АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ШАХТНОЙ ИЗОЛИРУЮЩЕЙ ПЕРЕМЫЧКИ

Автор: Юрий Олегович Носов

Соавторы: А.А. Каменских, А.В. Николаев, А.А. Аль-Раммахи

Организация: Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Рис. Общая схема гидрозакладки горизонтального слоя (а) и изоляционная перемычка (б).

Горнодобывающий сектор страны оказывает негативное влияние на экологическую обстановку как на земной поверхности, так и на водную и воздушную экосистему. Считается, что по окончании работ в выработках влияние на окружающую среду будет стабилизироваться. Но исследования это опровергают: после закрытия шахт длительное время происходят изменения состояния подземных вод, заболачивание территорий, подвижки массивов горных пород, не контролируемая миграция взрывоопасных газов [1, 2]. Проблема безопасности строений над законсервированными шахтами распространена не только в России. Так в Европе насчитывалось 226 добывающих областей, в 46% которых добыча была полностью прекращена [3]. Согласно распоряжениям Правительства Российской Федерации № 2395-1 (ред. от 28.06.2022, с изм. от 14.07.2022) от 21 февраля 1992 г. «О недрах» исследования, направленные на повышение эффективности технологий ликвидаций горных выработок являются актуальными. Для этого необходимо пустые горные выработки заполнять твердеющим впоследствии раствором, т.е. производить гидрозакладку. В 2019 году ООО «Горные вентиляционные устройства» была предложена вентиляционная быстровозводимая шахтная перемычка [4], которая может быть переделана для технологии гидрозакладки на основе ряда проектных изысканий и исследований работы конструкции в рамках компьютерного инжиниринга. На рисунке представлена общая схема закладки горизонтальных слоев шахтного пространства и вид несущего каркаса шахтной изоляционной перемычки.

В рамках работы выполнено создание параметризированной модели шахтной перемычки с учетом изменения геометрии выработки на прямоугольно-сводчатую форму. Рассмотрено деформирование конструкции при послойном заполнении выработанного пространства закладочным материалом при совместном деформировании несущего каркаса и изоляционного материала, а также при реализации контактного взаимодействия между каркасом и изоляционным материалом. Исследовано влияние толщины стенки балок несущего каркаса на работу узла в рамках деформационного и модального анализа. Также исследовано влияние материалов, применяемых для создания конструкции на напряженно-деформированное состояние узла.

1.    Дмитриенко В.А., Алимова К.С. Влияние закрытия шахт на безопасность строительных объектов // Сборник VI Международной научно-практической конференции «Инновационное развитие: потенциал науки и современного образования». 2020. С. 24-28.

2.    Белодедов А.А., Должиков П.Н., Легостаев С.О. Анализ механизма образования деформаций земной поверхности над горными выработками закрытых шахт // Известия ТулГУ. Науки о земле. 2017. С. 160-168.

3.    Wirth P.б Ƈerniƈ Mali B.; Fischer W. Post-Mining Regions in Central Europe – Problems, Potentials, Possibilities. Oekom: München, Germany, 2012. 275 р.

4.    Клишин В.И., Николаев А.В., Максимов П.В. Расчёт шахтной вентиляционной перемычки нового типа и отдельных её элементов // Известия Тульского государственного университета // Науки о Земле. 2020. № 3. С. 278-289.