Устойчивость закрепленной абсолютно жесткой крепью эллиптической выработки в массиве горных пород с моментными напряжениями

Аннотация

Проведение подземной конструкции в сплошном массиве горных пород нарушает ее свойство непрерывности и может привести к ее обрушению, что представляет собой угрозу для жизни рабочих, а также причиняет материальный и финансовый ущерб. На сегодняшний день разработано немало способов решения классической задачи по определению напряженно-деформированного состояния горных пород с подземными сооружениями. Однако единой теории для описания напряженно-деформированного состояния горных пород с моментными напряжениями вокруг подземных выработок не существует, поскольку задача осложняется тем, что появляется необходимость расчета деформации изгиба и вращения горного массива, а не только сжатия-растяжения и сдвига. В данной статье предлагается решение задачи об определении зон потери устойчивости выработки эллиптической формы в массиве горных пород с моментными напряжениями в условиях ползучести, которая закреплена абсолютно жесткой крепью так, что породные стенки и крепь по всему контуру жестко сцеплены друг с другом. Напряженно-деформированное состояние упругой плоскости с отверстием состоит из суммы основных напряжений, обусловленных напряженным состоянием плоскости без отверстия, и дополнительных напряжений, обусловленных наличием отверстия. При этом решение задачи об определении напряженно-деформированного состояния упруго-ползучего массива с моментными напряжениями вокруг незакрепленной некруговой горизонтальной выработки сводится к решению последовательности аналогичных задач для круговой выработки методом малого параметра. Суть этого метода заключается в том, что функции напряжений раскладываются в числовые ряды по степеням параметра, который характеризует отклонение формы выработки от круга. Получены численные результаты по определению напряженно-деформированного состояния горной породы при воздействии обычных и моментных напряжений на контуре выработки, закрепленной абсолютно жесткой крепью со сцеплением в условиях ползучести. Расчеты по определению горного давления на контуре выработки от обычных и моментных напряжений проведены для анализа поведения алевролита с течение времени $t=120$ часов и $t=600$ часов в полярных координатах. Построенные эпюры искомого моментного горного давления на абсолютно жесткую крепь в нулевом и первом приближении при $t=120$ и $t=600$ часов показывают, что с течением времени оно усиливается, поэтому в зонах максимального роста требуется ее усилить для повышения устойчивости.