A A A Ц Ц Ц Ц

ШРИФТ:

Arial Times New Roman

ИНТЕРВАЛ:

х1 х1.5 х2

КЕРНИНГ:

Обычный Средний Большой

ИЗОБРАЖЕНИЯ:

Черно-белые Цветные
Для слабовидящих Обычная версия
научно-технический и производственный журнал
ISSN 2079–3332 (print)
ISSN 3034-6835 (online)
основан в 2001 году

Методология цифрового моделирования переходных процессов разрушения массива горных пород

Новости

Оригинальные статьи: 2026 г. № 3

Методология цифрового моделирования переходных процессов разрушения массива горных пород

DOI: 10.56195/20793332-2026-26-3-80-85

Читать в pdf С. С. Кубрин, И. Е. Шиповский
  1. ФГБУН «Институт проблем комплексного освоения недр имени академика Н. В. Мельникова» Российской академии наук, Москва, Российская Федерация
стр. 80-85, №3/2026
Аннотация:
Предложена методология цифрового моделирования переходных процессов разрушения массива горных пород, ориентированная на описание не только достижения предельного состояния, но и последующей пространственно-временной кинетики локализации, фрагментации и переноса разрушенной массы. Методологический каркас включает внутреннюю переменную стадии переходного разрушения F, обобщенный параметр воздействия, вызывающего разрушение Ψ, критическое значение параметра воздействия Ψс, нормированный параметр воздействия Ψ /Ψс, закон роста активной зоны и механизмы исчерпания энергетического или структурного ресурса. Показано, что физическое содержание параметра воздействия задается раздельно для газомеханических, гравитационно-сдвиговых и взрывных процессов, тогда как общей остается структура «параметр воздействия – критическое значение – рост – исчерпание». Для численной реализации рассмотрен модифицированный метод сглаженных частиц, позволяющий сопровождать большие деформации, образование свободных поверхностей и фрагментацию без априорного задания геометрии разрушения. Сформулирована связь переменной F с деградацией жесткости, прочности и проницаемости; показана необходимость контроля условия Куранта, длины сглаживания, искусственной вязкости, контактных параметров и энергетического баланса. Отдельно рассмотрено сопряжение геомеханической модели с газовым балансом выемочного участка и сквозным расчетом взрывного воздействия. Методология предназначена для сценарной оценки выбросоопасности, устойчивости массива и последствий динамического воздействия при разработке твердых полезных ископаемых.
Ключевые слова:
геомеханика, массив горных пород, переходное разрушение, цифровое моделирование, внутренняя переменная, активная зона, метод сглаженных частиц, газовыделение, метаноперенос, взрывное воздействие
Для цитирования:
Кубрин С.С., Шиповский И.Е. Методология цифрового моделирования переходных процессов разрушения массива горных пород. Маркшейдерия и недропользование. 2026; 26 (3): 80-85. https://doi.org/10.56195/20793332-202626-3-80-85.
Информация об авторах:
  1. Сергей Сергеевич Кубрин – д-р техн. наук, профессор, главный научный сотрудник, заведующий лабораторией горнотехнологических рисков при освоении газоносных угольных и рудных месторождений, ученый секретарь Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Институт проблем комплексного освоения недр имени академика Н. В. Мельникова» Российской академии наук, г. Москва, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript.
  2. Иван Евгеньевич Шиповский – канд. техн. наук, старший научный сотрудник лаборатории многофазных процессов в массивах горных пород при разработке месторождений Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Институт проблем комплексного освоения недр имени академика Н. В. Мельникова» Российской академии наук, Москва, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript.
Список литературы:
  1. 1. Lin Q., Cao R., Meng J. Recent Advances in Rock Mass Engineering. Applied Sciences. 2025; 15 (23): 12752. https://doi.org/10.3390/app152312752.
  2. 2. Xie S., Li J., Wang S., et al. An experimental investigation on the dynamic shear characteristics of wet joints. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2025; 194: 106193. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2025.106193.
  3. 3. Lin Q., Zhang S., Lin H., et al. Failure behavior of jointed rock masses containing a circular hole under compressive-shear load: Insights from DIC technique. Theoretical and Applied Fracture Mechanics. 2025; 139: 105089. https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2025.105089.
  4. 4. Ma Q., Liu X., Tan Y., et al. Experimental study of loading system stiffness effects on mechanical characteristics and kinetic energy calculation of coal specimens. Rock Mechanics and Rock Engineering. 2024; 57: 9941-9957. https://doi.org/10.1007/s00603-024-04054-7.
  5. 5. Xue H., Wang Y., Yang W., et al. Experimental and numerical study of damage evolution and fracture characteristics of three-layer composite rocks under dynamic loading. Applied Sciences. 2025; 15: 10369. https://doi.org/10.3390/app151910369.
  6. 6. Tang Q., Xie W., Jing S., et al. Experimental and numerical investigation on the mechanical behavior of rock-like material with complex discrete joints. Rock Mechanics and Rock Engineering. 2024; 57: 4493-4511. https://doi.org/10.1007/s00603-024-03784-y.
  7. 7. Fu Q., Yang J., Gao Y., et al. Combined blasting for protection of gob-side roadway with thick and hard roof. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2024; 16: 3165-3180. https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2023.11.027.
  8. 8. Lama R. D., Bodziony J. Management of outburst in underground coal mines. International Journal of Coal Geology. 1998; 35 (1-4): 83-115. https://doi.org/10.1016/S0166-5162(97)00037-2.
  9. 9. Paterson L. A model for outbursts in coal. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts. 1986; 23 (4):327-332. https://doi.org/10.1016/0148-9062(86)90644-3.
  10. 10. Otuonye F., Sheng J. A numerical simulation of gas flow during coal/gas outbursts. Geotechnical and Geological Engineering. 1994; 12: 15-34. https://doi.org/10.1007/BF00425934.
  11. 11. Odintsev V. N. Sudden outburst of coal and gas - failure of natural coal as a solution of methane in a solid substance. Journal of Mining Science. 1997; 33 (6): 508-516. https://doi.org/10.1007/BF02765629.
  12. 12. Valliappan S., Zhang W. H. Role of gas energy during coal outbursts. International Journal for Numerical Methods in Engineering. 1999; 44 (7):875-895.
  13. 13. Xu T., Tang C. A., Yang T. H., et al. Numerical investigation of coal and gas outbursts in underground collieries. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2006; 43 (6): 905-919. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2006.01.001.
  14. 14. Wold M. B., Connell L. D., Choi S. K. The role of spatial variability in coal seam parameters on gas outburst behaviour during coal mining. International Journal of Coal Geology. 2008; 75 (1): 1-14. https://doi.org/10.1016/j.coal.2008.01.006.
  15. 15. Lee E. L., Tarver C. M. Phenomenological model of shock initiation in heterogeneous explosives. Physics of Fluids. 1980; 23 (12): 2362-2372. https://doi.org/10.1063/1.862940.
  16. 16. Monaghan J. J. Smoothed particle hydrodynamics. Reports on Progress in Physics. 2005; 68 (8): 1703-1759. https://doi.org/10.1088/0034-4885/68/8/R01.
  17. 17. Малинникова О. Н., Трофимов В. А., Шиповский И. Е. Метод сглаженных частиц в моделировании разрушения и обрушения кровли выработки. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018; S49: 464-475. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2018-11-49-464-475. Malinnikova O. N., Trofimov V. A., Shipovskii I. E. Smoothed particle hydrodynamics in modeling failure and roof caving in a mine working. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2018; S49: 464–475. (In Russ.). https://doi.org/10.25018/0236-1493-2018-11-49-464-475.
  18. 18. Говорухин Ю. М., Кубрин С. С. О значениях коэффициентов аэродинамических сопротивлений трения горных выработок больших поперечных сечений. Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2024; 2: 425-439. Govorukhin Yu. M., Kubrin S. S. On the values of aerodynamic friction resistance coefficients for mine workings with large cross-sections. Izvestiya Tula State University. Earth Sciences. 2024; 2: 425-439. (In Russ.).
  19. 19. Говорухин Ю. М., Кубрин С. С. О проницаемости обрушенных и дезинтегрированных пород в выработанном пространстве выемочных участков при высокоинтенсивной отработке пластов угля. Вестник Научного центра ВостНИИ по промышленной и экологической безопасности. 2025; 1: 5-20. https://doi.org/10.25558/VOSTNII.2025.86.87.001. Govorukhin Yu. M., Kubrin S. S. On the permeability of caved and disintegrated rocks in the goaf of extraction panels during high-intensity coal seam mining. Bulletin of the Scientific Center of VostNII for Industrial and Environmental Safety. 2025; 1: 5-20. (In Russ.). https://doi.org/10.25558/ VOSTNII.2025.86.87.001.
  20. 20. Одинцев В. Н., Шиповский И. Е. Моделирование влияния взрывного воздействия на газодинамическое состояние пачки выбросоопасного угля. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2019; 4: 46-57. https://doi.org/10.15372/FTPRPI20190406. Odintsev V. N., Shipovskii I. E. Modeling the effect of blasting on the gas-dynamic state of an outburst-prone coal band. Fiziko-Tekhnicheskie Problemy Razrabotki Poleznykh Iskopaemykh. 2019; 4: 46-57. (In Russ.). https://doi.org/10.15372/FTPRPI20190406.

 

Золото России и СНГ

Новые материалы