Обоснование рациональных пространственно-планировочных и технологических решений на базе эффективного управления геомеханическими процессами на угольных шахтах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.22, доктор технических наук Казанцев, Владимир Георгиевич

• Казанцев, Владимир Георгиевич
• доктор технических наук
• 2003

Оглавление диссертации доктор технических наук Казанцев, Владимир Георгиевич

Введение.

Глава 1. Научные принципы эффективного управления геомеханическими процессами на угольных шахтах.

1.1 Методы структурного анализа при решении задач геомеханики.

1.2 Теоретические предпосылки установления закономерностей механического поведения углепородного массива.

1.3 Анализ уровня инструментальной диагностики состояния углепородного массива.

1.4 Постановка задачи диагностики и управления состоянием массива горных пород.

Выводы по главе.

Глава 2. Разработка модели механического поведения углепородного массива сложного строения.

2.1 Основные теоретические положения конечно-элементной модели деформирования горного массива.

2.2 Особенности решения алгебраических уравнений.

2.3 Учет реологии угля и вмещающих пород.

2.3.1 Определяющие соотношения нелинейной вязкоупругости углепородного массива.

2.4 Оценка точности алгоритмов МКЭ при решении задач геомеханики.

Выводы по главе.

Глава 3. Разработка методических основ оценки проявлений горного давления с учетом температурного, гидродинамического и газонасыщенного состояния массива пород.

3.1 К выводу уравнений нестационарного тепло- и массопереноса в угле-породном массиве в квази-трехмерной постановке.

3.2 Реализация МКЭ для решения задач теории поля.

3.3 Оценка устойчивости, сходимости и точности решения задач теории ноля.

3.4 Разработка модели расчета НДС массива горных пород с учетом решения задач теории поля (гидро-газо-температурная аналогия).

Выводы по главе.

Глава 4. Разработка методических основ совершенствования технологии отработки пологих угольных пластов с учетом структурных изменений углепородных массивов в окрестности подготовительных выработок и очистных забоев.

4.1 Постановка задачи о прочности и устойчивости массива горных пород.

4.2 Энергетические изменения в массиве горных пород при образовании фронта разрушения.

4.3 Замечания к отличиям в оценках энергетических состояний МГП с включениями и трещинами.

4.4 К оценке точности решения задач механики разрушения методом конечных элементов.

Выводы по главе.

Глава 5. Разработка методических основ и аппаратурного обеспечения оперативной диагностики состояния массива пород.

5.1 Автоматизированная система диагностики напряженного состояния горного массива.

5.2 Разработка средств измерений механических напряжений в горных массивах.

5.3 Разработка конструкций модулей измерения горного давления. Способы их установки в горном массиве.

5.4 Геомсханические параметры установки модулей горного давления в углепородный массив на различных глубинах его разработки.

Выводы по главе.

Глава 6. Моделирование и исследование отклика массива пород на структурные изменения. Отработка исполнительных органов АДК.

6.1 Эффекты структурных изменений при силовых нагружениях модели массива.'.

6.2 Исследование накопления повреждений в модели цилиндрической выработки с провокатором разрушения.к.

Выводы по главе.

Глава 7. Применение автоматизированной системы слежения за изменением горного давления при сопровождении горных работ на угольных шахтах.

Ф 7.1 Расчетные схемы и граничные условия в задачах геомеханики.

7.2 Шахта им. В.И. Ленина. Анализ горнотехнической обстановки и сопровождение горных работ при выемке пласта IV-V, подготовленного к одновременной отработке в два слоя механизированными комплексами

7.2.1 Анализ напряженного состояния междупластья. Взаимодействие очистного забоя с вышележащим пластом.

7.2.2 Деформирование краевой части угольного пласта. Учет реологии и кинетики разрушения.

7.2.3 Анализ причин потери устойчивости целика и массива угля у спаренных выработок.

Выводы по главе.

Глава 8. Применение автоматизированной системы оценки состояния массива горных пород для создания оперативных резервов работоспособности технологических линий шахты.

8.1 О физико-химических методах управления состоянием углепородного массива.

8.2 Управление состоянием массива пород у спаренных выработок путем инъекции жидкости и крепящих составов в массив целика.

8.3 Анализ состояния краевой части угольного пласта при действии гравитационной нагрузки и пластового давления газа. 267 .• v

8.4 АО УК "Кзнецкуголь", шахта "Томская" . К проблеме идентификации эндогенного пожара в поле пласта III.!.

8.4.1 Признаки эндогенного пожара в поле пласта III.

8.4.2 Экспериментально-теоретический анализ и идентификация местоположения пожара.

Выводы по главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование рациональных пространственно-планировочных и технологических решений на базе эффективного управления геомеханическими процессами на угольных шахтах»

Актуальность работы. Рыночные отношения как один из доминирующих факторов преобразований экономического уклада России в своей динамике существенно опережают готовность большинства отраслей народного хозяйства к соответствующей реструктуризации. Это в полной мере относится и к угольной промышленности. Попытки форсировать процессы перехода шахтного фонда отрасли к эффективной деятельности в новых условиях, наряду с утратой межотраслевых связей, стремительного роста потребляемых ресурсов, критически низкого дотационного и бюджетного финансирования практически предопределили необходимость технического перевооружения перспективных шахт в направлении резкого увеличения интенсификации горных работ при безусловном повышении уровня безопасности и экологичности горного производства.

Поиском принципиально новых пространственно-планировочных и технико-технологических решений по вскрытию, и отработке запасов высоко угленосных месторождений, их успешной практической реализацией занимаются ученые ИПКОН РАН, ИГД СО РАН, ИГД им. Скочинского, ВНИМИ, МГГУ, С-ПбГИ, ВостНИИ, КузНИУИ, КузГТУ, РосНИИГД, ученые других институтов.

Сложность проблемы состоит в том, что интенсификация горного производства не беспредельна, как не может быть беспредельным увеличение нагрузок на очистной забой, на подготовительные и технологические выработки, поскольку речь идет о реализации техногенных условий добычи угля, близких к критическим по параметрам устойчивости, текущей и длительной прочности горных выработок, связана с недостаточной изученностью закономерностей ударо- и выбросоопасности.

Широко известно, что техногенные и природные опасности это, в основном, следствие возмущения гравитационных, гидродинамических и газовых сил. Именно эти силы "вытягивают" за собой цепочку главных опасностей, проявляющих себя в виде обрушений и вывалов, напора жидкости и ее прорыв в горные выработки, горных ударов, внезапных выбросов угля и газа, взрывов пылегазо-вых смесей, выводят из строя технологическое оборудование, вызывают другие аномалии.

Горное производство в таком новом качестве требует переосмысления традиционных представлений о методах диагностики состояния угольных пластов и вмещающих пород, новых подходов к обоснованию пространственно- планировочных и технологических решений.

Прежде всего, это связано с тем, что существующие подходы к отработке запасов угленосных месторождений базируются на методиках и руководящих материалах не связывающих, из-за сложности проблемы, совокупный, одновременно действующий на массив и, стало быть, влияющий на его состояния комплекс силовых воздействий, основными из которых являются действие гравитационных, газовых и гидродинамических сил. Поэтому ключ к успешному решению проблем реализации прогрессивных и безопасных технологий отработки запасов высокоугленосных месторождений заключается, в том числе, в создании надежной диагностики геомеханического состояния углепородного массива на базе объективного учета одновременно действующих силовых факторов с выходом на создание геомониторинга угольной шахты или, по крайней мере, ее наиболее опасных участков.

В связи с изложенным выдвигается в разряд актуальных и требующая ускоренного решения научно-техническая проблема - разработка теоретических основ, методов и средств для пространственного планирования, поиска и реализации рациональных технологических решений, обеспечивающих высокопродуктивное и стабильное функционирование угольной шахты путем сохранения работоспособности ее конструктивных элементов, по крайней мере, в течение заданного времени или до полного выполнения объема работ без вынужденных перерывов.

Для решения проблемы становится очевидной необходимость разработки методов и средств оценки исходного механического состояния массива с последующим принятием необходимых решений по увеличению работоспособности горных выработок. В такой постановке управление состоянием массива означает, по сути, управление его напряженно-деформированным состоянием (НДС).

Целью работы является установление закономерностей изменения состояния массива пород вследствие эффективного управления геомеханическими процессами при ведении горных работ для обоснования рациональных простран-ственнопланировочных и технологических решений, обеспечивающих высокопроизводительную и безопасную добычу угля подземным способом. '

Основная идея диссертации заключается в комплексном учете влияния на состояние углепородного массива гравитационных, гидро- и газодинамических факторов, определяющих адресность реализации управляющих воздействий при обосновании пространственно-планировочных и технологических решений.

Методы исследований. В работе использован комплекс методов исследований, включающий анализ и обобщение отечественного и зарубежного передового производственного опыта и научно-технических разработок; аналитические и численные методы математического моделирования на базе геомеханики и гидрогазодинамики горных пород с использованием ЭВМ; лабораторные и шахтные экспериментальные методы исследований проявления горного давления; автоматизированные элементные и комплексные системы анализа, поиска и реализации прогрессивных технических решений; автоматизированные экспериментальные системы и комплексы натурного анализа структурного состояния элементов шахтного поля с использованием ЭВМ по специально разработанным методикам.

Основные научные положения, выносимые на защиту.

1. Выявление качественных и количественных характеристик взаимосвязи источников внешних силовых воздействий и состояния массива, получение исходной фактической информации о приближении и развитии аварийных ситуаций в горных выработках и угольных целиках, обоснование параметров технологии горных работ, корректировка сроков выполнения плановых профилактических мероприятий в капитальных выработках и решение ряда других горнотехнических задач может быть корректно реализовано с помощью моделей, построенных для ЭВМ на базе методов теории математической физики и инструментальных методов прямого контроля за изменением горного давления, как средств локального геомеханического мониторинга угольных шахт.

2. Установление фактических параметров изменения горного давления в реальном масштабе времени с целью интенсификации горных работ, достигаемой за счет развития околокритических состояний углепородного массива, эффективно реализуется инструментальным диагностическим комплексом с тензометрическим исполнительным элементом, который тарируется как датчик напряжений, встроенный в измерительный модуль горного давления, позволяющий с использованием эффекта гидроусиления с высокой точностью измерять напряжения массива независимо от его механических свойств и глубины ведения горных работ.

3. Установление параметров состояния массива сложного строения с учетом совместного или раздельного действия гравитационной, нестационарных температурной, гидродинамической и газодинамической нагрузок осуществляется решением нелинейных интегральных уравнений в форме функционалов Лагран-жа, построенных на базе деформационной теории пластичности с нелинейными определяющими соотношениями наследственного типа, учитывающими вид напряженного состояния, а также с использованием единого квазигармонического нестационарного дифференциального уравнения тепло- и массопере-носа, объединяющего класс задач теории поля.

4. Обоснование обобщенных условий устойчивости массива горных пород, объединяющих комплекс параметров - коэффициента запаса прочности углепо-родного массива, зависящего от прочностных реологических параметров угля и вмещающих пород, в том числе при кратковременных нагружениях, кинетического соотношения накопления хаотических повреждений, определяющего развитие очага (фронта) разрушения в пространстве и времени, энергетического соотношения скорости освобождения энергии при разрушении массива пород являет собой методическую базу оценки работоспособности конструктивных элементов горных выработок.

5. Кинетика накопления повреждений в форме коэффициента нарушения сплошности является прямой характеристикой состояния массива пород и базой для развития способов и технологий управления его состоянием.

6. Стабильность и устойчивость трещиноподобных дефектов оценивается коэффициентом перенапряжения массива у вершины дефекта и наряду с коэффициентом трещиностойкости материала определяет условия их перехода к силовым трещинам, а также продолжительность сопротивления массива окончательному разрушению.

7. Обоснование условий увеличения оперативно-тактического резерва шахты за счет схемно-технических решений расположения выработок, увеличения ресурса их работоспособности, ремонтопригодности и, как результат, готовности к эксплуатации участка шахты в заданные промежутки времени достигается за счет оценки прочности массива горных пород у подземных выработок, коммуникаций и в целиках, а также назначением мероприятий по управлению состоянием углепородного массива с использованием методологии физико-химической обработки.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций работы подтверждается: высоким уровнем объективности результатов геомеханического прогноза состояния углепородного массива, следующего из многовариантного и корректного сопоставления результатов расчетов по разработанным методам, методикам и алгоритмам с данными отечественных и зарубежных авторов (расхождение не более 5%); из анализа моделирования горнотехнических ситуаций и их сопоставлений с прямыми экспериментальными натурными оценками отклика механического поведения массива горных пород в окрестности очистного забоя (рассогласование до 20%); снижением трудоемкости анализа геомехапической обстановки и вероятности ошибочных выводов в процессе обоснования и принятия рациональных пространственно-планировочных и технологических решений при проектировании и технологической подготовки производства на угольных шахтах; положительными межведомственными опытно-промышленными испытаниями локального диагностического комплекса (ЛДК) регистрации горного давления, подкрепленного длительным периодом его эксплуатации на угольных шахтах АО УК "Кузнецкуголь" - АО "Шахта Усинская" и АО "Шахта им. В.И. Ленина", сверхкатегорийных по газу, опасных по пыли и склонных к горным ударам; прямым использованием ЛДК и автоматизированной системы расчета НДС элементов шахтного поля при сопровождении горных работ на шахте АО 11 Шахта им. В.И. Ленина"; прямым использованием ЛДК и автоматизированной системы расчета НДС для долгосрочного слежения (в течение шеста лет) за изменениями горного давления в массиве пород в окрестности капитальных выработок на шахте АО "Шахта Усинская" с целью выявления возможных аварийных ситуаций, а также для уменьшения эксплуатационных затрат и затрат на их ремонт.

Научная новизна диссертации заключается в следующем: разработаны методики, алгоритмы и реализованы программы на ЭВМ для комплексного математического моделирования объединенной гравитационной и гидро-газодинамической обстановки элементов шахтного поля как базы для развития способов управления состоянием углепородного массива, а также для обоснования рациональных вариантов пространственно-планировочных и технологических решений; разработан портативный инструментальный диагностический комплекс с тензо-метрическим исполнительным элементом, который тарируется как датчик напряжений, встроенный в измерительный модуль горного давления, позволяющий с использованием эффекта гидроусиления с высокой точностью измерять напряжения массива независимо от его механических свойств и глубины ведения горных работ; разработаны алгоритмы численного анализа состояния массива сложного строения с учетом совместного или раздельного действия гравитационной, нестационарных температурной, гидродинамической и газодинамической нагрузок, в основу которых положены нелинейные интегральные уравнения в форме функционалов Лагранжа, построенных на базе деформационной теории пластичиости с нелинейными определяющими соотношениями наследственного типа, учитывающими вид напряженного состояния, а также с использованием единого квазигармонического нестационарного дифференциального уравнения тепло- и массоперсноса, объединяющего класс задач теории поля; предложены обобщенные условия устойчивости массива горных пород, объединяющие комплекс параметров - коэффициент запаса прочности углепо-родного массива, зависящий от прочностных реологических параметров угля и вмещающих пород, в том числе при кратковременных нагружениях, кинетическое соотношение накопления хаотических повреждений, определяющее развитие очага (фронта) разрушения в пространстве и времени и энергетическое соотношение, определяющее избыток потенциальной энергии деформации массива пород, переходящей в кинетическую энергию; предложена кинетическая модель накопления хаотических повреждений в массиве горных пород, описывающая состояние массива и определяющая адресность геомеханических управляющих воздействий при обосновании пространственно-планировочных и технологических решений; предложен критерий устойчивости трещиноподобных дефектов, оценивающий условия их перехода к силовым трещинам, а также обуславливающий продолжительность сопротивления массива окончательному разрушению.

Научное значение диссертации заключается в разработке методической базы структурного анализа углепородного массива вокруг горных выработок с учетом совместного гравитационного и гидрогазодинамического силового воздействия на основе модельного и натурного выявления закономерностей механического поведения массива и его состояния при ведении горных работ.

Практическое значение работы заключается в следующем:

1. Созданы автоматизированные системы расчета горного давления и системы расчета тепло- и массопереноса, использующиеся для сопровождения горных работ, анализа текущей горнотехнической ситуации, а также при обосновании проектных решений на базе моделирования энергетического потенциала деформируемости углепородного массива.

2. Разработан автоматизированный диагностический комплекс для натурного долгосрочного и оперативного контроля динамики изменений горного давления в массиве угля и вмещающих пород в реальном масштабе времени.

3. Разработаны рекомендации по геомеханическому сопровождению горных работ.

Реализация работы. Научные результаты, практические рекомендации, методическое и аппаратурное обеспечение, разработанные в диссертации, использованы при разработки проектов рациональных вариантов раскройки шахтных полей, разработки технологических схем отработки высокоугленосных месторождений, сопровождения горных работ, прогноза аварийных ситуаций и ликвидации аварий в шахтах б. ЛО УК "Кузнецкуголь" - АО "Шахта Капитальная", АО "Шахта Шушталепская", АО "Шахта им. В.И. Ленина", АО "Шахта Томская", АО "Шахта Байдаевская" и на других угольных предприятиях.

Локальный диагностический комплекс для натурных измерений динамики изменения горного давления в массиве горных пород и автоматизированный комплекс расчета деформирования углепородного массива использованы в ОАО "Шахта "им. В.И. Ленина" для отработки новых технологий угледобычи - при отработке лав 0-5-1-1 и 0-5-2-1 пласта IV-V одновременно в два слоя догоняющими забоями, для установления краевых эффектов концентрации горного давления очистных забоев, установления рациональных вариантов расстояний между забоями, установления причин потери устойчивости целика и способов увеличения его работоспособности.

На базе разработанного метода инструментальной диагностики изменений горного давления, пластового давления жидкости и газа, создано "Руководство по применению локального диагностического комплекса оценки состояния углепородного массива для управления безопасностью ведения горных работ". Руководство рассмотрено на заседании центральной комиссии по борьбе с внезапными выбросами угля и газа и рекомендовано к внедрению на угольных шахтах России.

Результаты диссертационной работы использованы для определения эпицентра эндогенного пожара в поле пласта III шахты "Томская". Методика идентификации местоположения неизвестного источника эндогенного пожара, существующего среди системы действующих известных очагов, при недостатке экспериментальных данных разведки, позволила с достаточной для практического использования точностью (20-40м) установить координаты эпицентра подземного пожара, что послужило основой для уменьшения внеплановых потерь подготовленных к отработке запасов угля в количестве 550 тыс. тонн за счет сокращения охранных зон и границ эндогенных пожаров.

Внедрение технологии взрывозащиты газоотводящей сети на шахте ОАО "Шахта "Комсомолец" при комбинированном проветривании выемочного участка с изолированным отводом метановоздушной смеси из выработанного пространства при отработке лавы № 1832 по пласту "Толмачевский" поверхностными газоотсасывающими вентиляторами позволило устранить ограничения Госгортехнадзора по параметрам безопасной эксплуатации поверхностных газоотсасывающих установок, запустить лаву в работу, снизить время простоев до 20%, обеспечить увеличение средней нагрузки на очистной забой до 2840 т/сут и 85000 т/мес. с концентрацией метана в исходящей струе воздуха из очистного забоя не более 0.8%.

Локальный диагностический комплекс для натурных измерений динамики изменения горного давления использован в режиме длительного слежения (в течение шести лет) за пригрузкой массива в зонах ПГД у капитальных выработок (наклонный квершлаг с пл. IV-V на пласт III, L=380 м) в ОАО "Шахта Усинская", склонной к горным ударам, что позволило объективно назначать сроки и заблаговременно выбирать технологические решения по упреждающему ремонту, теряющих устойчивость участков выработки, сохраняя стратегические резервы шахты.

Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались, обсуждались и получили одобрение на межгосударственной научно-технической конференции "Расчетные методы механики деформируемого твердого тела" (организаторы: ИГД СО РАН, ИПМ СО РАН, СибНИА, СГАПС, Новосибирск, 1995); на IV Всесоюзной конференции "Численные методы механики твердого тела" (Ленинград, 1982); на .международной встрече-семинаре в рамках проекта ТАСИС № ESIB9303 "Методы и средства натурных измерений горного давления" (компания-организатор CERN ENGINEERING, INTERNATIONALE ECONOMIC + ENERGY CONSULTANTS при участии фирм SAARBERG AG и ROCK MECHANICS TECHNOLOGY, Лондон, 1996); научно-технических советах компании "Рос-уголь" (Москва, 1996); ученых советах ИГД им. Скочинского (Люберцы, 1994-1995), ВНИМИ (С.-Петербург, 1994, 1996), РосНИИГД (Кемерово, 1994-1999, 2002), ВостНИИ (Кемерово, 1994-1995, 2002), Углепромавтоматика (Москва, 1995); научных семинарах кафедры ПРПМ Московского государственного горного университета (Москва 1997-2002); научно-технических советах АО УК "Кузнецкуголь" (Новокузнецк, 1994-1998), АО УК "Кузбассуголь" (Кемерово, 2001-2002).

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в трех монографиях, трех руководствах, девяти брошюрах и в четырнадцати научных статьях.

Автор выражает искреннюю благодарность чл.-корр. РАН, профессору доктору технических наук Л.А.Пучкову; профессору, доктору технических Ю.Н.Кузнецову; профессору доктору технических наук В.Г.Игишеву за методическую помощь и замечания при чтении черновиков работы; кафедре ПРПМ Московского государственного горного университета, ученым РосНИИГД и ВостНИИ, инженерно-техническим работникам АО УК "Кузнецкуголь" за ценные замечания при подготовке материалов диссертационной работы; инженерно-техническим работникам АО "Шахта Усинская" и АО "Шахта им. В.И. Ленина" за оказанную практическую помощь при проведении натурных экспериментов и внедрению результатов работы в производство, без которых диссертационная работа не имела бы в полной мере законченного вида.

Заключение диссертации по теме «Геотехнология(подземная, открытая и строительная)», Казанцев, Владимир Георгиевич

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

1. Предложен методический подход по увеличению оперативно-тактического резерва шахты за счет схемно-технических решений расположения выработок, увеличения их работоспособности, ремонтнопригодности и, как результат, готовности к эксплуатации участка шахты в заданные промежутки времени. Метод увеличении резервов эксплуатационной работоспособности шахты восходит к оценке прочности массива горных пород у подземных коммуникаций в пространстве и времени, а также назначении мероприятий по управлению состоянием углепородного массива, создавая тем самым научную базу для разработки способов увеличения надежности горно-шахтного оборудования и как одной из его составных частей - горных выработок.

2. На примере представительной для Кузбасса шахты показаны способы и рассмотрены варианты управления состоянием массива горных пород с использованием современных достижений методологии физико-химической обработки массива.

Установлено, что использование химических крепящих составов с целью увеличения опорных свойств массива пород приводит по крайней мере к тройному эффекту. Первый из них связан с разгрузкой массива в той его части, где происходит фильтрация вещества под давлением. Второй эффект связан с изменением предельных прочностных свойств конгломерата - нагнетаемого в пласт отвергающегося вещества и угля при сохранении исходных жесткостиых свойств пласта. Третий эффект является следствием разномодульности полимерного связующего и каркаса угля при условии, что предельные свойства затвердевшего вещества после инъекции оказываются выше предельных напряжений углепородного массива.

3. Установлены требования к параметрам веществ для физико-химической обработки массива горных пород с учетом действия гравитационных нагрузок. При этом показано, что требования к параметрам веществ для ФХО являются откликом требований к уровням объемных нагрузок, возникающих в теле массива при его физико-химической обработке. Показано также, что появление дополнительных объемных нагрузок в результате ФХО является тем двуединым ключом, посредством которого может быть осуществлено управление состоянием углепородного массива, как с целью увеличения прочности угля и вмещающих пород, так и с целыо его разрушения.

4. Разработана методика идентификации местоположения эндогенного пожара как совокупность экспериментально-теоретического анализа фильтрации и диффузии продуктов горения от источника пожара в объем выработанных пространств. На конкретном примере поиска эпицентра эндогенного пожара среди системы действующих известных очагов, при недостатке экспериментальных данных, показана эффективность и достаточная для практического использования точность обнаружения местоположения подземного пожара, основанная на совместном использовании модели квазитрехмерного газопереноса и ограниченного числа данных разведки.

Применение методики позволяет значимо сократить расходы на разведку пожара, а также увеличить резервы шахты и ее экономическую эффективность путем уменьшения внеплановых потерь подготовленных к отработке запасов угля за счет сокращения охранных зон и границ эндогенных пожаров.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации на основе выполненных автором исследований осуществлено решение крупной научной проблемы - разработки методической базы обоснования рациональных простраествеппо-планировочных и технологических решений при эффективном управлении геомеханическими процессами в углепородных массивах, обеспечивающих высокопроизводительную и безопасную работу подземных горных предприятий, что имеет важное хозяйственное значение для угольной промышленности России.

Основные практические и научные результаты работы заключаются в следующем:

1. Разработаны модели диагностики и управления состоянием углепородных массивов как средств локального геомеханического мониторинга угольных шахт, обеспечивающих получение качественных и количественных характеристик взаимосвязи нагрузок и состояния массива, получение исходной фактической информации о приближении и развитии аварийной ситуации у обнажений, в выработках и целиках, обоснование пространственно-планировочных решений, корректировку параметров технологии ведения горных работ, корректировку сроков плановых предупредительных работ в капитальных выработках длительного пользования, назначение параметров увеличения работоспособности выработок для безопасного ведения горных работ, получение информации для решения технологических и общих научно-технических задач:

1.1 На основе решения интегральных уравнений обоснована, разработана и реализована в алгоритмах для ЭВМ модель расчета НДС и энергетических изменений углепородных массивов сложного строения при действии гравитации, учитывающая нелинейные вязкоупрутие свойства угля и вмещающих пород.

1.2 На основе решения интегральных уравнений обоснована, разработана и реализована в алгоритмах для ЭВМ модель расчета тепло- и массопереноса в углепородных массивах сложного строения, учитывающая нелинейность закона и нестационарность процесса фильтрации.

1.3 Численными экспериментами показана область применимости закона Дарси в зависимости от жесткостных свойств скелета углепородного массива. Для разрушаемого массива предложен вариант нелинейного соотношения зависимости скорости фильтрации от величины порового давления, учитывающего механические свойства межпорового пространства.

1.4 Разработана и реализована в алгоритмах для ЭВМ модель расчета горного павления с учетом пазпелыюго и совместного действия гпавитаиионной и нестационарных температурной, гидродинамической и газодинамической нагрузок.

1.5 Построена и реализована в алгоритмах для ЭВМ кинетическая модель разрушения горного массива, прогнозирующая зарождение групп фронтов разрушения и их развитие во времени. Модельные численные эксперименты, лабораторные и прямые натурные наблюдения за потерей устойчивости горных выработок и целиков показали потенциальную пригодность использования параметра нарушения сплошности в качестве прямой характеристики, определяющей состояние массива пород под нагрузкой и базой для развития технологий управления его состоянием.

2. Сформулированы требования и разработан инструментальный диагностический комплекс прямых натурных измерений - изменения горного давления, давления жидкости и газа, с тензометрическим исполнительным элементом, который тарируется как датчик напряжений, встроенный в измерительный модуль, позволяющий с использованием эффекта гидроусиления с высокой точностью проводить измерения в массиве независимо от его механических свойств и глубины ведения горных работ.

3. Автоматизированная вычислительная система деформирования массива и локальный диагностический комплекс апробированы на тестовых задачах, на сопоставлении получаемых результатов с данными лабораторных экспериментов, прошли опытно промышленную эксплуатацию на шахтах Кузнецкого бассейна и на основании экспертных заключений РосУголь, МГГУ,-ВНИМИ, ВостНИИ рекомендованы к использованию на угольных шахтах России для обоснования пространственно-планировочных и технологических решений.

4. Предложена обобщенная характеристика прочности, устойчивости и работоспособности подземных выработок, объединяющая комплекс параметров - коэффициент запаса прочности углепородного массива, зависящий от уровня нагрузки и прочностных реологических параметров угля и вмещающих пород, в том числе при кратковременных нагружениях, кинетическое соотношения накопления хаотических повреждений, определяющее развитие очага (фронта) разрушения в пространстве и времени, энергетическое соотношение скорости освобождения энергии при разрушении массива пород.

5. Выделен класс трещиноподобных дефектов, предложено и экспериментально подтверждено условие их стабильности, позволяющее наряду с коэффициентом трещиностойкости материала определять условия перехода дефектов к силовым трещинам, а также установить продолжительность сопротивления горного массива окончательному разрушению.

6. Установлены требования к параметрам веществ для физико-химической обработки массива горных пород с учетом действия гравитационных нагрузок. При этом показано, что требования к параметрам веществ для ФХО являются откликом требований к уровням объемных нагрузок, возникающих в теле массива при его физико-химической обработке. Показано также, что появление дополнительных объемных нагрузок в результате ФХО является тем двуединым ключом, посредством которого может быть осуществлено управление состоянием углепородного массива, как с целью увеличения прочности угля и вмещающих пород, так и с целью их разрушения.

7. Автоматизированная вычислительная система деформирования массива и локальный диагностический комплекс использованы непосредственно при сопровождении горных работ, что позволило:

- получить новые пространственно-планировочные решения, относительно взаимного расположения групп подготовительных выработок, пройденных в мощных угольных пластах, с точки зрения обеспечения их наибольшей устойчивости;

- оценить влияние расположения групп подготовительных выработок на устойчивость предохранительных целиков, выяснить условия и предложить способы поддержания целика в рабочем состоянии;

- получить новые решения планировочно-технологического характера относительно рациональных и безопасных расстояний между очистными забоями при освоении новых технологий отработки мощного угольного пласта одновременно в два слоя догоняющими забоями;

8. Разработана методика идентификации местоположения эндогенного пожара как совокупность экспериментально-теоретического анализа фильтрации и диффузии продуктов горения от источника пожара в объем выработанных пространств. На примерах поиска эпицентров неизвестных эндогенных пожаров среди системы действующих известных очагов, при недостатке экспериментальных данных, показана эффективность и достаточная для практического использования точность обнаружения местоположения подземного пожара, основанная на совместном использовании модели квазитрехмерного газопереноса и ограниченного числа данных разведки.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Казанцев, Владимир Георгиевич, 2003 год

1. О.Лангсфсльд, К.Лютценкирхсн Тенденции в разработках диалоговых интерпритаций расчетов горного давления на ЭВМ.- Глюкауф (русск. пер.), №22, 1986,- с.27-32.

2. A.Bilinski Eintlnss des Ausbauwiderstandes auf den Zustand des Strebraums.-GIuckauf-Forschungshefte, 1983, 44, Nr.4,- s. 175-179.

3. X.Xecc Цели дальнейшего совершенствования методов и средств предупреждения горных ударов.- Глюкауф (русск. пер.), №18, 1984,- с.25-33.

4. K.Noack Fortschritte auf dem gebiet der Ausgasungsvorausberechnung.-Bergbau, 1985,-s. 100-107.

5. L.Lietus, P.W.Obenauer Kritische Betrachtung der Anwendungsmoglichkeiten von Finite-Element-Berech- nungen im Felshohlraumbali.- Felmsmechanik Suppl., №8, s. 43-57.

6. Г.Г.Ханекамп, В.Кениг, М.Куциа Дистанционный контроль за поведением пород для предупреждения горных ударов.- Глюкауф (русск. пер.), №23/24, 1991,- с.29-34.

7. Г.ПХанекамп, А.Гроссман Опыт применения средств телеизмерения с целью предупреждения горных ударов.- Глюкауф (русск. пер.), №23/24, 1991, -с.34-39.

8. Р.Фельзен-Цервек Удароопасность в угловых частях пластов в пределах выемочных участков.- Глюкауф (русск. пер.), №6, 1988,-с. 14-20.

9. Г.Ю.Альбрехт, Г.Д.Кляйн Возможности стационарного контроля напряжений в угольных стснках.- Глюкауф (русск. пер.), №23/24, 1991,- с.22-29.

10. В.В.Некрасов, В.Г.Казанцев, и др. Автоматизированная система диагностики напряженно-деформированного состояния массива горных пород.- М.: Изд. МГГУ, 1995,- с.74.

11. О.В.Михеев, Ю.Н.Малышев, В.Г.Лурий и др. Управление состоянием массива пород.- М.: Изд. Мпу, 1994,- с. 354.

12. А.М.Ильштейн Закономерности проявлений горного давления в лавах пологопадающих пластов каменно-угольных месторождений.- М.: Углетехиздат, 1958,- с. 232.

13. А.А.Борисов Расчеты горного давления в лавах пологих пластов. М.: Недра, 1964,- с. 183.

14. А.А.Борисов Механика горных пород и массивов.- М.: Недра, 1980,-с.164.

15. Ю.М.Либерман, Р.И.Хаимова-Малькова Методика расчета напряженно-деформированного состояния пород при разработке угольных пластов с закладкой выработанного пространства.- М.: Изд. ИГД им. А.А. Скочинского, 1976,-с.57.

16. В.И.Мурашев Исследование геомеханических процессов в угольных шахтах применительно к проблеме безопасности ведения горных работ.- Днсс. . д-ра техн. наук, Кемерово, 1979,-с.398.

17. И.Л.Турчапипов, М.Л.Иофис, Э.В.Каспарьяп Основы механики горных пород.- -П.: Недра, 1977,- с. 273.

18. С.Е.Чирков, Г.Л.Фисенко, Б.К.Норель и др. Методика расчета параметров прочности и предельных состояний угольных пластов в призабойной зоне.- М.: Изд. ИГД им. А.А.Скочинского, 1983,- с.38.

19. О.В.Тимофеев Способы обеспечения устойчивости горных выработок.-В кн.: Записки ЛГИ.- т. 67.- вып.1 /Современные проблемы горной науки/.- Л., 1975,-с. 161-165.

20. О.В.Тимофеев, В.Л.Трушко, П.Ф.Матвеев Проблемы обеспечения устойчивости горных выработок в условиях глубоких горизонтов.- Горный журнал, №1, 1994,-с. 39-41.

21. О.В.Тимофеев, ВЛ.Трушко Прогноз и обеспечение устойчивости горизонтальных выработок глубоких горизонтов Североуральского бокситового рудника.- В кн.: Устойчтвость и крепление горных выработок, Л., изд. ЛГИ, 1984,- с. 111.

22. В.Н.Одинцов, В.А.Трофимов Компьютерное моделирование развития трещин отрыва в близи обнажения в глубокой выработке.-Тезисы докладов X Международной Конференции по механике горных пород, М.: Изд. ИГД им. А.А.Скочинского, 1993.

23. J.A.L.Napick Modelling of fracturing near deep level gold mine excavation using a displacement discontinuity approach.- Mechanics of jointed and faulted rock, Ed. U.P. Rossmanith, Rotterdam: Balcema, 1990.

24. В.Р.Регель, А.И.Слуцкер, Э.Е.Томашевский Кинетическая природа прочности твердых тел.- М.: Наука, 1974,- с. 560.

25. Л.М.Качанов Основы механики разрушения.- М.: Недра, 1974.- с. 264.

26. А.М.Линьков Об учете запредельных деформаций при решении задач горной геомеханики.- Труды ВНИМИ-Л.,.- 1977, № 103.

27. И.М.Петухов, А.М.Линьков Механика горных ударов и выбросов.- М.: Недра, 1983,-с. 283.

28. А.М.Линьков Об условиях устойчивости в механике разрушения.- ДАН, 1977, том 233, № 1,-с. 45-48.

29. В.А.Мироненко Динамика подземных вод.- М.: Недра, 1983,- с. 357.

30. Б.Т.Емцев Техническая гидромеханика.- М.: Машиностроение, 1987,-с.440.

31. Пучков Л.А. Аэродинамика подземных выработанных пространств.-М., Изд-во МГГУ, 1993,- с.267.

32. Е.И.Глузберг, Н.Ф. Гращенков, B.C. Шалаев Комплексная профилактика газовой и пожарной опасности в угольных шахтах.- М.: Недра, 1988,- с. 193.

33. Л.Сегерлинд Применение метода конечных элементов.- М.: Мир, 1979,-с. 244.

34. А.Д.Коваленко Основы термоупругости.- Киев: Наукова Думка, 1970,-с.239.

35. Г. Дюво, Ж. Лионе Неравенства в механике и физике.- Перев. с фр.- М.: Наука, 1980,-с. 384.

36. П.Панагиотопулос Неравенства в механике и их приложения. Выпуклые и невыпуклые функции энергии,- Перев. с англ.- М.: Мир, 1989,- с. 494.

37. И.Экланд, Р.Темам Выпуклый анализ и вариационные проблемы.-Перев. с фр., М.,Мир,1979,- с. 164.

38. К.Васидзу Вариационные методы в теории упругости и пластичности.-Перев. с англ., М.: Мир, 1987,- с. 542.

39. Г.Л.Фисенко Предельные состояния горных пород вокруг выработок.-М.: Недра, 1976.

40. О.Зенкевич Метод конечных элементов в технике.- М.: Мир, 1975, с.246.

41. Б.З.Амусин, А.Б.Фадеев Метод конечных элементов при решении задач горной геомеханики.- М.: Недра, 1975,- с. 194.

42. Ж.С.Ержанов, Т.Д.Каримбаев Метод конечных элементов в задачах механики горных пород.- Алма-Ата: Наука, 1975,- с. 228.

43. С.Н. Комиссаров Управление массивом горных пород вокруг очистных выработок.- М.: Недра, 1983,- с. 238.

44. В.С.Ямщиков, Е.В.Федоров Деформирование приконтурного массива и прогноз обрушений.- Горное дело, №6, 1987,- с.46-48.

45. В.С.Ямщиков, И.III.Когаи, А.В.Корн Исследование проявлений горного давления при обработке Миргалимсайского месторождения на больших глубинах.- Горный журнал, №11, 1984,-с.51-54.

46. П.Т.Гайдин, М.Ф.Пстухов, В.М.Кириченко и др. Методы прогноза горных ударов на Таштагольском месторождении.- Горный журнал, №7, 1985,-с.57-60.

47. О.Н. Зайцев, В.И. Криворученко Оценка состояния кровли и целиков методом акустической эмиссии.- Горный журнал, №9, 1985,- с.58-61.

48. М.М Протодьяконов Методы определения прочности горных пород на одноосное сжатие.- В кн. Механические свойства горных пород: М., Изд-во АН СССР, 1963,-с.50-52.

49. Б.В. Матвеев О небходимом типе образцов для испытаний свойств горных пород.- Научн. труды: ВНИМИ, 1966, вып. 60, -с.11-20.

50. Д.М. Казикаев, В.Я. Анцибор Возможности использования оптической голографии при изучении процессов деформирования горных пород.- Горный журнал, №2, 1983, -с.49-51.

51. Б.В. Кузмин Метод голо1рафической интерференции при исследованиях горного давления на оптически активных моделях.- В кн. Научные основы создания высокопроизводительных и комплексно-механизированных рудников: М., 1980, -с.24-26.

52. Горное давление. Методы управления и контроля.- Материалы 6-ой Всесоюзной конференции по механике горных пород: Илим, 1979.

53. Г.А.Катков Исследование горного давления с применением фотоупругих элементов.- М.: Наука, 1978, -с. 216.

54. Г.И.Грицко, Г.И.Кулаков Измерение напряжений в горных породах фотоупругими датчиками.- Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние РАН, 1978,- с.114.

55. Г.П.Нуберт Измерительные преобразователи неэлектрических величин.-Перев. с англ.: JI., Энергия, 1970, -с.360.

56. В.А.Ацюковский Емкостные преобразователи перемещений.- M.-JI.: Энергия, 1966, -с.278.

57. В.А.Шушкевич Основы тензометрии.- Минск: Высшая школа, 1975,-с.212.

58. В.М.Стучебников Тензорезисторные преобразователи на основе гетероэ-питаксиальных crpyiciyp "кремний на сапфире".- Измерения, контроль, автоматизация, №4, 1982, -с. 15-26.

59. В.И.Ваганов, В.В.Беклемишев Схемы термокомпенсации полупроводниковых тензодатчиков (обзор).- Приборы и системы управления, №9, 1983,

60. А.Г.Протосеия, Б.С.Генин О создании информационно- вычислительной системы горного давления.- Горный журнал, 1983, № 4, -с. 18-21.

61. В.И.Ахматов, Л.Б.Иогансен, М.Д.Мазья Шахтный частотомер на иитегральных схемах,- В кн.: Измерение напряжений в массиве горных пород. Ч. III, Новосибирск, СО АН СССР, 1976,- с. 58-60.

62. Э.А.Бухмап, Б.С.Генин Опыт организации оперативного контроля проявлений горного давления на руднике Каула-Котсельваарга.- Цветная металлургия, 1977, №14, -с.8-12.

63. И.И.Протопопов, Э.А.Бухман, В.И.Силантьев и др. Автоматизированная система оперативного контроля состояния горных выработок.- Безопасность труда в промышленности, 1976, № 6,- с. 18-22.

64. В.О.Ямщиков, Л.Л.Павлов, М.М.Манукян и др. Система беспроводного контроля устойчивости массива для подземных рудников.- Горный журнал, 1977, № 3,- с. 24-29.

65. В.М.Сбоев, Г.Е.Яновицкая, А.М.Боровиков Радиотелеметрическая система контроля состояния массива через толщу горных пород.- В кн.: Измерение напряжений в массиве горных пород. ч.Ш, Новосибирск, СО АН СССР, 1976,-с. 42-45.

66. В.В.Ржевский, В.С.Ямщиков Акустические методы исследований горных пород в массиве.- М.: Наука, 1973,- с.270.

67. И.В.Горенштейн, В.В.Вальчук Сейсмоакустические исследования вскрышных пород угольных месторождений КАТЭКа.- Уголь, № 5, 1998,-с.15-19.

68. В.Ф.Копченов, Е.М.Митропольский, В.Б.Кульчицкий Применение шахтной сейсморазведки в объединении "Воркутауголь".- Уголь, № 3, 1986,-с. 13-15.

69. В.А.Смирнов, В.М.Проскуряков и др. Аппаратура для сейсмических исследований напряженного состояния массива горных пород.- В кн.: Измерение напряжений в массиве горных пород, ч. III, Новосибирск, СО АН СССР, 1976,-с.48-52.

70. Г.В.Суханов, В.Г.Казанцев, Д.Д.Аксененко Экспертная система помощи при ликвидациях аварий на угольных шахтах.- Уголь, №4, 1993, -с. 14-16.

71. Е.М.Морозов, Г.П.Никишков Метод конечных элементов в механике разрушения.- М.: Наука, 1980, с.285.

72. Г.И.Марчук Методы вычислительной математики.- Новосибирск, Наука, 1973,-с. 352.

73. Д.Л.Быков О некоторых методах решения задач теории упругости и пластичности.- В сб. Упругость и неупругость: МГУ, вып. 4, 1975,- с. 119-139.

74. Берген, Клаф Критерии сходимости итеративных процессов.- РКТ, 1979, Т. 10, №8,-с. 173-178.

75. А.Г.Протосеня, А.Н.Ставрогин, А.К.Черников, Б.Г.Тарасов К определяющим уравнениям состояния при деформировании горных пород в запредельной области.- ФТПРПИ, №3, 1981, -с.33-42.

76. И.М.Петухов, А.М.Липьков, Э.Н.Работа О решении дискретизированных задач горной геомеханики с учетом разупрочнения и разгрузки.- ФТПРПИ, №3, 1981,-с. 26-33.

77. Деформационный вариант уравнений запредельного деформирования горных пород.- В кн.: Исследования по упругости и пластичности, Л., №12, 1978,- с.21-27.

78. А.А.Ильюшин, В.С.Ленский О соотношениях и методах современной теории пластичности.- В сб.: Успехи механики деформируемого тела, вып. МГУ, 1974,-с. 6-11.

79. В.Н.Вылегжанин, П.В.Егоров, В.И.Мурашев Структурные модели горного массива в механизме геомеханических процессов.- Новосибирск: Наука, 1990,- с. 160.

80. Г.Г.Штумпф Механические свойства горных пород Кузнецкого угольного бассейна и закономерности их изменения.- ФТПРПИ, №4, 1994,-с.43-50.

81. Г.Г.Штумпф Деформация и разрушение осадочных пород вокруг капитальных и подготовительных горных выработок.- ФТПРПИ, 1990-, №3,-с.21-26.

82. Г.Г.Штумпф Исследование изменения физико-механических* свойств пород в окрестностях- горных выработок под влиянием подготовительных и очистных работ.- Подземная разработка мощных угольных пластов, Кемерово: КузПИ, 1979, -С.92.

83. Г.В.Михеев К практическому определению прочности горных пород на сжатие по результатам испытаний на растяжение.- Тр.ВНИМИ, 1974, сб. №92,-с. 139-140.

84. Породы горные. Методы физических испытаний. ГОСТ 21153.0-75-21153.7-75.-М.: Госстандарт, 1975, с.35.

85. Ю.Л.Худин, Л.Д.Маркман, Ж.П.Вареха, П.М.Цой Разрушение горных пород комбинированными исполни- тельными органами.- М.: Недра, 1978,-с.224.

86. Е.И.Ильницкая, Р.И.Тедер, Е.С.Ватолин, Ф.М.Кунтыш Свойства горных пород и методы их определения.- М.: Недра, 1969, -с.392.

87. Л.И.Барон, Б.М.Логунцов, Е.З.Позин Определение свойств горных пород.- М: Госгортсхиздат, 1962, -с.332.

88. Ж.С.Ержанов и др. Расчет нагруженностн опорных и поддерживающих целиков.- Алма-Ата: Наука, 1973, -с. 129.

89. В.В.Ржевский, Б.Ф.Братченко, А.С.Бурчаков, Н.В.Ножкин Управление свойствами и состоянием угольных пластов с целью борьбы с основными опасностями в шахтах.- М.: Недра, 1984,- с.327.

90. В.Е.Забигайло, Ю.Ф.Васючков, В.В.Репка Физико- химические методы управления состоянием угольно-породного массива.- Киев: Наукова Думка, 1989,-с. 192.

91. G.Gioda, O.De Donato Elastik-plastik analysis of geomechanical problems by mathematical programming.- Int. J. for Numerical and Analitical Methods in Geomechanics. 1979, vol. 3, №4, -p.40-45.

92. Л.Д.Маркман, Г.Н.Гуменюк, Г.П.Половнев Корреляционные взаимосвязи физических свойств горных пород.- Л.: Наука, 1972, -с.295.

93. Н.И.Безухов Основы теории упругости пластичности и ползучести.- М.: Высшая школа, 1968,-С.512.

94. Н.Н.Малинин Прикладная терия пластичности и ползучести.- М.: Машиностроение, 1968,-с.399.

95. В.И.Борщ-Копониец, Е.М.Тихомиров, Б.А.Крайнев, В.С.Мякишев, А.Б.Макаров Расчет, несущей способности панельных целиков, ослабленных выработками.- Горное дело №7, 1972,- с. 14-18.

96. Ю.Н.Работнов Ползучесть элементов конструкций.- М.: Наука, 1966,-с.270.

97. Ж.С.Ержанов Теория ползучести горных пород и ее приложения.-Алм-Ата: Наука, 1964,- с.263.

98. В.В.Москвитин Сопротивление вязко-упругих материалов.- М.: Наука, 1972,- с.327.

99. В.В.Новожилов Основы нелинейной теории упругости.- М., Гостех-издат, 1948,- с.344.

100. И.И.Ворович, Ю.П.Красовский О методе упругих решений.- ДАН, 1959, №4,- с. 126.

101. Д.Л.Быков, В.А.Шачнев Об одном обобщении метода упругих решений.- ПММ, вып.2, т.ЗЗ, 1969,- с. 15-18.

102. И.А.Биргер Некоторые общие методы решения задач теории пластичности.- ПММ, 1951, т. 15, вып.6,- с.22-26.

103. И.А.Биргер Теория пластического течения при неизотермическом нагружении.- Изв. АН СССР: Механика и машиностроение, 1964, №1,- с.57-60.

104. И.А.Биргер Расчет конструкций с учетом пластичности и ползучести.-Изв. АН СССР: Механика и машиностроение, 1965, №2,- с.67-71.

105. А.Надаи Пластичность и разрушение твердых тел.- М., Л., 1954, -с.408.

106. C.A.Brebbia, С.Walker Boundary element techniques in engincering.-London: Butterworth, 1980.Русский перевод: К.Бреббия, С.Уокер Применение метода граиич- пых элементов в технике.- М., Мир, 1982, -с.482.

107. P.K.Banerjee, R.Butterfild Boundary element method in engineering scince.-London-Nevv York, 1981. Русский перевод: П. Бенерджи, Р. Баттерфилд Методы граничных элементов в прикладных науках,- М., Мир, 1984,- с.494.

108. С.Г.Михлин Многомерные сингулярные интегралы и интегральные уравнения.- М.: Физматгиз, 1962, -с.328.

109. Л.В.Канторович, В.И.Крылов Приближенные методы высшего анализа." М.:Физматгиз, 1962, -с. 417.

110. А.А.Самарский, А.В.Гулин Численные методы.- М.: Наука, 1989,- с.432

111. G.R.Tomlin Numerical analysis of cotinuum problems in zoned anisotropic media.- Ph. D. thes.- Southampton Univ., 1972.

112. S.L.Crouch, A.M.Starfield Boundary element method in solid mechanics.-London-Boston-Sydney,1983. Русский перевод: С.Крауч, А. Старфилд Метод граничных злементов в механике твердого тела.- М., Мир, 1987,- с.328.

113. G.K.Youngern, A.Acrivos Stokes flow past a particle of arbitrary shape: a numerical method of solution.- J. Fluid. Mech., № 69, 1975,- p.377-403.

114. А.Я.Александров Решение основных задач теории упругости путем численной реализации метода интегральных уравнений.- В сб. "Успехи механики деформируемых сред": М., Нука, 1975,-с.З-24.

115. А.Я. Александров, Б.И.Зиновьев Приближенный метод решения плоских и пространственных задач теории упругости для тел с армирующими элементами и разрезами.- В сб. "Механика деформируемых тел и конструкций": М., Машиностроение, 1975, -с. 15-25.

116. Справочник по специальным функциям.- Под ред. М.Абрамовича, И.Стиган: М., Наука, 1979,- с.621.

117. Н.И.Мусхелишвили Некоторые основные задачи математической теории упругости.- М.: Наука, 1966, с. 471.

118. Метол граничных интегральных уравнений /серия новое в зарубежной науке под ред. Т. Круза, Ф. Риццо/, М.: Мир, №15, 1978,- с.209.

119. Ф.М. Безунер, Д.У. Сноу Применение двумерного метода граничных интегральных уравнений для решения инженерных задач.- В кн.: Метод граничных интегральных уравнений /серия новое в зарубежной науке/, М.: Мир, №15, 1978, -с. 129-151.

120. Кнаусс (W.G. Knauss) Диализ квазиупругого разрушения ракетных двигателей твердого топлива при действии переменных температур.- Ракетная техника и космонавтика, №11, 1968,-с. 68-75.

121. Е.А.Нльчанинов, М.А.Розспбаум, А.И.Шор Влияние изменений напряжений и деформаций на динамику температуры угольных блоков.- Уголь, 1977, №2.

122. Ю.В.Громов, В.П.Крутиков, В.Г.Карманов Исследование температурного поля в призабойной части пласта и вокруг подготовительной выработки.- ФТПРПИ, 1979, № 5,- с. 17-23.

123. П.А.Рейпольский, М.А.Розенбаум Исследование изменений температуры в массиве на выбросоопасных пластах.- Уголь Украины, 1978, № 10,-с.24-26.

124. Ю.Н.Макаров Установление полей напряжений по распределению температуры в окрестности очистных и подготовительных выработок.-ФТПРПИ, № 5, 1982, -с. 40-46.

125. А.Ф.Галкин, Ф.М.Киржнер, В.Н.Скуба Определение параметров профева пород при переходе геологических нарушений в условиях многолетней мерзлоты.- ФТПРПИ, № 5, 1982, -с. 11-16.

126. У.Гюттлер Крепление шахтного ствола, проходимого способом замораживания. Исследование на моделицентрифуге и их расчетное подтверждение.- Глюкауф, №7, 1992, -с.22-26.

127. F.Bittner, E.Shauwecker, L.Wiesenfeld Abteufen und Ausbauen. In: (Hrsg.): Handbuch des Gefriershachtbaus in Bergbau. Essen: Verlag Gluckauf 1985.

128. Д.Д.Коваленко Основы термоупругости.- "Наукова Думка", Киев, 1970,- с.308.

129. А.В.Лыков, Ю.А.Михайлов Теория тепло- и массообмена.- Москва-Ленинград, Госэнэргоиздат, 1963,- с.536.

130. Г.Корн, Т.Корн Справочник по математике для научных работников и инженеров.- М., Наука, 1973,- с.832.

131. Е.И.Глузберг, Н.Ф.Грашенков, В.С.Шалаев Комплексная профилактика газовой и пожарной опасности в угольных шахтах.- М., Недра, 1988, -с.184.

132. Дж.Хаппель, Г.Бреннель Гидродинамика при малых числах Рейноль-дса.- М., Мир, 1976, -с.630.

133. И.В.Ширко Численное исследование течений в гранулированных средах.- В кн.: Численное моделирование в аэрогидродинамике.- М., Наука, 1986, -С.245.

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

135. Рудничная вентиляция: Справочник / Н.Ф.Гращспков, Л.Э.Пстросяп, М.А.Фролов и др.; под ред. К.З.Ушакова.- 2-е изд., перераб. и доп., М., Недра, 1988,-с. 440. ■

136. В.Н.Щелкачев Разработка нефтеводоносных пластов при упругом режиме,- М., Гостоптехиздат, 1959.

137. П.Я.Полубаринова-Кочина Теория движения грунтовых вод,- М., Гостехтеориздат, 1952,-с.254.

138. Н.Н.Малинин, Г.М.Хажинский Применение метода конечных элементов в решении осесимметричных и плоских задач теории упругости.- В кн.: Расчеты на прочность (сборник статей), вып. 16, 1975, -с. 318.

139. С.К.Годунов, В.С.Рябенький Разностные схемы. Введение в теорию.-Изд. 2-е перераб. и доп., М., Наука, 1977, -с. 440.

140. T.A.Cruse, P.H.Besuner Residuel dife prediction for surface crades in complex structural details.- J. of aircraft, v. 12, №4, 1975,- pp.369-375. •

141. T.A.Cruse, G.J.Meyers Thry-dimensional elastic fracture mechanics analyses.- J. of struct, div., ASCE, №103(ST2),- p. 309-320.

142. J.C.Lashat, J.O.Watson Effective numerical treatment of boundary integral equations a formulation for three-dimensional elasto-statics.- Int. J. Numer. Meth. Eng., v.10, №5, 1976,-p.991-1005.

143. F.J.Rizzo, D.J.Shcppy An advanced boundary integral equation method for three-dimensional thermo-elastisity.- Int. J. Numer. Meth. Eng., v. 11, №11, 1977,-p. 1753-1761.

144. T.A.Cmse, R.B.Wilson Advanced applications of boundary integral equations methods.- Nucl. Eng. Design, v.46, 1978,- p.223-234.

145. J.C.Lashat, J.O.Watson Progress in the use of boundary integral equations illustrated by examples.- Comput. Meth. in Appl. Mech. Eng., v. 10, №3, 1977,-p.273-289.

146. M.F.S.Pereira, C.A.Soares A comparative study of seocral boundary elements in elasticity.- Boundary Element Method Proc. of the 3-rd: Int. Seminar, 1981,- p. 123-136.

147. C.Patterson, M.A.Sheikh Non-coufonuiny boundaiy elements for stress analisis.- Ed. C.A. Brebbia. Boundary Element Methods. Proc. of the 3-rd: Int. Seminar, 1981,-p. 137-152.

148. C.Patterson, N.A.Elsebai Л regular boundary method using non-conforminy elements for polcntial problems in three dimensions.- Ed. C.A. Brcbbia. Boundary Element Method in Engineering. Proc. of the 4-th: Int. Seminar, 1982.

149. A.Gakvvaya, G.Dhaft An implementation of stress dcscontinuity in the boundary element method.- Ed. C.A. Brebbia. Boundary Element Method in Engineering. Proc. of the 4-th: Int. Seminar, 1982.

150. Э.А.Авокян, А.Т.Горбунов, В.II.Николаевский Нелинейиоупругий режим фильтрации в трещиноватых пористых пластах.- М., Недра, 1968,- с.112.

151. В.Н.Николаевский К построению нелинейной теории упругого режима фильтрации жидкости и газа.- Прикл. механика и техн. физика, № 4, 1961,-с.18-23.

152. В.А.Мироненко, В.М.Шестаков Основы гидрогеомеханики.- М., Недра, 1974,- с.267.

153. Г.Карслоу, Д.Егер Теплопроводность твердых тел.- Физматгиз, М., 1964, -с.475.

154. А.Н.Тихонов, А.А.Самарский Уравнения математической физики.- М., Гос. Изд-во Технико-Теоретической Литературы, 1953, -с.679.

155. Д.Керн, А.Краус Развитые поверхности теплообмена.- М., Энергия, 1977, -с.462.

156. Г.П.Черепанов Механика хрупкого разрушения М.: Наука, 1974, -С.640

157. В.Г.Казанцев, А.И.Мишичев Конечноэлементный анализ поля напряжений в окрестности трещин прямыми и энергетическим методами.- Прикл. механика, 1982, 18,№3,-с. 77-81.

158. В.З.Партон, Е.М.Морозов Механика упруго-пластического разрушения.- М, Наука, 1974.-е. 352

159. S. K.Chan, J.S.Tuba, W. K.Wilson On the finite element method in linear fracture mechanics.- Eng. Fracture Mech., 1970, № 2,- p. 1-17.

160. А.А.Каминский Исследование поля напряжений возле малых радиальных трещин, выходящих на контур отверстия.- Прикл. механика, 1971, 7, № 12,-с. 112-115.

161. Н.Дж.Альтиеро, Д.Л.Сикарски Применение метода интегральных уравнений к задачам механики горных пород о внедрении инструмента.//В кн.: Метод граничных интегральных уравнений, по ред. Т.Круза и Ф.Риццо.- М., Мир, № 15, 1978, -с. 152-182.

162. Г.И.Самарцев, Р.П.Окагов К оценке устойчивого состояния прикотур-ного массива незакрепленной горной выработки. Горный журнал, № 1, 1994,-с.49-50.

163. Н.С.Булычев Механика подземных сооружений.- М.: Недра, 1982 .-с.270.

164. И.И.Трупин Критерии прочности в условиях ползучести при сложном напряженном состоянии.- Прикладная механика, т.1, вып.7, 1965, -с.28-32.

165. J.A.L.Napick Modelling of fracturing near deep level gold mine excavation using a displacement discontinuity approach.// Mechanics of jointed and faulted rock/Ed.U.P. Rossmanith.- Rotterdam : Balcema, 1990.

166. Г.М.Хажинский О теории ползучести и длительной прочности.- МТТ, 1971,№ 6,- с.64-69.'

167. Дж.Гудьер Математическая теория равновесных трещин. // В кн: Разрушение, т.2.- М.: Мир, 1975.- с. 13-82.

168. J.C. Jaeger, N.G. Cook Fundamentals of rock mecha- nics. // London, Chappman and Hull, 1971.

169. A.A. Griffith Philos. trans, roy. soc.- London, ser. A, 221, 1920, -p. 163.

170. Г.Си, Г.Либовиц Математическая теория хрупкого разрушения.- В кн.: Разрушение, том 2, под ред. Г. Либовица.- М., Мир, 1975,-с. 83-203.

171. F.Erdogan, G.C.Sih On the crack extension in plates under plane loading and transverse shear.//J. of Bsh. Engrg., 85, 1963, -p. 519-527.

172. G.C.Sih Strain-Energy-Densiti factor applied to mixed mode crack problems.// Int. J. of Fracture Mech., 1974, vlO, №3,-p.305-322.

173. Г.П.Нуберг Измерительные преобразователи неэлектрических величин.- Перев. с англ., Л., Энергия, 1970.

174. В.Г.Казанцев, В.В.Некрасов, О.В.Михеев, В.И.Магдыч Автоматизированная система диагностики напряженнодеформированного состояния горного массива.- М.: Изд. МГГУ, 1994,- с.ЗЗ.

175. В.Г.Казанцев, М.Г.Потапов, И.И.Хорин Экспериментальные методы определения НДС конструктивных элементов шахтных полей.- Технические предложения. Отчет по теме №3-ТТ-93, этап1, книга 1, Бийск, 1993,- с. 98.

176. И.М.Петухов Горные удары на угольных шахтах.- М., Недра, 1972,-с.214.

177. А.Д.Панов, К.В.Руппенейт, Ю.М.Либерман Горное давление в очистных и подготовительных выработках.- М.,Госгортехиздат, 1959, с.326.

178. Б.В.Смирнов Теоретические основы и методы прогнозирования горно-геологических условий добычи полезных ископаемых по геологоразведочным данным,- М., Недра, 1976, -с. 173.

179. Г.Л.Фисенко Предельные состояния горных пород вокруг выработок. -М., Недра, 1976, -с.228.182. ß. В. Ход от Внезапные выбросы угля и газа.- М., Госгортехиздат, 1961,-с.118.

180. И.М.Петухов, В.А.Литвин и др. Горные удары и борьба с ними на шахтах Кизеловского бассейна.- Пермское книжное изд-во, 1969, -с. 164.

181. К.В.Кошелев, А.Н.Куракалов, В.В.Репка и др. Физико-химический способ укрепления вмещающих пород.- Шахт, стр-во, 1983, №8, -с.7-9.

182. A.C. 128515 СССР, МКИ Е 21 D 11/00. Способ предотвращения пучения пород почвы выработки /В.Е.Забигайло, В.В.Репка, В.И. Калиниченко и др.- Опубл.23.03.87, бюл.№3.

183. Ю.Ф.Васючков, А.Г.Егоров, Ю.П.Кочков Повышение безопасности горных работ путем нагнетания в пласт полимерных соединений.- М.: ЦНИЭИ Уголь, 1986,- с.29.

184. Ф.А.Абрамов, В.А.Олейник, В.В.Репка Физико-химический способ предотвращения газодинамических явлений в угольных шахтах.- Киев, Наук, думка, 1982,-с. 106.

185. Г.А.Кухаренко Химия и генезис ископаемых углей.- М., Госгортехиздат, 1960,-с.327.

186. С.А.Сапотиицкий Использование сульфитных щелоков.- М.: Лесн. пром-сть, 1965, -с. 123.

187. H.H.Круглицкий Основы физико-химической механики.- Киев, Вища школа, 1977, -.135.

188. В.В.Некрасов, О.В.Михеев, В.Г.Казанцев, А.И.Гук, В.И.Магдыч Идентификация подземного пожара.- М.: Изд. МГГУ, 1995, -с.53.

189. В.В.Панасюк Предельное равновесие хрупких тел с трещинами.- Киев, Hay кова думка, 1968.

190. Методические указания по технико-экономическому обоснованию и выбору рациональных технологических схем подземного транспорта на действующих шахтах.- Донецк: Донуги, 1974, -с.62.

191. Ю.К.Ватманов Развитие технологии горных работ действующих шахт, обеспечивающей интенсификацию производства.- Дисс. . д-ра техн. наук, Донецк, 1986,- с.436.

192. В.В.Рейка Новые физико-химические способы управления состоянием горного массива.- Шахт, стр-во, №3, 1987, -с. 12-15.

193. Д.Ю.Палеев, О.П.Брабандер Математическое моделирование активного воздействия на взрывоопасные области и очаги горения в угольных шахтах.-Из-воТГУ, 1999, -с.202.

194. А.В.Севостьяпов, Н.К.Рудспко Геометрическая интерпретация области сдвижения падугольной голщи при разработке пологого пласта.- Горный журнал, 1975, №12, с.34-37.

195. А.И.Смирнов К расчету напряженного состояния и шага первого обрушения основной кровли в лавах пологих пластов.- Горный журнал, 1976, №3,- с. 18-24.

196. А.Н.Медянцев, Н.И.Скоробогатский, С.А.Медянцев Влияние фактора времени на процесс сдвижения земной поверхности над горными выработками.-Горный журнал, 1976, №3,- с. 47-47.

197. В.А.Мичков Некоторые закономерности влияния природных и технологических факторов на проявление опорного давления.- Горный журнал, 1976, №4,- с. 10-13.

198. В.А.Мичков, Е.П.Афанасьев, И.Е.Чернов Исследование слеживаемости обрушенных пород в шахтных условиях.- Горный журнал, 1976, №9,- с.20-22.

199. С.А.Летов, Б.И.Слинкин Изменение угла наклона трещин обрушения и нагрузок на крепь по мере увеличения пролета выработанного пространства.-Горный журнал, 1976, №11, -с. 14-17.

200. В.Д.Мороз А.П.Беляев Расчет горного давления в очистных забоях на большой глубине при управлении кровлей полным обрушением.- Горный журнал, 1977, № 10,- с. 16-21.

201. А.А.Борисов, Н.Н.Кайдалов, В.Г.Лобазин Расчет опорного давления при плавном опускании кровли.- Горный журнал, 1977, №10, -с.22-25.

202. В.Д.Мороз, А.Н.Беляев Аналитический метод определения предельныхпролетов выработанного пространства на больших глубинах.- Горный журнал, 1978, №1,- с. 15-17.

203. В.И.Промин, И.Л.Машковцев К расчету величин опорного давления в очистном забое по деформациям скважин.- Горный журнал, 1978, №2,- с.50-53.

204. В.Н.Корнилов Расчет параметров остаточного опорного давления на первых и нижних слоях мощных пластов с учетом фактора времени.- Горный журнал, 1978, №6, -с. 10-14.

205. Н.М.Чельцова, В.В.Чельцов Исследование боковой зоны опорного давления на шахтах Читинского месторождения.- Горный журнал, 1978, №8,-с.13-15.

206. В.И.Борщ-Компаниец Механика горных пород, массивов и горное давление.-М., 1968,-с.286.

207. В.Л.Шкуратпик, А.В.Лавров О теоретической модели эффектов памяти в горных породах,- ФТПРПИ, №1, 1995, -с.25-33.

208. К.Г.Лыков Разработка методов определения напряженного состояния массива горных пород па основе их эмиссионных эффектов памяти.- Дис. канд. техн. наук, М:МГИ,1989.

209. Y.Kiiwahara, K.Yamamoto, T.Hirasawa An experimental and theoretical study of inelastic deionna- tion of brittle rocks under cyclic uniaxial loading.- Tohoku Geoph.J. (Sci. Rep. Tohoku Univ., Ser. 5), 1990, v.33, №1.

210. В.Ф.Кошелев, А.М.Линьков О возникновении акселерации разрушения и критической скорости при очистных работах около целика.- ФТПРПИ, №4, 1995, -с. 25-41.

211. В.В.Некрасов, В.Г.Казанцев, О.В.Михеев, В.И.Магдыч Оценка напряженно-деформированного состояния массива пород в окрестности горных выработок.- М.: Изд. МГГУ, 1994,- с.54.

212. Г.Н.Кузнецов Механические свойства горных пород.- М.: Углетех-издат, 1947,- с. 180.

213. Р.А.Такранов Влияние прочностных свойств пород на природную трещиноватость //Управление горным давлением и прогноз безопасных условий освоения угольных месторожде- ний: Сб. науч. тр. ч.2/ Л., 1990, -с. 68-79.

214. Т.Екобори, С.Коносу, А.Екобори Микро- и макро- подходы в механике разрушения к описанию хрупкого разрушения и усталостного роста трещин.- В кн.: Новое в зарубежной науке. Механика №20. М.: Мир, 1980, -с. 8-14.

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

216. Z.T.Bieniawski Mechanism of brittle fracture of rock. Parts I-III //Int.J.Rock Mech. Mining Sci.- 1967, v.4,- p.395-430.

217. W.R.Wawersik Detalied analysis of rock failure in laboratory compression tests. Ph. D. Thesis.- Minneapo- lis: University of Minnesota, 1968.

218. А.Н.Ставрогин, Б.Г.Тарасов, О.А.Ширкес, Е.Д.Певзнер Прочность и деформация горных пород в допредельной и запредельной областях.- ФТПРПИ, №6, 1981,- с.3-11.

219. А.Н.Ставрогин, Б.Г.Тарасов, Е.Д.Певзнер Влияние скорости деформирования на запредельные характеристики горных пород.- ФТПРПИ, №5, 1982,-с.8-15.

220. А.М.Линьков Об устойчивости при разрушении пород во времени.-ФТГ1РПИ, №1, 1989, -с.7-12.

221. А.М.Линьков Асимптотические соотношения, акселерация разрушения и докритический рост трещин при ползучести.- ДАН СССР, т.319, №3.

222. В.Г.Казанцев К оценке прочности и кинетики накопления повреждений при решении задач горной мсханики.//Прсдупрсждснис травматизма и аварий в угольных шахтах и на разрезах: Науч. тр./ ВостНИИ.- Кемерово, 1999.- с.91-103.

223. Казанцев В.Г. Исследование накопления повреждений в модели цилиндрической выработки с провокатором разрушения. //Предупреждение травматизма и аварий в угольных шахтах и па разрезах: Науч. тр.// ВостНИИ.-Кемерово, 1999.-с. 103-115.

224. В.Г.Казанцев, В.И.Шупдулиди К задаче о выборе рациональных вариантов расположения выработок в мощных угольных пластах. //Предупреждение травматизма и аварий в угольных шахтах и на разрезах: Науч. тр.// ВостНИИ.- Кемерово, 1999.- с. 116-124.

225. J.G.Williams, P.D.Ewing Fracture under complex stress the angle crack problem.- Int. J. of Fracture Mech. 8, 1972, -p.441-446.

226. G.C.Sih, M.E.Kipp Discussion on fracture under complex stress the angle crack problem.- Int. J. of Fracture (in press).

227. Дж.Ф.Нотт Основы механики разрушения.- Перев. с англ. М.: 1978,-с.256.

228. G.R.Irwin Fracture mechanics.- Structural Mechanics, Pergamon Press, London, England, 1960,-p.560-574.

229. К.И.Иванов, К.П.Батанели Некоторые результаты натурных исследований несушей способности и напряженного состояния угольных целиков.- Уголь, №3, 1963, -с. 15-21.

230. Н. Wagner Determination of the complete load-defonnation characteristics of coal pillars.- Advances in rock mechanics. Proc. 3-d Congress Int. Soc. Rock Mech., v.II B, 1974.

231. О.В.Михеев, В.Г.Лурий Управление состоянием массива пород.- М.: Изд. Мггу, 1990,- с. 403.

232. Д.В.Исаханов, В.Н.Кислоокий и др. Система математического обеспечения прочностных расчетов пространственных конструкций.- Проблемы прочности, 1978, №11,-с. 51-62.

233. Д.В.Вайнберг, А.С.Городецкий и др. Метод конечного элемента в механике деформируемых тел.- Прикладная механика, т.8, вып.8, 1972, -с. 16-28.

234. C.Mareczek, D.SIiarpI Three dimensional analysis of preturistcd impeller blade by means of ASKA.- Research Report, 9, Piatt and Whitney, I.S.D., University of Stuttgart, 1968.

235. Михеев O.B., И.А.Шупдулиди, В.Г.Казапцев Разработка метода оценки прочности и устойчивости массива горных пород в окрестности горных выработок. /Горн, ииф.-аналит. бюлл., 2000.-№ L- с. 14-23.

236. В.С.Зыков, В.И.Мурашев, В.Н.Пузырев, Г.Н.Фейт и др. Руководство по предупреждению внезапных выбросов угля и газа в очистных забоях угольных шахт.- // НЦ ВостНИИ.- Кемерово, 2002.- с.36.

237. В.Г.Казанцев, В.С.Зыков, О.В.Михеев Руководство по применению локального диагностического комплекса оценки состояния углепородного массива для управления безопасностью ведения горных работ.- // НЦ ВостНИИ.-Кемерово, 2002.- с.28.