Науковий вісник НГУ

Дослідження напружено-деформованого стану кріплення шахтного ствола в умовах тривалої експлуатації

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №2 2025

Останнє оновлення: 28 квітня 2025

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 1465

Authors:

В. П. Щокін, orcid.org/0000-0001-9709-1831, Криворізький національний університет, м. Кривий Ріг, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

В. В. Ткачук*, orcid.org/0000-0002-5879-5147, Криворізький національний університет, м. Кривий Ріг, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О. В. Аніськов, orcid.org/0000-0001-9605-2304, Криворізький національний університет, м. Кривий Ріг, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О. В. Кляцький, orcid.org/0009-0002-4814-0160, Криворізький національний університет, м. Кривий Ріг, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2025, (2): 079 - 087

https://doi.org/10.33271/nvngu/2025-2/079

Abstract:

Мета. Розробка методики оцінки та прогнозування напружено-деформованого стану кріплення шахтного ствола в умовах тривалої експлуатації для забезпечення його довгострокової стійкості й безпеки.

Методика. Дослідження виконувалось із застосуванням комплексного підходу, що включав вимірювання природного імпульсного електромагнітного поля Землі (ПІЕМПЗ) у діапазонах 2‒7 та 7‒50 кГц, статистичний аналіз із використанням коефіцієнта кореляції Пірсона та t-критерію Стьюдента. Моніторинг проводився на 117 ярусах шахтного ствола з різним кроком вимірювання та застосуванням трьох антен для реєстрації сигналів у різних просторових координатах.

Результати. Виявлено сильний кореляційний зв’язок між номером ярусу та інтенсивністю сигналу в обох частотних діапазонах (коефіцієнти кореляції 0.989 та 0.993), що підтверджено статистично значущими результатами t-критерію Стьюдента. Встановлені зони підвищеного напруження на ярусах 70‒90 та 96‒117, де спостерігалось значне зростання інтенсивності сигналів, що свідчить про потенційні ризики деформації кріплення.

Наукова новизна. Уперше запропоновано комплексний підхід до оцінки напружено-деформованого стану шахтного ствола з використанням частотно-просторового аналізу сигналів ПІЕМПЗ, що дозволяє виявляти не лише зони підвищеного напруження, але й ділянки потенційного водонасичення конструкцій.

Практична значимість. Розроблена методика забезпечує неруйнівний контроль стану кріплення шахтного ствола без проведення бурових робіт, що знижує експлуатаційні витрати та підвищує безпеку підземних робіт. Результати досліджень дозволяють своєчасно планувати ремонтні роботи й запобігати аварійним ситуаціям, забезпечуючи стабільну експлуатацію шахтних стволів.

Ключові слова: напружено-деформований стан, кріплення шахтного ствола, гірничий тиск

References.

1. Chistyakov, E. P., Chistyakov, D. E., Fedorenko, O. I., & Mileiko, T. V. (2015). Instructions on the safe conduct of mining operations in American deposits and underground construction sites of Kryvbas. National Research and Development Institute of Mining Engineering of the State Higher Educational Institution “KNU”. Retrieved from https://nigri.dp.ua/wp-content/uploads/2024/12/zaznachennya-shhodo-bezpechnogo-vedennya-girnychyh-robit.pdf

2. Paul, A., Kumar, N., & Singh, A. (2018). Design of support system and stability evaluation for underground workings of Gare Palma Coal Mine – A case study. Modelling, Measurement and Control C, 78, 303-315.  https://doi.org/10.18280/mmc_c.780304

3. Huang, W., & Wang, Z. (2021). Mechanical performance evolution and size determination of strip coal pillars with an account of thermo-mechanical coupling in underground coal gasification. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 142. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2021.104755

4. Moghaddam, R., Belardo, D., Piscsalko, G., & Likins, G. (2019). Quality control of drilled foundations for base cleanliness, concrete integrity, and geometry. ASTM Special Technical Publication. https://doi.org/10.1520/STP161120170198

5. Hoła, J., Schabowicz, K., & Sadowski, L. (2016). Evaluation of adhesion of concrete screed to mine shaft wall by means of nondestructive acoustic methods. Archives of Mining Sciences, 61(4), 803-818.

6. Kazlouski, J., Zhuravkov, M., & Bogdan, S. (2022). Study of sylvinite heterogeneous creep characteristics and their influence on shaft stability. The Mechanical Behavior of Salt X (1^st ed.). CRC Press. https://doi.org/10.1201/9781003295808-48

7. Bakum, Z., & Tkachuk, V. (2014). Mining engineers training in context of innovative system of Ukraine. Metallurgical and Mining Industry, 6(5), 29-34.

8. Shchokin, V., & Tkachuk, V. (2014). Automatization of agglomerative production on the base of application of Neuro-Fuzzy controlling systems of the bottom level. Metallurgical and Mining Industry, 6(6), 32-39.

9. Demir, S. (2023). Numerical investigation of the effects of ground motion characteristics on the seismic behavior of liquefiable soil. Periodica Polytechnica Civil Engineering, 67(1), 24-35. https://doi.org/10.3311/PPci.19683

10.      Cai, M. (2013). Principles of rock support in burst-prone ground. Tunnelling and Underground Space Technology, 36, 46-56. https://doi.org/10.1016/j.tust.2013.02.003

11.      Fang, X., Zhang, F., Shi, Z., Liang, M., & Song, Y. (2022). Research and Application of Multi-Mode Joint Monitoring System for Shaft Wall Deformation. Sensors, 22(17), 6551. https://doi.org/10.3390/s22176551

12.      Bröker, K., & Ma, X. (2022). Estimating the least principal stress in a granitic rock mass: Systematic mini-frac tests and elaborated pressure transient analysis. Rock Mechanics and Rock Engineering, 55, 1931-1954. https://doi.org/10.1007/s00603-021-02743-1

13.      Kaiser, P. K., & Cai, M. (2012). Design of rock support system under rockburst condition. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 4(3), 215-227. https://doi.org/10.3724/SP.J.1235.2012.00215

14.      Mohanty, S., & Vandergrift, T. (2012). Long term stability evaluation of an old underground gas storage cavern using unique numerical methods. Tunnelling and Underground Space Technology, 30, 145-154. https://doi.org/10.1016/j.tust.2012.02.015

15.      Li, C., Yang, D., Xie, H., Ren, L., & Wang, J. (2023). Size effect of fracture characteristics for anisotropic quasi-brittle geomaterials. International Journal of Mining Science and Technology, 33(2), 201-213. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2022.11.004

16.      Wang, P., Zhang, N., Kan, J., Xie, Z., Wei, Q., & Yao, W. (2020). Fiber Bragg Grating Monitoring of Full-bolt Axial Force of the Bolt in the Deep Strong Mining Roadway. Sensors, 20(15), 4242. https://doi.org/10.3390/s20154242

17.      OʼBrien, D., Osborne, J. A., Perez-Duenas, E., Cunningham, R., & Li, Z. (2023). Automated crack classification for the CERN underground tunnel infrastructure using deep learning. Tunnelling and Underground Space Technology, 131, 104668. https://doi.org/10.1016/j.tust.2022.104668

18.      Zhang, C., Zhu, H., Shi, B., & Liu, L. (2014). Theoretical investigation of interaction between a rectangular plate and fractional viscoelastic foundation. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 6(4), 373-379. https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2014.04.007

19.      Zhu, X., Chen, Y., Zhang, P., Liu, H., Yang, G., Li, J., & Qiu, M. (2024). Development of multi-sensors fusion monitoring system for shaft wall deformation. Measurement Science and Technology, 35(8), 086203. https://doi.org/10.1088/1361-6501/ad4622

20.      Huang, M. Q., Ninić, J., & Zhang, Q. B. (2021). BIM, machine learning and computer vision techniques in underground construction: Current status and future perspectives. Tunnelling and Underground Space Technology, 108. https://doi.org/10.1016/j.tust.2020.103677

21.      Sdvyzhkova, O., Babets, D., & Smirnov, A. (2014). Rock state assessment at initial stage of longwall mining in terms of poor rocks of Western Donbass. Progressive Technologies of Coal, Coalbed Methane, and Ores Mining, 65-70. https://doi.org/10.1201/b17547-12

22.      Stupnik, M., & Kalinichenko, V. (2012). Parameters of shear zone and methods of their conditions control at underground mining of steep-dipping iron ore deposits in Kryvyi Rig basin. Geomechanical Processes During Underground Mining, 15-25. https://doi.org/10.1201/b13157-4

23.      Shashenko, O. M., Hapieiev, S. M., Solodiankin, O. V., Holov­ko,  Y. M., Ivanova, H. P., & Solodiankina, O. A. (2021). Prediction of disasters caused by unforeseen influence of natural and technogenic factors on the stability of objects. In Ukrainian Mining Forum 2021: Proceedings of the International Scientific and Technical Conference, 298-308. Retrieved from http://irbis-nbuv.gov.ua/cgi-bin/irbis_nbuv/cgiirbis_64.exe?C21COM=2&I21DBN=UJRN&P21DBN=UJRN&IMAGE_FILE_DOWNLOAD=1&Image_file_name=PDF/Nvngu_2019_1_6.pdf

24.      Bondarenko, V., Kovalevska, I., Symanovych, H., Sachko, R., & Sheka, I. (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). https://doi.org/10.1088/1755-1315/1254/1/012062

25.      Khomenko, O., & Kononenko, M. (2019). Geo-energetics of Ukrainian crystalline shield. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (3), 12-21. https://doi.org/10.29202/nvngu/2019-3/3

26.      Hrinov, V., & Khorolskyi, A. (2018). Improving the process of coal extraction based on the parameter optimization of mining equipment. E3S Web of Conferences, 60, Article 00017. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20186000017

• < Попередня
• Наступна >