ПО, созданное в ИФПМ СО РАН, поможет предотвратить обрушение в шахте
Закономерности разрушения кровли для шахт Кузнецкого угольного бассейна и механизмы разрушения горных пород помогли установить математические модели, разработанные учеными Института физики прочности и материаловедения (ИФПМ) СО РАН, 23 ноября сообщает пресс-служба Томского научного центра СО РАН.
Процессы разрушения как технических конструкций, так и горных пород протекают довольно длительно, с постепенным накоплением повреждений, и для предупреждения катастрофы нужно знать их механику.
Руководитель проекта, д. ф.-м. н. Михаил Еремин пояснил: «Средний горизонт добычи в шахтах Кузбасса составляет примерно 300–600 метров, при этом сам угольный пласт находится внутри других осадочных пород. Чтобы представить себе это, достаточно вспомнить, как выглядит слоеный пирог в разрезе. В разработанную нами модель мы вводим весь „слоеный пирог“ — угольную и другие породы. Каждая из них имеет свои свойства, что приводит к неоднородности распределения напряжения по глубине».
В горной выработке на угольный пласт сверху действует огромное давление породы, которое возрастает на 25 атмосфер каждые 100 метров глубины. Кроме того, в результате выработки угля создаются пустоты. Всё это может вызвать внезапный горный удар с резким выбросом породы в сторону свободного пространства.
Такой удар повреждает горную крепь, оборудование и разрушает так называемые целики — части пласта угля, которые не извлекаются, выполняя функцию подпорки.
«Таким образом, наша задача заключалась в том, чтобы выполнить моделирование разрушения пород в окрестностях подземной выработки заранее, с помощью разработанного в ИФПМ СО РАН программного комплекса, спрогнозировать шаги обрушения кровли над выработанным пространством конкретных месторождений», — пояснил цель проекта Еремин.
Опорное горное давление в шахте в процессе добычи угля и других пород должно постоянно контролироваться, чтобы при его повышении до опасных величин бурить дополнительные разгрузочные скважины или в некоторых случаях выполнять гидроразрыв пласта.
Разработанный физиками ИФПМ СО РАН программный комплекс может смоделировать такие ситуации и рассчитать оптимальные режимы бурения и гидроразрыва. Также он определяет оптимальную геометрию целика, при которой процесс добычи будет и безопасным, и рентабельным.
Программный комплекс и разработанные в ИФПМ СО РАН модели могут рассчитать устойчивость целиков, которая обеспечит безопасную и эффективную работу соляных и рудных шахт. Созданные учеными методики оценки критических состояний применимы для геодинамического мониторинга состояния горных массивов, в которых ведется добыча полезных ископаемых.
