Дослідження напружено-деформованого стану
DOI:
https://doi.org/10.33271/crpnmu/85.127Ключові слова:
гірництво, гірський масив, напружено-деформований стан, підготовча виробка, ресурсозберігюче кріпленняАнотація
Мета. Дослідження напружено-деформованого стану ресурсозберігаючої системи кріплення підготовчої виробки в різні періоди експлуатації. Методика. Дослідження напружено-деформованого стану системи «гірський масив – кріплення» виконано методом скінченних елементів із використанням програмного комплексу SolidWorks Simulation для умов шахти Шахта «Самарська» ПрАТ ДТЕК Павлоградвугілля з урахуванням гірничо-геологічних умов, фізико-механічних властивостей порід і параметрів рамно-анкерного кріплення. Проаналізовано розподіл напружень у приконтурному масиві та елементах кріплення на різних етапах експлуатації виробки: поза впливом очисних робіт, у зоні опорного тиску та після проходження очисного вибою. Результати. У результаті чисельного моделювання встановлено закономірності зміни напружено-деформованого стану системи «гірський масив – кріплення» на різних етапах експлуатації підготовчої виробки. Визначено, що на початковому етапі експлуатації породний масив перебуває переважно у пружному стані, а основні концентрації напружень локалізуються у бокових частинах виробки та в опорних вузлах рамного кріплення. При наближенні очисного вибою відбувається суттєве зростання вертикальних і приведених напружень, активізуються процеси розшарування порід покрівлі та підошви, а максимальні напруження в елементах рамного кріплення досягають 300 МПа. Після проходження лави спостерігається формування асиметричного поля напружень і часткове розвантаження елементів кріплення за рахунок роботи охоронної системи, що супроводжується зниженням напружень до 200–220МПа. Наукова новизна. Вперше встановлено закономірності зміни напружено-деформованого стану породного масиву навколо підготовчої виробки з ресурсозберігаючою системою кріплення на різних етапах її експлуатації, що дозволило визначити характер перерозподілу напружень та розвитку зон пластичних деформацій залежно від умов підтримання виробки. Практична значимість. Результати досліджень дозволяють обґрунтувати раціональні параметри ресурсозберігаючої системи кріплення підготовчих виробок в умовах шахти «Самарська» та можуть бути використані при проєктуванні й проведенні виробок у складних гірничо-геологічних умовах.Посилання
1. Salieiev, I., Bondarenko, V., Kovalevska, I., Malashkevych, D., & Galkov, R. (2025). Principles of mining -geological classification for maintaining mine workings in conditions of weakly metamorphosed rocks. Mining of Mineral Deposits, 19 (1), 26, 36. https://doi.org/10.33271/mining19.01.026
2. Yuan, W. H., Li, C. J., Liu, M., Zhang, A. X., & Zhang, W. (2026). An implicit stabilized smoothed particle finite element method for dynamic large-deformation analysis in geomechanics. Computers and Geotechnics , (197), 108211. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2026.108211
3. Шека, І.В. (2023). Результати дослідження впливу надпрацювання на гірничі виробки, що закріплені композитним кріпленням. Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва , (25), 67 – 79. https://doi.org/10.37101/ftpgv25.01.006
4. Symanovych, H., Salieiev, I., Shyshov, M., & Odnovol, M. (2022). Substantiating the optimization solutions for the mine working fastening system interaction with the enclosing rock mass. Mining of Mineral Deposits , 16(3), 54–60. https://doi.org/10.33271/mining16.03.054
5. Mehtiyev, R. K., & Tanriverdiyev, Y. A. (2025). Numerical solutions of elastoplastic problems with application to underground mining stability. Nafta-Gaz , (7), 482–489. https://doi.org/10.18668/NG.2025.07.07
6. Demin, V., Zhumabekova, A., Zhurov, V., Belomestny, D., & Kainazarov, A. (2025). Study and rationale of tectonic fault crossing technology parameters by the mine face of a preparatory mine excavation. Acta Montanistica Slovaca , 30(2). https://doi.org/10.46544/AMS.v30i2.11
7. Снігур, В. Г. (2022). Методологічні принципи та рекомендації з розробки інноваційних технологій підтримки виробок, що повторно використовуються, на шахтах Західного Донбасу. Збірник Наукових Праць НГУ , (68), 67–80. https://doi.org/10.33271/crpnmu/68.067
8. Хоменко, О. Є., Кононенко, М. М., & Косенко, А. В. (2023). Аналітичні дослідження областей деформації масиву порід навколо очисних камер. Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва , (25), 56 – 66. https://doi.org/10.37101/ftpgv25.01.005
9. Хорольський, А. О., Виноградов, Ю. О., Косенко, А. В., & Чоботько, І. І. (2023). Ресурсозберігаючі способи кріплення гірничих виробок . Монографія. ПП «Ліра-ЛТД».
10. Bondarenko, V.I., Sheka, I.V., Khorolskyi, A.O., Salieiev, I.A., Kovalevska, I.A., & Stoliarska, O.V. (2025). Substantiation of rational parameters for composite support in mine workings. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu , (3), 58–64. https://doi.org/10.33271/nvngu/2025-1/030
11. Bondarenko, V.I., Kovalevska, I.A., Symanovych, H.A., Sachko, R.M., & Sheka, I.V. (2023). Integrated research into the stress-strain state anomalies, formed and developed in the mass under conditions of high advance velocities of stope faces. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science , 1254(1), 012062. https://doi.org/10.1088/1755- 1315/1254/1/012062
12. Bondarenko, V. I., Kovalevska, I. A., Malashkevych, D. S., Sachko, R. M., & Snihur, M. V. (2026). Geomechanical principles and specifics of modeling a complex method for de-stressing gas-dynamically active rock massif Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu , (1), 25–33 . https://doi.org/10.33271/nvngu/2026-1/025 .
13. Symanovych, H., Krasnyk, V., Odnovol, M., Snihur, M., & Sheka, I. (2025). Optimization of rational parameters for fastening and protection systems of mine workings in conditions of occurrence of unpredictable rock pressure manifestations. Mining of Mineral Deposits , 19(2), 107–120. https://doi.org/10.33271/mining19.02.107
14. Скіпочка, С. І., Сергієнко, В. М., Амелін, В. А., & Ситниченко, О. Ю. (2021). Геомеханічні ризики при підземному видобутку гіпсу. Геотехнічна механіка , (156), 88 – 99. https://doi.org/10.15407/geotm2021.156.088
15. Бондаренко, В. І., Ковалевська, І. А., Галков, Р. А., Мамайкін, О. Р., & Шека, І. В. (2025). Обґрунтування методів прогнозування раннього виявлення зон підвищених деформацій для забезпечення повторного використання гірничих виробок. Збірник Наукових Праць НГУ , (81), 7 – 17. https://doi.org/10.33271/crpnmu/81.007
16. Tsivka, Y. (2024). Determination of the type of arched carbon fiber reinforced fastening of the preparatory opening for the conditions of the «Dniprovska» mine in weakly metamorphized rocks. Technology audit and production reserves , 3(1 (77)), 35–40. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2024.306879
17. Шека, І. В., Пойманов, С. М., Демченко, Ю. І., Рухлова, Н. Ю., & Малова, О. К. (2024). Визначення раціонального перерізу композитного кріплення в умовах ШУ «Покровське». Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва , (26), 19 – 42. https://doi.org/10.37101/ftpgv26.01.002
18. Qin, Q., Guan, W., Zhang, X., He, M., & Jia, H. (2026). Geomechanics model test research on mechanical mechanism of the self-formed roadway by bilateral roof-cutting technology. Results in Engineering , 108988. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2026.108988 .
19. Троханяк, В. І., & Богдан, Ю. О. (2015). Застосування методу кінцевих елементів при побудові сітки в ANSYS Meshing для CFD моделей. Вісник Приазовського державного технічного університету. Серія: Технічні науки , 2(30), 181-189.
20. Шека І.В. (2022). Методика проведення обчислювального експерименту з обґрунтування взаємодії композитного кріплення з гірським масивом. Всеукраїнська науково-практична on-line конференція здобувачів вищої освіти і молодих учених «Геотехнології гірництва та промислова екологія» , 26 травня 2022 р.: тези доп. – Житомир, 2022. – С. 200
21. Бондаренко, В. І., Ковалевська, І. А., Руських, В. В., Гайдай, О.А., Пойманов, С.М. & Філіппов, І. В. (2026). Спосіб комбінованого кріплення підготовчої виробки (Патент України № 162420). Бюлетень № 12. Опубл. 25.03.26 р.
22. Руських, В.В., Гайдай, О.А., Філіппов, І.В. & Пойманов, С.М. (2025). Конструкція ресурсозберігаючої системи кріплення підготовчих виробок . Збірник наукових праць НГУ , (82). 55–64. https://doi.org/10.33271/crpnmu/82.055
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
All articles are published under the Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Authors retain copyright and grant the journal right of first publication.
Authors are permitted and encouraged to deposit the final published version of their article, or the Author's Accepted Manuscript (AAM), in institutional or subject-specific open-access repositories (including the university's own institutional repository, CORE, Zenodo, or Figshare), ensuring maximum visibility, accessibility, and impact of the publication.
