Назад в библиотеку

О необходимости перехода к вероятностно-статистическим моделям при расчете крепей вертикальных шахтных стволов

Автор: А.А. Бородуля, А.Е. Янкин
Источник: Совершенствование технологии строительства шахт и подземных сооружений. Cборник трудов каф. СШиПС ГГФ ДонНТУ – Донецк, 2003. – 270 c.

Анализ состояния крепей различных стволов, выполненных в последнее время, подтвердил, что в большинстве случаев причина разрушений крепи кроется в несовершенстве расчетных схем. Исследователи применяют достаточно простые модели, в которых изучаемый параметр зависит от небольшого числа влияющих факторов, обычно одного-двух. Реальная же породная среда обладает значительной неоднородностью, а конфигурация и размеры выработок отличаются от моделируемых. Это приводит к тому, что первоначально несложные модели недостаточно хорошо описывают реальные объекты, что в свою очередь, вынуждает усложнять исходные модели. Однако, по мере усложнения задачи число влияющих факторов растет, и довольно быстро изучаемая модель усложняется настолько, что перестает поддаваться анализу.

Очевидно, искусство построения модели вертикального шахтного ствола состоит в том, чтобы из множества причин, обуславливающих реальное поведение объекта, отобрать наиболее весомые, выбрав их рациональное число таким образом, чтобы получить поддающуюся анализу математическую модель без ущерба ее адекватности. Сделать это в детерминированных рамках, где все предопределено и нет места случайности, невозможно для столь сложного объекта как породный массив, вмещающий выработку. Его статистическая природа может быть отражена только в моделях, допускающих помимо строгой взаимосвязи между входными и выходными переменными, возможность их случайных изменений, также подчиняющихся некоторой закономерности, но уже вероятностного характера.

Однако вероятностно-статистические модели в основном использованы для оценки работоспособности горизонтальных выработок. Это обусловлено более простым подходом к приведению различных исследуемых характеристик к стационарному процессу. Применительно к вертикальным выработкам аппарат вероятностных методов усложняется в связи со следующими особенностями: пересечение многослойного породного массива, нестационарное изменение нагрузок с глубиной и др.

На основании проведенного анализа работ по расчету крепи стволов можно сделать вывод: неполнота статистической модели, применяемой в этих работах для описания изменчивости расчетных параметров, не позволяет получать эффективные решения задач при проведении исследований. Таким образом, задача обоснования параметров монолитной бетонной крепи вертикальных шахтных стволов должна решаться лишь на основе перехода от детерминированных к вероятностным моделям.