борьбы с динамическими явлениями.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе на основании выполненных автором исследований разработаны теоретические положения, совокупность которых можно квалифицировать как решение крупной научной проблемы создания принципов борьбы с одним из видов горных ударов, имеющей в связи с обеспечением повышения безопасности ведения горных работ важное хозяйственное значение.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Мустафин, Мурат Газизович, 2003 год

1. А.с. СССР № 1317149, Е 21 5/00. Способ защиты угольного пласта от горных ударов и внезапных выбросов угля и газа // Е. В. Гончаров, Н. В. Кротов, В. П. Кузнецов, М. Г. Мустафин и др. (СССР). - № 3988938/22-03; -Опубл. 15.06.87, Бюл. № 22.

2. А.с. СССР № 1435800, Е 21 5/00. Способ дегазации выбросоопасных и газоносных пластов угля // В. П. Кузнецов, Е. В. Гончаров, М. Г. Мустафин и др. (СССР). № 4167680; - Опубл. 8.07.88, Бюл. № 41.

3. Абдылдаев Э. К. Исследование путей решения задач горной геомеханики методом конечных элементов с учетом разрыхляемости и разупрочнения горных пород. Автореф. дисс. . канд. техн. наук, JL, 1980. (ВНИМИ).

4. Авершин С. Г. Горные удары. М., Углетехиздат, 1955.

5. Авершин С. Г. Сдвижение горных пород при подземных разработках. -М.: Углетехиздат, 1947.

6. Авершин С. Г. Горное давление в одиночных подземных выработках. -Фрунзе, Издательство Академии наук Киргизской ССР, 1976.

7. Айзаксон Э. Давление горных пород в шахтах. М., Госгортехиздат, 1961.

8. Айталиев Ш. М., Такишов А. А. Управление сводообразованием при камерно-столбовой системе отработки. Ч. I: Напряженное и деформированное состояние массива. ФТПРПИ, 2000, № 2

9. Акимов А. Г., Козел А. М. Защита вертикальных стволов шахт от влияния очистных работ. М.: Недра, 1969.

10. Ю.Александров А. В., Потапов В. Д. Основы теории упругости и пластичности. М.: Высш. шк., 1990. - 400 с.

11. И.Александровский А.Д. Delphi 5 для профессионалов. Издательство «ДМК», 2000.

12. Аммерал. JI. Принципы программирования в машинной графике. М.: Сол Систем. - 1992.

13. Амусин Б. 3. Геомеханические основы определения параметров, расчета и автоматизированного проектирования крепи капитальных выработок угольных шахт. Автореф. дисс. . докт. техн. наук, JI., 1989. (ВНИМИ).

14. Ануфриев В. Е., Ремезов А. В., Тризно С. К., Дубровский В. И. Проявление горного давления в окрестности охраняемой для повторного использования выработки в зависимости от свойств опор и технологии их применения // Уголь.-1992.-№ 9.- С.20-23.

15. Аргирис Дж. Современные достижения в методах расчета конструкций с применением матриц. М., ИЛ, 1968.

16. Ардашев К. А., Ахматов В. И., Катков Г. А. Методы и приборы для исследования проявлений горного давления: Справочник. М.: Недра, 1981.

17. Баклашов И. В. Деформирование и разрушение породных массивов. -М.: Недра, 1988.

18. Баренблатт Л. И. О некоторых общих представлениях математической теории хрупкого разрушения. «Прикладная математика и механика», т. 28, 1964, №4, с. 630-643.

19. Барулин А. И. Разработка методов решения объемных задач устойчивости откосов. Автореф. дисс. . канд. техн. наук, Л., 1985. (ВНИМИ).

20. Барышников В. Д., Коврижных А. М. Анализ опытных данных на обобщенное сжатие горных пород с позиций различных упругопластических теорий. ФТПРПИ, 2000, № 4.

21. Батугин А. С. Разработка метода оценки напряженного состояния массива горных пород на основе изучения его тектонической нарушенности и блочного строения. Автореф. дисс. . канд. техн. наук, JI., 1987. (ВНИМИ).

22. Батугина И. М., Петухов И. М. Геодинамическое районирование месторождений при проектировании и эксплуатации рудников. М.: Недра, 1988.

23. Бахвалов С. В. Бабушкин JI. И. Иваницкая В. П. Аналитическая геометрия. М.: Просвещение, 1970.

24. Бахурин И. М. Вопросы маркшейдерского искусства. М.; J1.: Гео-лразведиздат, 1936.

25. Бенявски 3. Управление горным давлением. Пер. с англ. М.: Мир, 1990.-254 с.

26. Биргер И. А. Расчет конструкций с учетом пластичности и ползучести. «Известия АН СССР. Механика», 1965, № 2, с. 113-119.

27. Бирюков Ю. М. Разработка способов предотвращения внезапных прорывов метана из почвы выработок, проводимых по мощным выбросоопасным пластам. Автореф. дисс. . канд. техн. наук М., 1986. - 16 с.

28. Бич Я. А., Мельков А. Д., Дьяконов Ю. Я. Предотвращение горных ударов при разработке антрацитовых пластов М.: Недра, 1993. - 160 с.

29. Бобров И. В., Кричевский Р. М. Борьба с внезапными выбросами угля и газа. Киев, Техника. 1964.

30. Бобров И. В., Шатилов В. А. Внезапные поднятия пород при проходке вертикальных стволов шахт // Уголь. 1955. - № 11. - С. 21-23.

31. Большинский М. И. Природа и механика газодинамических явлений в шахтах и принципы их предотвращения // Уголь Украины.- 1978. -№ 9. С. 30-33.

32. Болтенгаген И. JI. Моделирование начальных напряжений и поверхностей ослабления методом конечных элементов. ФТПРПИ, 1999, № 2.

33. Борисов А. А. Механика горных пород и массивов. М.: Недра. -1980.-360 с.

34. Борщ-Компониец В. И. Механика горных пород, массивов и горное давление. М., 1968. - 484 с.

35. Борьба с горными ударами на шахтах Воркутинского месторождения / В. П. Кузнецов, А. В. Орешкин, И. М. Петухов, П. А. Рейпольский, И. А. Фельдман. Сыктывкар: Коми кн. изд-во, 1984.

36. Ботвинник А. А. Разработка методов моделирования горно-геометрических объектов при проектировании и планировании открытой угледобычи. Автореф. дисс. . канд. техн. наук, Новосибирск, 2000. (ИГД СО РАН).

37. Булычев Н. С. Механика подземных сооружений. М.: Недра, 1989.

38. Быков В. Г. Математическое моделирование скольжения в горной породе по неровному разрыву. ФТПРПИ, 2000, № 3.

39. Ван Тассел Д. Стиль, разработка, эффективность, отладка и испытание программ. Пер. с англ. М.: Мир, 1981.

40. Виноградов В. В. Геомеханика управления состоянием массива вблизи горных выработок. Киев: Наукова думка, 1989. - 192с.

41. Внедрение способов прогноза и предупреждения опасных прорывов метана // Отчет о НИР / Руководитель темы И. М. Петухов, руководитель работы В. П. Кузнецов. № ГР 01820074526; инв. № 028600112164. Л.: ВНИМИ, 1986.

42. Внезапные разрушения почвы и прорывы метана в выработки угольных шахт. / А. М Морев, Л. А. Скляров И. М Большинский С. М. Клойзнер, В.Т. Водолазский, В. В. Шерсткин М.: «Недра», 1992. 174 с.

43. Воскобоев Ф. Н. Исследование способов управления горным давлением при разработке тонких и средней мощности крутых угольных пластов в сложных горно-геологических условиях. Автореф. дисс. . д-ра. техн. наук. -Л., 1974.-41 с. (ЛГИ).

44. Временное руководство и методика проведения промышленных испытаний способа предотвращения динамического разрушения почвы подготовительных выработок. Санкт-Петербург, Воркута, 1996 (Минтопэнерго РФ, ВНИМИ).

45. Вуд Б., Фрейзер Д. Основы термодинамики для геологов. М.: Мир, 1981.

46. Выгодский М. Я. Справочник по высшей математике. М.: Физматгиз, 1963.

47. Выпучивание и разрушение плоских подкрепленных панелей. Yusuff S. «J/ Aircraft», 1976, 13, № 3, 198-204 (англ).

48. Гончаров Е. В., Мустафин М. Г. Формирование трещиноватых и разгруженных зон около очистной выработки // Управление горным давлением и прогноз безопасных условий освоения угольных месторождений. Сб. науч. тр. Л., ВНИМИ, 1990, с. 171-176.

49. Горные удары и борьба сними на шахтах Кизеловского бассейна / И. М. Петухов, В.'А. Литвин, Л. В. Кучерский и др. М.: Недра, 1972.

50. Громов Ю. В., Бычков Ю. Н., Кругликов В. П. Управление горным давлением при разработке мощных пологих пластов угля. М.: Недра, 1985.

51. Гурич А. А. , Кузнецов В. П., Сидоров В. С. , Филиппов Н. А. О механизме внезапных поднятий пород почвы выработки. Научные сообщения ИГД им. А. А. Скочинского. 1983. - Вып. 217. - С. 37-41.

52. Гурьянов В. В., Слюсарев Н. И., Шик В. М., Зуев Б. Ю., Карманский А. Т., Мустафин М. Г. Исследование процессов деформирования массива при заблаговременном извлечении метана из угольных пластов // Уголь в XXI веке. СПб.: СПГГИ, 2000, с. 41.

53. Дантеманн Д., Мишел Д., Тейлор Д. Программирование в среде Delphi. Киев:НИПФ «ДиаСофт Лтд», 1995.

54. Дарахвелидзе П., Макаров Е. Дельфи среда визуального программирования. - BHV, 1996.

55. Динник А. Н., Савин Г. Н., Моргаевский А. Б. Распределение напряжений вокруг подземных горных выработок // Труды совещания по управлению горным давлением / АН СССР. М., 1938.- С. 7-55.

56. Докукин А. В., Чирков С.Е., Норель Б. К. Моделирование предельно-напряженного состояния угольных пластов. М.: Наука, 1981.-150 с.

57. Дрижд Н. А., Бирюков Ю. М., Карагодин JI. Н. и др. Профилактика внезапных поднятий почвы // Безопасность труда в промышленности. 1982. -№5.-С. 20-21.

58. Дудырев И. Я., Колесников JI. А. Горные удары пород почвы можно предотвратить// Безопасность труда в промышленности. 1963. -№ 11. - С. 21-23.

59. Еременко А. А., Гайдин А. П., Ваганова В. А., Еременко В. А. О критерии удароопасности массива горных пород. ФТПРПИ, 1999, № 6

60. Ержанов Ж. С. Теория ползучести горных пород и ее приложение. -Алма-Ата, «Наука», 1964.

61. Жданкин Н. А., Жданкин А. А. Геомеханика горных выработок. Сопряжение лава-штрек. Новосибирск: Наука, 1990.-112 с.

62. Желтов Ю. П. Деформации горных пород. М. «Недра», 1966.

63. Жемочкин Б. Н. Теория упругости. М.: Госстройиздат, 1957.

64. Жигалкин В. М., Усольцева О. М. О характере упрочнения первоначально ортотропного материала при простом и сложном нагружениях. Сообщение II.-ФТПРПИ, 1999, №5.

65. Зорин А. Н. Управление динамическими проявлениями горного давления. М.: Недра, 1978. - 175 с.

66. Зубков А. В. Геомеханика и геотехнология. Екатеринбург: УрО РАН, 2001.-335 с.

67. Зубов В. П. Особенности управления горным давлением в лавах на больших глубинах разработки. Л.: Издательство Ленинградского университета. 1990.-224 с.

68. Изаксон Ю. В. Об устойчивости незакрепленных горных выработок. В сб.: «Проектирование и строительство угольных предприятий», № 4 (112) М., «Недра», 1968.

69. Изучение механизма внезапных разрушений вмещающих пород с прорывом метана и предупреждение опасных прорывов метана / Отчет о НИР рук. Н. А. Филиппов, № ГР 01820074526. Л.: ВНИМИ, 1984.

70. Изучение проявлений горного давления на моделях / Г. Н. Кузнецов, М. Н. Будко, А. А. Филиппова, М. Ф. Шклярский. М., Углетехиздат, 1959.

71. Ильюшин А. А. Пластичность. М.-Л.: ГИТТЛ, 1948.

72. Инженерная геология. Инженерная петрология. Ломтадзе В. Д. Л., «Недра», 1970. 528 с.

73. Инструкция по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих пласты, склонные к горным ударам (к главе II Правил безопасности на угольных шахтах). СПб.: ВНИМИ, 1999. (Министерство энергетики РФ, ВНИМИ).

74. Инструкция по прогнозу и предупреждению внезапных прорывов метана из почвы горных выработок. Макеевка-Донбасс: МакНИИ, 1987. - 29 с.

75. Йенсен К., Вирт Н. Паскаль: Руководство для пользователей и описание языка: Пер. с англ. М.: Финансы и статистика, 1982.

76. Калверт Ч. Delphi 2/4. Энциклопедия пользователя. Киев: ДиаСофт, 2000.

77. Каспарьян Э. В. Устойчивость горных выработок в скальных породах. -Л., Наука, 1985, 183 с.

78. Каталог горных ударов на шахтах СССР / И. М. Петухов, Б. Ш. Винокур, Ф. В. Сысолятин и др. Л.: ВНИМИ, 1973.

79. Каталог динамических разломов почвы горных выработок на угольных шахтах Л.: ВНИМИ, 1983. - 120 с.

80. Каталог динамических разломов почвы горных выработок на угольных шахтах (дополнение к каталогу 1983 г.) Л.: ВНИМИ, 1986. - 88 с.

81. Кашников Ю. А., Ашихмин С. Г. Численная модель для расчета сдвижений горных пород при добыче нефти // Проблемы механики горных пород / Сборник научных трудов 11-й Российской конференции по механике горных пород. Санкт- Петербург: СГТГАСУ, 1997.

82. Кияшко И. А. Процессы подземных горных работ. -К.: Вища школа, 1984.-225 с.

83. Клетеник Д. В. Сборник задач по аналитической геометрии. М., Высшая школа, 1972.

84. Ю1.Клишин В, Климов В., Пирогова М. Интегрированные технологии CV // Открытые системы, № 2, 1997. С. 67-72.

85. Кпойзнер С. М. Метод прогноза внезапных разрушений пород почвы горных выработок на газовых угольных шахтах: Автореф. дисс. канд. техн. наук Макеевка: МакНИИ, 1987, - 17 с.

86. Коврижных А. М. Численное моделирование процесса разрушения горных пород. ФТПРПИ, 2000, № 2.

87. Коновалов А.Н. Введение в вычислительные методы линейной алгебры / Отв. ред. Г. А. Михайлов; Рос. акад. наук. Сиб. отд. ВЦ. Новосибирск: Наука, 1993.- 158 с.

88. Конопка Р. Создание оригинальных компонент в среде Delphi. Киев: ДиаСофт, 1996. - 512 с.

89. Константинова С. А., Хронусов В. В. Проявление горного давления вокруг подземных выработок в калийных рудниках в случае негидростатического начального напряженного состояния массива. ФТПРПИ, 1999, № 2.

90. Копылов А. И., Назимко В. В. Механизмы деформирования надраба-тываемых выработок // Уголь Украины. 1994 - № 5. - С. 10-12.

91. Корн Т., Корн Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука. - 1974.

92. Костоманов А. И., Сапицкий К. Ф. Устойчивость подготовительных выработок при разработке свиты пологих пластов. М.: Недра, 1987. - 119 с.

93. Кривулин Н. Г., Новичихин И. А., Будков В. Е. Внезапное разрушение пород почвы в дегазационной камере на шахте «Донецкая». Уголь Украины, 1976, №12, с. 38.

94. Кротов Н. В. Разработка инженерного метода расчета границ защитного действия при повторных надработках выбросоопасных угольных пластов. Автореф. дисс. . канд. техн. наук, JI., 1984. (ВНИМИ).

95. Кузнецов В. П., Сидоров В. С., Мустафин М. Г. Прогноз и предотвращение горных ударов с разрушением почвы выработок // Международный симпозиум по горным ударам и внезапным выбросам в шахтах. JI., ВНИМИ, 1994, с. 34.

96. Кузнецов Г. Н. Графические методы оценки предельных состояний трещиноватого массива вокруг горных выработок // Современные проблемы механики горных пород. JI.: Наука, 1972.

97. Кузнецов С. Т. , Воронин И. Н. Методическое пособие по изучению слоистости и прогнозу расслаиваемости осадочных горных пород. J1., ВНИМИ, 1967.-84 с.

98. Курков С. В. Метод конечных элементов в задачах динамики механизмов и приводов. СПб.: Политехника, 1991.

99. Курленя М. В., Миренков В. Е., Шутов А. В. Напряженно-деформированное состояние массива горных пород в зоне взаимного влияния выработок. ФТПРПИ, 2000, № 3.

100. Ланкастер П. Теория матриц. М.: Наука, 1982.

101. Либерман Ю. М. Давление на крепь капитальных выработок. М., Наука, 1969.

102. Лодус Е. В. Энергообмен при деформировании и разрушении горных пород. Автореф. дисс. . докт. техн. наук, С.-Петербург, 1993. (ВНИМИ).

103. Ломакин Е. А., Мироненко В. А., Шестаков В. М. Численное моделирование геофильтрации М.: Недра, 1988. - 288 с.

104. Лютгендорф Г. Конвергенция горных выработок в упругом массиве при колебаниях горного давления. Глюкауф, 1975, 2.

105. Мапинин Н. Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. М., «Машиностроение», 1975.

106. Маркшейдерское дело: Учеб. для вузов / Д. Н. Оглоблин, П. П. Бас-тан, Г. И. Герасименко и др. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Недра, 1972.

107. Мартинес Ф. Синтез изображений. Принципы, аппаратное и программное обеспечение. М.: Радио и связь, 1990.

108. Марчук Г. И. Методы вычислительной математики. 3-е изд. - М.: Наука, 1989.

109. Матвеев Б. В. Зависимость разрушения горных пород от способа нагру-жения. // Сборник трудов семинара. Физика и механика разрушения горных пород применительно к горной геомеханике и сейсмологии. СПб.: ВНИМИ, 1993.

110. Мгалобелов Ю. Б. О сопряжении бетонных плотин со скальным основанием. Проблемы механики горных пород. Труды 11-й Российской конференции по механике горных пород. Санкт-Петербург 9-11 сентября 1997 г.

111. Метод конечных элементов в задачах механики горных пород. Ержа-нов Ж. С., Каримбаев Т. Д. Алма-Ата, Наука КазССР, 1975.

112. Метод конечных элементов: Учебное пособие для вузов / Под ред. П. М. Варвака. Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1981.

113. Методика определения показателей статической упругости горных пород / Б. В. Матвеев. JI.: ВНИМИ, 1961.

114. Методические указания по использованию программ для расчета и графического построения напряжений в массиве горных пород около выработок / В. А. Белослудцев, С. И. Войцеховская, В. В. Зубков и др.. JL: ВНИМИ, 1981.

115. Методические указания по определению прочности трещиноватого массива горных пород / Сост. Г. Н. Кузнецов, JI: ВНИМИ, 1991.

116. Методические указания по расчету напряжений в зонах влияния очистных выработок. — Л., 1989, 56 с. (Минуглепром СССР, ВНИМИ).

117. Методические указания по решению плоской задачи теории упругости методом конечных элементов / ВНИМИ Б. 3. Амусин, А. Б. Фадеев. и др. -Л.: ВНИМИ, 1973.

118. Методы и средства решения задач горной геомеханики / Г. Н. Кузнецов, К. А. Ардашев, Н. А. Филатов и др. М.: Недра, 1987.

119. Механизм инициирования динамических явлений в подготовительных забоях / Ж.С. Ержанов, Ю. А. Векслер, Н. А. Жданкин, С. Б. Колоколов. -Алма-Ата: Наука, 1984. 224 с.

120. Механика горных пород / В. Г. Ильюшенко, В. В. Пудак, А. А. Лев-шин, С. И. Егоров. Донецк, 1994. - 366 с.

121. Механика и физика динамических явлений в шахтах. Зорин А. Н., Колесников В. Г., Софийский К. К., Папырин А. Ф., Прусова А. А. Киев, Нау-кова Думка, 1979.143. Мироненко В. А. Шестаков В. М. Основы гидрогеомеханики. - М.:1. Недра, 1974.

122. Михайлов А. М. Напряженное состояние массива горных пород в окрестности пласта с выработкой. Трехмерная задача. ФТПРПИ, 1999, № 5.

123. Моделирование проявлениий горного давления // Кузнецов Г. Н., Будько М. Н., Васильев Ю. И., Шклярский М. Ф., Юревич Г. Г. М.: Недра, 1968.-280 с.

124. Морев А. М. , Клойзнер С. М. Внезапные разломы почвы и прорывы метана в выработки шахт. Уголь Украины. 1983. 10. - С. 13-15.

125. Мудров А. Е. Численные методы для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль. Томск, МП «Раско», 1992.

126. Мустафин М. Г. Геомеханическая модель системы «выработка -вмещающие породы» и ее использование при прогнозировании динамических проявлений горного давления // Горная геомеханика и маркшейдерское дело. С.-Петербург, ВНИМИ, 1999.

127. Мустафин М. Г. К созданию экспертной системы прогноза устойчивости горных выработок // Эффективная и безопасная подземная добыча угля на базе современных достижений геомеханики / Международная конференция. СПб.: ВНИМИ, 1996. - С. 307-311.

128. Мустафин М. Г. Моделирование геомеханического состояния пород, вмещающих горную выработку // 56-я научная конференция профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов. СПб.: СПбГАСУ, 1999.-С. 56.

129. Мустафин М. Г. Определение критерия возникновения динамических разломов почвы выработок // ЦНИЭИуголь. -1987. Реф. на картах. - Вып. 4. Карта 126.

130. Мустафин М. Г. Опыт геодинамического районирования в Казахстане для решения вопросов безопасности горных работ // 1-я Международная конференция- «Экология и развитие Северо-Запада». Санкт-Петербург, 1995.-С. 167-168.

131. Мустафин М. Г. Оценка напряженного состояния в окрестности выработок с учетом блочного строения массива горных пород // Геомеханика в горном деле 2000. Международн конференция. - Екатеринбург, 2000. - С. 89.

132. Мустафин М. Г. Разработка способов прогноза и предупреждения динамических разломов почвы выработок на основе изучения напряженного состояния горного массива. Автореф. дисс. . канд. техн. наук, J1., 1989. (ВНИМИ).

133. Мустафин М. Г., Сидоров В. С., Филиппов Н. А. Динамические разломы пород почвы горных выработок под действием газа // ЦНИЭИуголь. -1986. Реф. на картах. - Вып. 5. Карта 70.

134. Мустафин М. Г., Петухов И. М. Механизм и энергия разрушения прочного слоя в почве подготовительной выработки. Горный информационно-аналитический бюллетень. -М.: МГГУ, 2002.-№ 10. С. 36-41.

135. Мустафин М. Г., Петухов И. М. Об основных факторах, обуславливающих возникновение горных ударов с разрушением почвы выработок.

136. Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: МГГУ, 2002. -№ 11.-С. 17-22.

137. Мустафин М. Г. Предупреждение динамических разрушений прочных слоев пород в почве подготовительных выработок // Записки горного института. СПб.: СПГГИ, 2003. -Т. 153. - С. 88-89.

138. Николаевский В. Н. Геомеханика и флюидодинамика. С приложениями к проблемам газовых и нефтяных пластов. М., 1997, 447 с.

139. Николин В. И., Агафонов А. В., Малюга М. Ф., Гончаров А. Д. Влияние состава пород междупластья на параметры зон защиты и его классификация // Уголь Украины. 1998. - № 1. - С. 32-35.

140. Новый подход к оценке эффекта разгрузки выбросоопасного массива при его надработке // В. И. Николин, А. П. Калфакчиян, И. А. Бобров и др. Безопасность труда в промышленности. 1997. -№ 11. - С. 31-33.

141. Норватов Ю. А. Изучение и прогноз техногенного режима подземных вод. JI.: Недра, 1988.

142. Норри Д., де Фриз Ж. Введение в метод конечных элементов: Пер. с англ. М.: Мир, 1981. - 304 с.

143. Одинцев В.Н. Закономерности образования отрывных трещин в горных породах вблизи выработок на больших глубинах. / Автореф. дисс. . докт. техн. наук. М.: ИПКОН РАН, 1998.

144. Основы математического моделирования разрушения / М. В. Курле-ня, В. Е. Миренков, А. В. Шутов. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1998. - 168 с.

145. Павлова Н. Н. Деформационные и коллекторские свойства горных пород. М. «Недра», 1975.

146. Панасюк В. В. Предельное равновесие хрупких тел с трещинами. -Киев, Наукова Думка, 1968.

147. Патент РФ № 1800055. Способ защиты от газодинамических явлений на больших глубинах / Н. В. Кротов, Е. В. Гончаров, В. С. Сидоров, JI. А. Гончарова, М. Г. Мустафин, Ю. М. Бирюков, А. К. Калачик. Опубл. 7.03.93. Бюл. № 9.

148. Патент РФ № 2019707. Способ прогноза опасных проявлений горного давления / Н. В. Кротов, Е. В. Гончаров, В. А. Белослудцев, М. Г. Мустафин, А. К. Горенок Опубл. 15.09.94. Бюл. № 17.

149. Перминов О. Н. Язык программирования Паскаль: Справочник. М.: Радио и связь, 1989.

150. Перспективные геомеханические схемы регионального управления выбросоопасным состоянием массива при разработке свит угольных пластов на шахтах Карагандинского бассейна. JI., ВНИМИ, 1990.

151. Перспективные геомеханические схемы регионального управления выбросоопасным состоянием массива при разработке свит угольных пластов на шахтах Карагандинского бассейна. JI. - 1991. - 54 с. (Минуглепром СССР, ВНИМИ).

152. Петухов И. М., Линьков А. М. Механика горных ударов и выбросов. -М.: Недра, 1983,

153. Петухов И. М., Сидоров В. С., Мустафин М. Г. О прогнозировании динамических разломов в кровле очистной выработки. В кн.: Горные удары. Шахтная геология и геофизика: Сб. науч. тр. Л., ВНИМИ, 1988. - С. 78-81.

154. Петухов И. М., Сидоров В. С., Мустафин М. Г. Об энергии и последствиях проявления горных ударов с разрушением кровли выработок. Реферат доклада // Международный симпозиум по горным ударам и внезапным выбросам в шахтах. Л., ВНИМИ, 1994. С. 14.

155. Петухов. И. М. Горные удары в Кизеловском бассейне. Пермь: Кн. изд-во, 1957.

156. Петухов. И. М. Горные удары на угольных шахтах. М.: Недра, 1972.

157. Пол Туротт, Гарри Брент, Ричард Багдазиан, Стив Тендон. Супербиблия Delphi 3. Издательство «DiaSoft», 1997.

158. Постников М. И. Лекции по аналитической геометрии М., 1979.

159. Применение метода конечных элементов при выполнении курсовых работ по строительным дисциплинам: Учебное пособие / А. Б. Фадеев,

160. B. Н. Парамонов, П. И. Репина, Л. А. Глыбин, К. Г. Шашкин; СпбГАСУ, 1997.

161. Проблемы механики горных пород. Труды 11-й Российской конференции по механике горных пород. Санкт-Петербург 9-11 сентября 1997 .

162. Проведение опытной эксплуатации способов прогноза и предупреждения опасных прорывов метана // Отчет о НИР / Руководитель темы И. М. Петухов, руководитель работы В. П. Кузнецов. № ГР 01820074526; инв. №028600112198.-Л.: ВНИМИ, 1985.

163. Проскуряков Н. М. Управление состоянием массива горных пород. -М.: Недра, 1991.-368 с.

164. Протодьяконов М. М. Чирков Е. С. Трещиноватость и прочность горных пород в массиве. М.: Наука, 1964.

165. Протосеня А. Г., Александров В. А. К построению модели смешанного разрушения горных пород и твердых тел. ФТПРПИ, 1986, № 3. - С. 39-46.

166. Прочность и деформируемость горных пород / Ю. М. Карташов, Б. В. Матвеев, Г. В. Михеев, А. Б. Фадеев. М.: Недра, 1979.

167. Пыхалов А. А. Компьютерные технологии в инженерном моделировании // "Компьютерное обозрение", 1998, № 4 (35).

168. Работа Э. Н. Теоретические аспекты геомеханики и их использование в компьютерном моделировании геомеханических процессов при техногенных проявлениях горного давления // Горная геомеханика и маркшейдерское дело.

169. C. Петербург, ВНИМИ, 1999. - С. 104-116.

170. Разработка общей теории динамических и газодинамических явлений / Отчет о НИР по теме № 0200803000, № ГР 01830079368. Л.: ВНИМИ, 1985.

171. Разработка способов прогноза и предупреждения динамических разломов почвы выработок на основе изучения напряженного состояния горного массива// М. Г. Мустафин. Дисс. . канд. техн. наук, Л., 1989. (ВНИМИ).

172. Разработать рекомендации по предотвращению динамических разрушений почвы выработок (ДРПВ) и выполнить по ним комплекс прогнозных и профилактических мероприятий с контролем их эффективности геофизическими методами // Отчет о НИР, СПб., ВНИМИ, 1996.

173. Разработка научного обоснования и выдача заключения о возможности динамических разломов почвы в конвейерных штреках 912-е и 1112-е при отработке лавы 912-е пласта Пц (шахта «Северная» ПО «Воркутауголь») / Отчет О НИР, Л., ВНИМИ, 1993.

174. Разработка способов прогноза и предупреждения динамических разломов почвы в подготовительных выработках. Отчет о НИР (Государственный контракт № 98-02-3196)/ВНИМИ, СПб., 1999.

175. Разработка способов прогноза и предупреждения опасных прорывов метана из надработанного горного массива в выработки шахт / Отчет о НИР №ГР 01820074526. Л.: ВНИМИ, 1986.

176. Распределение напряжений в породных массивах / Г. А. Крупенни-ков, Н. А. Филатов, Б. 3. Амусин, В. А. Барковский. М.: Недра, 1972.

177. Расчетные методы в механике горных ударов и выбросов: Справочное пособие / И. М. Петухов, А. М. Линьков, В. С. Сидоров и др. М.: Недра, 1992- 256 с.

178. Родионов В. Н., Сизов И. А., Цветков В.М. Основы геомеханики. М.: Недра,. 1986.-301 с.

179. Розенбаум М. А. Геомеханические основы управления горным давлением при разработке угольных пластов в зоне многолетней мерзлоты. Автореф. дисс. . д-ра. техн. наук. СПб, 1996. - 40 с.

180. Руппенейт К. В. Механические свойства горных пород. М., Угле-техиздат, 1956.

181. Рыскелдиев У. А. Разработка метода решения пространственной задачи о распределении напряжений вблизи камерных выработок. Автореф. дисс. . канд. техн. наук. АН РК, Институт физики и механики горных пород. Бишкек, 1992.-20 с.

182. Самарский А. А. Введение в численные методы. М.: Наука, 1982.

183. Савостьянов А, В., Руденко Н. К., Кравцов В. Н. Влияние пород почвы разрабатываемого пласта на распределение напряжений // Уголь Украины, 1976, № 5. С.24-25.

184. Сидоров В. С. Исследование границ и степени действия защитных пластов на основе решения пространственной задачи о распределении напряжений около очистных выработок. Автореф. дисс. . канд. техн. наук, М., 1971. - (ИГД им. А. А. Скочинского).

185. Сильвестер П., Феррари Р. Метод конечных элементов для радиоинженеров и инженеров-электриков: Пер. с англ. М.: Мир, 1986.

186. Сироткин Ю. С., Горохов К. И. Оценка напряженного состояния опорных контуров лав // Уголь. 1986. - № 9. - С. 15-17.

187. Скляров JI. А., Водолазский В. Т., Шерсткин В. В. Прогноз и предупреждение прорывов метана из почвы выработок. ЦНИЭИуголь. 1984. -Вып. 6.-29 с.

188. Совершенствование способа бурения пластовых скважин большого диаметра для разгрузки пород почвы подготовительных выработок / Отчет о НИР. СПб: ВНИМИ, 2001.

189. Спроге А. О., Ведяшкин А. С., Гончаров Е. В., Деформирование подрабатываемого массива горных пород на шахте «Молодежная» // Уголь. -1989. № 6. - С. 22-25.

190. Ставрогин А. Н., Георгиевский В. С. Влияние вида нагружения на процесс деформирования горных пород // Горное давление, сдвижение горных пород и методика маркшейдерских работ / Сб. науч. тр. JI., ВНИМИ, 1968. С. 279-289.

191. Ставрогин А. Н., Протосеня А. Г. Механика деформирования и разрушения горных пород.-М.: «Недра», 1992. -224 с.

192. Ставрогин А. Н., Тарасов Б. Г. Экспериментальная физика и механика горных пород. СПб.: «Наука», 2001. - 343 с.

193. Тарасов Б. Г. Баланс энергии хрупкого разрушения в условиях объемного напряженного состояния. ФТПРПИ, 1989, № 2. - С. 11-18.

194. Теория, защитных пластов / И. М. Петухов, А. М. Линьков, В. С. Сидоров И. А. Фельдман. М., Недра, 1976.

195. Теркот Д., Шуберт Дж., Геодинамика. М.: Мир, 1985.

196. Тетеревенков В. В. Суфляры на шахтах Донбасса. М.: Углетехиздат, 1952.-47 с.

197. Тимошенко С. П., Гудьер Дж. Теория упругости. М.: Наука, 1975.

198. Трубецкой К. Н., Иофис М. А., Кузнецов С. В., Трофимов В. А. Основные закономерности оседания подрабатываемой толщи горных пород и прогиба зависающей кровли на малых и больших глубинах. ФТПРПИ, 1999, № 3.

199. Турчак Л. И. Основы численных методов. М.: Наука, 1987.

200. Турчанинов И. А., Иофис М. А., Каспарьян Э. В. Основы механики горных пород. Л.: Недра, 1977.

201. Управление геомеханическим состоянием массива горных пород. -СПб.: ВНИМИ, 1994.

202. Усков В. А. Характеристика устойчивости пород по скорости смещения контура выработки. ФТПРПИ, 1999, № 6.

203. Ухов С. Б. Расчет сооружений и оснований методом конечных элементов. М. Изд-во МИСИ, 1973.

204. Фадеев А. Б. Метод конечных элементов в геомеханике. М.: Недра, 1987.

205. Фармер Я. Выработки угольных шахт. М.: Недра, 1990. - 269 с.

206. Фаронов В.В., Шумаков П.В. Delphi 4. Руководство разработчика баз данных. Москва: Нолидж, 1999.

207. Филиппов Н. А. Разработка метода расчета напряжений и границ защищенных зон в слоистом массиве горных пород. Автореф. дисс. . канд. техн. наук,-Л., 1977. (ВНИМИ).

208. Фисенко Г. Л. Предельные состояния горных пород вокруг выработок. М., Недра, 1976.

209. Форсайт Дж., Малькольм М., Моулер К. Машинные методы математических вычислений. М.: Мир, 1980.

210. Фотиева Н. Н. Расчет обделок тоннелей некругового поперечного сечения. М.: Стройиздат, 1974.

211. Фролов М. А., Бобров А. И. Суфлярные выделения метана в угольных шахтах. М.: Недра, 1971.

212. Ходот В. В. Внезапные выбросы угля и газа. М.: Госгортехиздат, 1961.

213. Христианович С. А., Салганик Р. Л. Внезапные выбросы угля (породы) и газа. Напряжения и деформации / Препринт Ин-та пробл. механики АН СССР.-М.- 1980. -№153.

214. Чанышев А. И. Об одном представлении упругих и пластических деформаций первоначально ортотропного тела. ФТПРПИ, 2000, № 3.

215. Черняк И. Л. Повышение устойчивости выработок. М.: Недра, 1993.-256 с.

216. Черняк И. Л., Ярунин С. А. Управление состоянием массива горных пород. -М.: Недра. 1995. - 395 с.

217. Шабаров А. Н., Кротов Н. В., Сидоров В. С., Мустафин М. Г. Неоднородность массива и ее учет при планировании горных работ // Геомеханика вгорном деле 2000. Международн конференция. - Екатеринбург, 2000. -С.114-115.

218. Шатилов В. А. Внезапные поднятия и выбросы пород на шахтах. -Киев: Технжа, 1972.

219. Шик В. М., Бич Я. А. Динамическое воздействие пород основной кровли на выработки. М.: Недра, Уголь, 1987, № 4.

220. Яковлев Д. В., Тарасов Б. Г. Структура, напряженное состояние и динамика горного массива // Эффективная и безопасная подземная добыча угля на базе современных достижений геомеханики / Международная конференция. СПб.: ВНИМИ, 1996. - С. 91-104.

221. Яковлев Д. В. Геомеханика и маркшейдерия как система знаний о геологической среде // Горная геомеханика и маркшейдерское дело. С.-Петербург, ВНИМИ, 1999. С. 3-4.

222. Якоби О. Практика управления горным давлением. М.: Недра, 1987.-566 с.

223. Computational Mechanics. New Trends and Applications. Idelsohn S., Onate E., Dvorkin E. (Eds.) CIMNE, Barcelona, Spain, 1998.

224. Cundall P. A., Strack O. D. L. A discrete numerical model for granular assemblies // Geotechnique, 29. 1979. - № 1. - P. 47-65.

225. Gallagher Richard H. Finite Element Analysis: Fundamentals. New Jersey: Prentice-Hall, 1976.

226. Geoecology and Computers. Yufin S. A. A. A. Balkema / Rotterdam / Brookfield / 2000, 540 p.

227. Goodman R. E., Taylor R. L., Brekke T. L. A model for mechanics of jointed rock. J Soil Mechanics & Foundation Division. ASCE 94, SM3, 1968.

228. Naylor D. J. and Pande G. N. Finite elements in geotechnical engineering, Pineridge Press, 1981, second edition 1984.

229. Pastor M., Zienkiewicz О. C., and Chan A. C. (1990), Generalized Plasticity and the Modelling of Soil Behavior. Int. J. Numer. Anal. Methods Geomech., Vol. 14, pp. 151-190.

230. Segerlind L. J. Applied Finite Element Analysis. London: John Wiley, 1975.

231. Turner M. J., Clough R. W., Martin H. C., Topp L. P. Stiffness and deflection analysis of complex structures. J. Aeron. Sci., 1956, № 23, pp. 805-823, 854.

232. Williams J. R. and Mustoe G. G. W. Proc. 2nd U. S. Conf. on Discrete Element Methods, MIT, Massachusetts, USA, March, 1993.

233. Herget, G., 1988, Stresses in Rock, A.A. Balkema, 179 pages.

234. Zienkiewicz О. C. The Finite Element Method in Engineering Science. London, Mc. Graw-Hill, 1971.

235. Zienkiewicz О. C., Irons В. M., Scott F. C. and Cambell. "3-Dimensional Stress Analysis" p.413-432. 'High Speed Computing of Elastic Structures' IUTAM Symp. Univ. of Liege. 1971.

236. Zienkiewicz, О. C. and Mroz Z. (1984), Generalized Plasticity Formulation and Application to Geomechanics. Mech. Eng. Materials, John Wiley & Sons, pp. 655-679.