Анализ напряженно-деформированного состояния проблемных мест шахтного ствола рудника на основе компьютерного моделирования

The article presents the computer simulation results for the stress-strain state of the lining sections of the shaft No. 1 of mine 3 of JSC Belaruskali that were obtained using visual and instrumental investigation of the mine lining state. The loading parameters of the shaft take into account the specific feature of the lateral pressure calculation in the considered location. This means that the shaft intersects vertically rocks different in their physical and mechanical properties. Computer simulation of loading of the most problematic vertical mine shaft sections observed by the lining examination results was performed using the Static Structural component of the ANSYS Workbench engineering software package. Distribution diagrams of longitudinal normal, shear and von Mises equivalent stresses in the vertical mine shaft lining are obtained for the design and residual values of the cast-iron tubing thickness. A comparative analysis of the mine shaft residual bearing capacity for various parameters of the lining elements was carried out. Based on the computer simulation results, the conclusions were made on the bearing capacity of the shaft No. 1 of mine 3 of JSC Belaruskali and the recommendations for a further safe operation of the mine shaft were suggested.Представлены результаты компьютерного моделирования напряженно-деформированного состояния участков крепи ствола № 1 рудника 3 ОАО «Беларуськалий», выполненные на основе визуального и инструментального обследования состояния крепи. Параметры нагружения ствола шахты учитывают особенность расчета бокового давления на рассматриваемом участке, заключающуюся в пересечении вертикальной выработкой различных по своим физико-механическим свойствам горных пород. Компьютерное моделирование нагружения части ствола, в которой наблюдаются наиболее проблемные по результатам обследования крепи участки, выполнено с использованием компаненты Static Structural инженерного программного комплекса ANSYS Workbench методом конечных элементов. Получены диаграммы распределения продольных нормальных, сдвиговых и эквивалентных по Мизесу напряжений в крепи вертикального ствола шахты на самом проблемном участке для проектных и остаточных значений толщин чугунного тюбинга и затюбинговой бетонной крепи. Произведен сравнительный анализ остаточной несущей способности ствола шахты при различных параметрах крепи. На основании результатов компьютерного моделирования сделаны выводы о несущей способности ствола № 1 рудника 3 ОАО «Беларуськалий» и предложены рекомендации по дальнейшей безопасной эксплуатации ствола шахты

Технология устройства ледопородного ограждения при проходке шахтных стволов на примере объектов Петриковского ГОКа

Scientific-technical aspects of technology of use of the ice wall when shaft sinking in water-bearing rocks, using an example of objects under construction of the Petrikov mining and processing plant, are studied. The algorithm of process of freezing of the mountain massif is described. The method is developed of calculation of the main parameters of the ice barrier, based on classical scientific concepts in the field of geotechnology, geomechanics and mountain thermal physics, containing modified formulas of thickness and time of the ice wall formation. The high efficiency of the developed technique is confirmed by the results of the successful use of the obtained numerical values of the parameters of the fence in the implementation of the project of sinking shafts. It is shown the possibility of choosing a method of defrosting frozen rocks, based on the analysis of a real three-dimensional model of the ice barrier. The most important criterion for this choice is the uniformity of the thickness of the ice barrier along the circumference of the vertical cylinder. The conclusion is made about the high scientific and practical competence of Belarusian mine builders – scientists and specialists. The country has developed a reliable system of scientific and technical support for the technology of sinking vertical mine shafts using temporary ice fences. Effective methods of preliminary geological studies, calculation of parameters of ice-rock fences and freezing equipment, selection of technology of work have been created. The necessary material and technical base for fast and high-quality performance of all complex of works on a construction of mine trunks in the special way is created.Изучены научно-технические аспекты технологии использования ледопородного ограждения при проходке шахтных стволов в водоносных горных породах на примере объектов строящегося Петриковского ГОКа. Описан алгоритм процесса замораживания горного массива. Разработана методика расчета основных параметров ледопородного ограждения, основанная на классических научных представлениях в области геотехнологии, геомеханики и горной теплофизики, содержащая модифицированные формулы толщины и времени образования ледопородной стенки. Высокая эффективность разработанной методики подтверждается результатами успешного использования полученных численных значений параметров ограждения при реализации проекта проходки стволов. Показана возможность выбора способа размораживания мерзлых пород на основе анализа реальной трехмерной модели ледопородного ограждения. Важнейшим критерием такого выбора является равномерность толщины ледопородного ограждения по окружности вертикального ствола. Сделан вывод о достигнутой высокой научной и практической компетенции белорусских шахтостроителей – ученых и специалистов. В стране разработана надежная система научно-технического обеспечения технологии проходки вертикальных шахтных стволов с использованием временных ледопородных ограждений. Созданы эффективные методики проведения предварительных геологических исследований, расчета параметров ледопородных ограждений и замораживающего оборудования, выбора технологии проведения работ. Сформирована необходимая материально-техническая база для быстрого и качественного выполнения всего комплекса работ по сооружению шахтных стволов специальным способом