Введение
Глава 1. Научные подходы к эффективной оценке негативных видов техногенных проявлений на угольных шахтах 18
1.1. Анализ российской нормативно-методической базы по контролю и предупреждению геодинамических явлений как фактора инициатора воспламенений рудничных газов на угольных шахтах 24
1.2. Методология структурного анализа и теоретические предпосылки установления закономерностей механического поведения и разрушения углепородного массива 30
1.3. Энергетические и фрикционные источники воспламенения МВС при разрушении углепородного массива 48
1.4. Анализ приемов прогноза и подавления взрывного горения рудничных газов на угольных шахтах 56
Выводы по главе 1 64
Глава 2. Моделирование фрикционного воспламенения рудничных газов в горных выработках угольных шахт 66
2.1. Разработка модели фрикционного взаимодействия частей горных пород в одномерной постановке нестационарной задачи теплопроводности 66
2.2. Разработка модели фрикционного взаимодействия частей горных пород в двумерной постановке связанной задачи нестационарной теплопроводности и упругости 71
2.3. Аналитическая оценка воспламенения метано- и пылевоздушных смесей фрикционными искрами 80
2.4. Оценка устойчивости, сходимости и точности решения задач нестационарной теплопроводности и упругости при контактном взаимодействии тел 82
2.5. К оценке критериев воспламенения метано- и пылевоздушных смесей93
Выводы по главе 2 96
Глава 3. Методические основы анализа деформирования углепородного массива сложного строения 99
3.1. Конечно-элементная модель деформирования горного массива 99
3.2. Физико-механическая модель и механические характеристики горных пород 106
3.3. Реологическая модель угля и вмещающих пород 121
3.4. Кинетика накопления повреждений и длительная прочность горных пород 127
3.5. Методические аспекты реализации метода конечных элементов при решении задач геомеханики в условиях кратковременных нагружений, ползучести и накопления повреждений в углепородном массиве 134
3.6. К оценке точности алгоритмов метода конечных элементов при решении задач геомеханики 144
Выводы по главе 3 164
Глава 4. Анализ условий реализации параметров фрикционных воспламенений рудничных газов в горных выработках угольных шахт 167
4.1. Оценка условий воспламенения метановоздушной смеси взрывчатой концентрации фрикционными искрами 167
4.2. Исследование изменения температуры поверхностей контакта частей горных пород в результате их фрикционного взаимодействия в одномерной постановке нестационарной задачи теплопроводности 175
4.3. Исследование изменения температуры поверхностей контакта частей горных пород в результате их ударного фрикционного взаимодействия в двумерной постановке нестационарной задачи теплопроводности и упругости 183
Выводы по главе 4 197
Глава 5. Исследования предельных состояний и характера разрушения углепородного массива сложного строения вокруг очистных выработок как фактора зарождения вспышек пыле- и метановоздушных смесей 200
5.1. Расчетные схемы и условия нагружений в задачах оценки напряженного состояния массива пород у обнажений и выработок 201
5.2. Методические аспекты моделирования массива пород и зон обрушений у очистных выработок 213
5.3. Исследование напряженного состояния массива пород в окрестности подготовительных выработок и очистных забоев 216
5.4. Моделирование накопления повреждений и анализ разрушения углепородного массива при движении очистного забоя 232
5.5. Моделирование накопления повреждений и анализ разрушения углепородного массива в окрестности подготовительных выработок 239
Выводы по главе 5 245
Глава 6. Экспериментально-теоретические исследования возгораний и взрывов пылеметановоздушных смесей в выработках угольных шахт 250
6.1. Шахтные наблюдения и зарисовки состояния массива горных пород, провоцирующие возгорания и взрывы пылеметановоздушных смесей в выработках угольных шахт 250
6.2. Экспериментально-теоретический анализ параметров воспламенения метановоздушной среды при трении породы о породу 263
6.3. Исследование возможности и причин воспламенения метановоздушных смесей вследствие электрических разрядов как результат деформирования и разрушения горных пород 292
Выводы по главе 6 317
Глава 7. Рекомендации по подавлению и локализации фрикционного и электродинамического воспламенения пылеметановоздушных смесей при разрушении горных пород в выработках угольных шахт 321
7.1. Методология предупреждения и активного подавления взрывного горения рудничных газов на угольных шахтах 321
7.2. Рекомендации по подавлению и локализации взрывного горения рудничных газов устройствами динамического автономного взрывоподавления 334
7.3. Комплекс мероприятий и мер по предупреждению, подавлению и локализации фрикционного и электродинамического воспламенения пылеметановоздушных смесей при разрушении горных пород в выработках угольных шахт 343
7.4. Оценка фрикционной опасности горных пород как следствие воспламенения метановоздушных смесей. Методические указания 357
Выводы по главе 7 363
Заключение 365
Список сокращений и условных обозначений 372
Список литературы 374
Приложение 398
