Обоснование проектных решений при строительстве горнотехнических сооружений в рамках конечно-элементной аппроксимации

Агафонов В.В., Борисов Б.Б.

Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС», Москва

Ключевые слова: горнотехнические конструкции, конечно-элементный анализ, аппроксимация, системы водообеспечения, шахтный водозабор, геомеханические модели, численное моделирование.

Аннотация. Субконцептуальными составляющими общепринятой концепции, которая заявляется в процессе проектирования объемно-планировочных, технологических и конструктивных решений различного рода подземных сооружений, к которым с определенной степенью специфики можно отнести и системы водообеспечения, которые в своей функциональной структуре имеют водозаборы шахтного типа и участок недр, где ведется их строительство, заявляются технологические платформы с соответствующим методологическим и методическим обеспечением. В основу обеспечения закладываются научно-методические принципы, проектные продукционные процедуры с обязательным проведением ряда изысканий инженерно-геологического плана, которые в комплексе позволяют реализовать блок-схему алгоритма численного моделирования геомеханических представлений в области шахтного водозабора. Параметры напряженно-деформированного состояния в количественной численной постановке проектируемого ствола системы водозабора в границах черновой и чистовой обделок рационально определять с использованием соответствующих процедур математического моделирования в объемах проектируемой системы, включающей обязательные конечные элементы «вмещающий скальный массив – несущие элементы и конструкции вертикального шахтного ствола водозабора» в рамках методологии конечно-элементного анализа с привлечением программно-ориентированного и сертифицированного в рамках РФ вычислительного комплекса ZSoil. Приоритет заявленного подхода позволяет нивелировать до приемлемого уровня проявления различного рода аварийных ситуаций как на стадии строительства, так и на стадии устойчивой эксплуатации.

Justification of design solutions in the construction of mining constructions within the framework of finite element approximation

Agafonov V.V., Borisov B.B.

National Research Technological University "MISIS", Moscow

Keywords: mining structures, finite element analysis, approximation, water supply systems, mine water intake, geomechanical models, numerical modeling.

Abstract. Subconceptual components of the generally accepted concept, which is stated in the process of designing spatial planning, technological and constructive solutions for various types of underground structures, which, with a certain degree of specificity, include water supply systems, which in their functional structure have mine-type water intakes and a subsurface area where they are being built, technological platforms with appropriate methodological and methodological support. The software is based on scientific and methodological principles, design production procedures with the mandatory conduct of a number of surveys of the engineering and geological plan, which together make it possible to implement a flowchart algorithm for numerical modeling of geomechanical representations in the field of mine water intake. The parameters of the stress-strain state in the quantitative numerical formulation of the projected shaft of the intake system within the boundaries of the roughing and finishing lining should be rationally determined using appropriate mathematical modeling procedures in the volumes of the projected system, which includes the mandatory final elements "enclosing rock mass – bearing elements and structures of the vertical shaft of the intake" within the framework of the methodology of finite element analysis involving software-oriented and the ZSoil computing complex certified within the framework of the Russian Federation. The priority of the stated approach makes it possible to level out the manifestations of various kinds of emergency situations both at the construction stage and at the stage of sustainable operation to an acceptable level.