Введение к работе
нктдальность проблемы. Механика деформируемого твердого тела имеет весьиа давние и богатив традиции внедрения своих подходов и методов практически во все отрасли народного хозяйства, в частности, горное дело и такой его раздел как подземная разработка месторождений полезных ископаемых.
Обосновании возможности и корректности использования теоретических методов анализа НДС породного массива посвяцен ряд работ, начало которым заложено академиками А.Н.Динником. С.Г. Аверяиннм, Е.И.Вемякиннм, І.С.Ервановим. Т.Д.Іермергором и др.
Как отмечается в работах ряда" авторов Сем..например, й.В.Докукин. С.Е.Чирков,Б. К.Норель "Моделирование предельно-напряженного состояния дгольннх пластов - Ы.:Наука. 1381-150 с"), едчествдет принципиальный об^ий барьер, препятствующий иирокомд использовании математических методов НСС в горном деле. Зто-неоднородность строения массива горних пород и неоднородность механических свойств. Следует отметить еяе и следдщее. Если качественного соответствия в протекании процессов и их механико-математическом описании при затрате определенных усилий добиться можно, то математического соответствия междд резді татами вычислений и иатцрнами наблвдениава в вахтных дсловиях достичь крайне сложно (этот факт дает повод диекдсиям о возвоаности применения методов ИДТТ в горном дрле).
Таким образок, проблема исследований геомехаиических процессов в породном їіассиве на основе концепций и подходов МДТі не по-
- A -теряла свою актуальность и на сегодішмний день. Очевидно, что геомеханические задачи, рассматриваемые в массиве горных пород мелкослоистой структура, относятся к классу наиболее слоеных и важних, поэтому их значение велико, например, применительно к задачам разработки калийных месторождений, отличавшихся мелко-слонстостьв своего строения, реологическими эффектами и т.д.
Результаты диссертационной работы навли отравение в НИР, выполненных в период с 1984 по 1993 г. автором и при его участии, в БелГОРХШІРОІІе и являвшихся частью отраслевой программы "Разработать н внедрить нормативно-техническую документацию по определенна безопасных параметров горизонтальных горных выработок на глубоких горизонтах" и хоздоговорных тем с производственный объединением "Белорускалий".
Целы) и задачами исследований является систематизация и формализация этапов проведения модельного анализа геомеханиче,с-кнх процессов в келкослоисток породной массиве на основе концепций йДТТ; изучение особенностей деформирования соляных пород мелкослоистои структуры и выбор математических моделей, учитыва-ю«их эти особенности; разработка механико-математических аналогов различных геомехакических процессов; разработка метода квазифункций Грина ревешш различннх классов задач КДТТ; разработка алгоритмов и программ для ЗВИ. реализующих различные варианты метода квазифункций Грииа ренбния задач ЇДТТ; проведение численных расчетов НДС массива горных пород.
Научная новизна. В диссертации проведена систематизация этапов модельного анализа геомеханических процессов в мелкослоистом массиве горных пород; на основе концепций КДТТ предложены эффек тивные способы моделирования особенностей деформирования мелко-
- 5 -слоистого породного иассива, разработаны механико-иатематические аналоги я проведено изучение различных геоиеханнческих процессов; развит подход и разработан метод квазифункции Грина реяениа различных классов задач ЦДТТ;реаены новые геоиеханическне задачи применительно к условиям соляных пород мелкослоистой структури.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, полученных в диссертации обеспечивается применением общих методов и принципов МДТТ; корректностьв использования аналитических и численник методов исследований; стандартними приемами прикладной математики; ревениен тестовых примеров; использованием данных представительных натурных наблюдений; соответствием результатов расчетов и выводов данным натурных вахтнах исследований; включением результатов исследований в нормативно-методические документы.
Практическая и теоретическая ценность.Теоретические результати работы могут применяться в научно-исследовательской работе при изучении геомеханических процессов в массиве горных пород и применении методов ЫДТТ к решении задач геонеханнки. Они могут послуаигь основой при разработке иняенерных и технических методой исследования геомеханнческих процессов в мелкослоистом породном массиве.
Разработанный метод квазифункций Грина ревениа яадач ИДТТ иоает применяться в ниаенерно-конструкторской и научно-исследовательской работе при исследовании НДС конструкций, соорувений и природных объектов различных типов и назначения.
і'азультати исследований автора испол-зовани при составлении следуачнх нормативно-методических документов: - Рекомендации по прогнозу устойчивости и выбору способов охрана
- б -
выработок главных направлений на радниках ПО"Белораскалий".-Солигорск. БФ ВНИИГ - 1986.
Рекомендации по охране и поддержании капитальных и подготовительных выработок для дсловий Старобинского месторождения калийных солей - Солигорск. БФ ВНИИГ - 1990.
Технологическая инструкция по пркыенекип втангсвой крепи на ру дниках Старобинского ыестсроядения - Солигорск. БФ ВНйИГ - 1331.
СіїкП 2.09.95 "Подземные горные выработки"- МгСтройиздат. 1983.
Результаты диссертационной работы вовлд в отчеты по НИР и хоздоговорный работам с ПО'Белзрускалий", выполненным в период с 1984 no 1S93 годы. Сни легли в теоретические основа трех изобретений по разделу "Охрана и крепление горных выработок" , подтвержденных авторскими свидетельствами (й.С.1578348 Й1 Е 21 D 11/14; А.С.1659658 fll Е 21 С 41/16: А.С.1763674 fll Е 21 D 20/00).
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуз-дались на научно-практической конференции "Дифференциальные цравнения и их приложения"(Гродно,1983); Всесоизкой конференции "Вычислительные методы и математическое мсделированиеЧНинск, 1984); Всесоюзном семинаре "Прикладные методы расчета геофизических полей"(Кацивелн.1984); Всесоюзном семинаре "Прикладные Й8Т0ДИ математики и кибериетики"(Харьков,1985,1987): П Всесоюзной конференции по теории упругости (Тбилиси.1984): П.ї.и Всесоюзных совещаниях "Истод граничных интегральных уравнений. Задачи, алгоритмы, программная реализация"(Пужини,1385.1986,1988); 1 Всесоюзной конференции "Смешанные задачи механики деформируемого тела" (Харьков.1985); U Всесоюзной конференции по статике и динамике пространственных конструкций (Киев,1985); Всесоюзной
- 7 -научной аколе "Деформирование и разруаение материалов с дефектами и динамические явленна в горных породах и выработках (Симферополь, 1985); UI и UIII Всесовзішх съездах по теоретической и прикладной механике (Ташкент,1986;Носква,1391); I и П Всесовз-ных семинарах "Проблемы численной реализации метода потенциала в автоматизированных расчетах инвенерных конструкций" (Ленинград, 1987, 1988); I Всесоюзной конференции по механике разруяения материалов (Львов,1987); I, П и Я Всесолзних ограслевих конференциях "Проблема безопасной разработки калийных месторождений" (Солигорск.1386,1988.1990); UI Всесоюзной научно-технической конференции "Повывение эффективности процессов добычи и переработки соли" (Артемовен.1988); Всесоюзной конференции "Эффективные численные методы решения краевых задач ИДТТ" (Харьков,1989); Всесовзной научно-технической конференции "Повыаение технического уровня, надеїности и долговечности манин" (Нинск.1990); Всесовзном.семинаре "Нелинейные краевые задачи математической физики и их приложения" (Киев,1990); 3 Всесовзной конференции по механике неоднородных структур (Львов.1991); Неадународной научной конференции "Дифференциальные и интегральные уравнения. Математическая физика и специальные функции" (Саиара.1992); Конференция математиков Белоруси (Гродно.1992); Иевдународном симпозиуме по проблемам прикладной геологии, горной науки и производства" (Сн-Петербург,1993); Конференции "Нелинейные проблемы дифференциальных уравнений и математической физики - Вторые Бо-голвбовские чтения" (Киев,1993).
. лбликации. Основные положения днесе; гацин отраяени в 58 печатных работах, из которых 1 монография, 3 итоговых обзора БелНИИНТЙ и ОИИИТЭХИК, 32 статьи, три изобретенна и 19 тезисов
- 8 -докладов на UI и UI11 Всесоюзных съездах по теоретической и прикладной механике, двух международных конференциях, двеннадцати Всесоюзных и трех республикандских конференциях по ИдТТ и горному делу .
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, ести глав, заключения, библиографии и приложения, вклвчавцего иллюстративный материал в виде рисунков, таблиц, графиков. Объем работи составляет3>96 страниц основного мажннописного текста. 49 рисунков, ІЗ таблиц. Список литературы вклпчает 284 наименования.