Гибридная модель больших деформаций при динамическом воздействии на угольные пласты

Аннотация

Представлен гибридный метод моделирования, объединяющий метод сглаженных частиц (SPH) и метод конечных элементов (FEM) для исследования динамических геомеханических процессов: взрывного разрушения, газодинамических выбросов и гравитационных смещений. Показана эффективность модели при моделировании больших деформаций геосреды и анализе возбуждения энергетического состояния газонасыщенных угольных пластов. Выделены два этапа разрушения: динамическое разрушение под воздействием волн напряжения и квазистатическое – под воздействием десорбированных газов и детонационных продуктов. Учитывается влияние горизонтальной составляющей напряжения на эффективность взрывов. Внедрена концепция брахистохроны – кривой быстрейшего спуска, – численно самоорганизующейся при моделировании гравитационных сдвигов без априорного задания концентраторов. Модель позволяет прогнозировать потенциальные поверхности обрушения, устойчивость склонов карьеров и хвостохранилищ, а также оптимизировать параметры взрывных работ. Приведены результаты численного моделирования, обсуждены практические рекомендации по оптимизации буровзрывных работ. Работа подтверждена верификацией и может применяться в инженерной практике.