Анализ подходов к прогнозу напряженно-деформированного состояния крепи вертикального ствола, пройденного в соляном массиве

Протосеня А.Г., Карасев М.А., Катеров А.М., Петрушин В.В.

Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург

Ключевые слова: крепь вертикального ствола, соляной массив, комбинированная крепь, моделирование длительных деформаций соляного массива, реология, численное моделирование.

Аннотация. В работе выполнен прогноз напряженно-деформированного состояния комбинированной крепи вертикального ствола, расположенного в соляном массиве на глубине до 1000 м. В рамках исследования проведен прогноз геомеханических процессов, в окрестности протяженного участка вертикального ствола с учетом периода эксплуатации вертикального ствола равным 50 лет. Выполнено сравнение напряженно-деформированного состояния комбинированной крепи, представленной в виде четырехслойной среды, где внешний слой – бетон, а три внутренних слоя, применяются для учета неоднородности чугунного тюбинга, с результатами, полученными при учете конструкции тюбинга в явной постановке. Результаты прогноза для четырехслойной среды выполнялось в плоской и объемной постановке, при учете конструкции прогноз выполнялся только в объемной постановке. Последний метод определения НДС тюбинговой крепи с учетом фактической ее геометрии позволит повысить достоверность прогноза напряженного состояния крепи, что в свою очередь благоприятно скажется на обосновании ее параметров. На основании полученных результатов и их сравнении в рамках работы выведены коэффициенты для перехода от прогноза напряженно-деформированного состояния крепи при плоском решении задачи, к результатам при решении объемной задачи. Полученные коэффициенты позволят сократить время расчета ожидаемого напряженно-деформированного состояния крепи, за счет решения плоской задачи и перехода к уточненным величинам.

Analysis of approaches to the prediction of the stress-strain state of the vertical shaft lining constructed in a salt massif

Protosenya A.G., Karasev M.A., Katerov A.M., Petrushin V.V.

Saint-Petersburg Mining University, Saint-Petersburg

Keywords: vertical shaft lining, salt massif, combined lining, modeling of long-term deformations of salt massif, rheology, numerical modeling.

Abstract. In the paper, we predict the stress-strain state of the combined vertical shaft lining located in the salt massif at a depth of up to 1000 m. As part of the study, a prediction of geomechanical processes in the area of the extended section of the vertical shaft, taking into account the period of operation of the vertical shaft equal to 50 years has been carried out. The stress-strain state of the combined support presented as a four-layer medium, where the outer layer is concrete and three inner layers are used to account for the heterogeneity of the cast-iron tubing, is compared with the results obtained when accounting for the tubing structure in the explicit formulation. The prediction results for the four-layer medium were performed in the flat and volumetric formulation; when considering the structure, the prediction was performed only in the volumetric formulation. The last method of defining deflection of tubing lining taking into account its actual geometry enables to increase reliability of forecasting stressed state of a support, which in its turn will have a positive effect on justification of its parameters. On the basis of the obtained results and their comparison in the framework of the work there were deduced factors for the transition from prediction of the stress-strain state of the lining in a flat solution of the problem, to the results in solving the volume problem. The obtained coefficients will reduce the time for calculating the expected stress-strain state of the lining, due to the solution of a flat problem and the transition to refined values.