Обоснование параметров крепления горных выработок с применением цифрового моделирования

1.

Диссертация на тему:
«Обоснование параметров крепления
горных выработок в угольных шахтах с
использованием цифровых технологий
моделирования геомеханических
процессов»
Научный руководитель
д.т.н., профессор Демин В.Ф.
Магистрант группы ГДМ-23-2
Рахматуллаев Р.Р.
Караганда 2025

2.

Актуальность исследования
Увеличение глубины
горных работ – повышение
рисков
Недостатки эмпирических
методов расчёта крепи
Необходимость цифрового
моделирования для
повышения безопасности и
снижения затрат
2

3.

Цель и задачи исследования
3
Обоснование параметров крепления горных выработок с
использованием
цифровых
технологий
моделирования
геомеханических процессов
•Обзор текущей
ситуации
расчётов
крепления на
шахтах
Анализ
Методы
•Анализ
существующих
методов
моделирования
•Выбор
программных
решений
Программно
е
обеспечени
е
Расчёты
•Расчёты по
нормативам и
цифровым
моделям
•Проведение
полевых
наблюдений
Полевые
наблюдения
Экономика
•Сравнение
результатов и
экономическая
оценка

4.

Обзор текущей ситуации расчётов крепления на шахтах
4
Практика на шахтах АО «Qarmet»:
▪ Основана на инструкциях 1991 и 2021 гг.
▪ Применяются эмпирические формулы и
номограммы
▪ Высокая зависимость от опыта исполнителя
▪ Не учитываются реальные геомеханические
условия
▪ Ограниченные возможности адаптации под
глубину и трещиноватость
Геологически
е данные
Номограммы
Коэффициенты
Ручной
расчёт

5.

Анализ существующих методов моделирования
5
Методы геомеханического моделирования
Аналитические
Численные
Экспериментальные
• Точны, но применимы
только при простых
условиях
• Универсальны,
подходят для сложных
моделей
• Требуют лабораторий
или полевых
наблюдений
Метод
Преимущества
Недостатки
МКЭ
Высокая
точность,
подходит для
сложных
геометрий
Требует
сложной сетки
МКР
Удобен для
динамики,
проще в
реализации
Менее гибок
для геометрии
МДЭ
Моделирует
разрушения и
обрушения
Высокая
вычислительная
нагрузка

6.

Выбор программных решений
Адаптация к условиям горных выработок
Критерии
выбора
Поддержка нелинейных свойств пород
Надёжность, точность, практика применения в горной
отрасли
Подтверждённая верификация и удобная визуализация
результатов
6

7.

Расчёты по нормативам и цифровым моделям
700
600
11
10,9
500
10,8
400
10,7
300
200
100
10,6
10,5
10,4
10,3
10,2
0
7

8.

Проведение полевых наблюдений
8
Вертикальная конвергенция,
МАК
0,25
0,248
0,405
0,249
0,248
0,247
0,246
0,244
Вертикальная конвергенция,
АНК
0,244
0,4
0,245
0,244
0,238
0,395
0,4
0,395
0,398
0,395
0,394
0,39
0,242
0,24
0,403
0,4
0,388
0,385
0,239
0,24
0,239
0,381
0,38
0,375
0,236
0,37
0,234
1
2
3
4
5
1
Расчет по нормативной документации
Расчет по цифровому моделированию
2
3
4
5

9.

Сравнение результатов и экономическая оценка
9
Расходы на крепление 1 п.м. штреков
нормативные данные vs цифровое моделирование
Наименование выработки
По нормативным
документам, тг
По цифровому
моделированию, тг
Разница, тг
Конвейерный штрек 273Д10-в
80414
77825
2589
3,22%
Газодренажный штрек 47К1-з
533 623
386990
146 633
27,48%

10.

10
Благодарю за
внимание!
Вопросы?