Физическое моделирование взаимодействия породного массива с рамной крепью в условиях запредельного деформирования

1. Балов, С. В. Совершенствование элементов конструкции крепи, повышающих устойчивость горных выработок / С. В. Балов, С. В. Борщевский, Л. Н. Капран, С. А. Мельников // Известия ТулГУ. Науки о Земле. – Тула, 2025. – № 1. – С. 443-452.
2. Головин, К. А. Методы расчета рамных и сплошных крепей горных выработок / К. А. Головин, А. Б. Копылов, С. Л. Сушков, А. Д. Сушков // Известия ТулГУ. Технические науки. – Тула, 2024. – № 4. – С. 219-222.
3. Харисов, Т. Ф. Комплексная методика выбора параметров крепления подготовительно-нарезных выработок / Т. Ф. Харисов, Е. Л. Сосновская, А. Н. Авдеев, О. Д. Харисова // Известия ТулГУ. Науки о Земле. – Тула, 2024. – № 1. – С. 376-387.
4. Карасев, М. А. Напряженно-деформированное состояние системы крепь-массив вокруг камер РАО [Текст] / М. А. Карасев // Записки Горного института. – Санкт-Петербург, 2004. – Т. 156. – C. 60-62.
5. Zhang Q., Ren M., Duan K., Wang W., Gao Q., Hanxiang L. and other. Geo-mechanical model test on the collaborative bearing effect of rock-support system for deep tunnel in complicated rock strata. Tunnelling and underground space technology. 2019, vol. 91, pp. 103001. – DOI: 10.1016/j.tust.2019.103001.
6. Liu Y., Zheng P., Wang P. Multi-factors influence of anchorage force on surrounding rock under coupling effect of creep rock mass and bolt/cable. Geomatics, natural hazards and risk. 2021, vol. 12, no. 1, pp. 328-346. DOI: 10.1080/19475705.2021.187271.
7. Глушихин Ф. П., Кузнецов Г. Н., Шклярский М. В. и др. Моделирование в геомеханике / Ф. П. Глушихин, Г. Н. Кузнецов, М. В. Шклярский и др. – М.: Недра, 1991. – 239 с.
8. Леонов, А. А. Исследование деформирования моделей массива горных пород в контролируемом режиме / А. А. Леонов, В. Ф. Пунтус // Труды РАНИМИ: сб. науч. тр. – Донецк, 2026. – № 9 (47). – С. 162-181. – DOI: 10.24412/2519-2418-2026-947-162-181.
9. Кирничанский, Г. Т. Элементы теории деформирования и разрушения горных пород / Г. Т. Кирничанский – К.: Наукова думка, 1989. – 183 с.
10. Бабиюк, Г. В. Моделирование процесса деформирования армированного породного массива / Г. В. Бабиюк, А. А. Леонов. В. Ф. Пунтус // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. – Екатеринбург, 2009. – № 5. – С. 42-51.
11. Злотников, М. С. Некоторые особенности деформирования эквивалентных материалов / М. С. Злотников // ФТПРПИ. – 1992. – № 5. – С. 15-22.

Представленная статья посвящена разработке и экспериментальному обоснованию методики физического моделирования взаимодействия системы «крепь-массив» при исследовании процессов деформирования горных пород в сложном напряженно-деформированном состоянии. Рассматриваемая проблема является актуальной, поскольку повышение устойчивости горных выработок при увеличении глубины разработки месторождений непосредственно связано с совершенствованием методов исследования геомеханических процессов и обоснованием рациональных параметров крепления.
Авторами предложена методика моделирования на эквивалентных материалах, позволяющая воспроизводить работу рамной крепи как в податливом, так и в жестком режимах. Подробно описаны конструкция экспериментальной установки, подбор состава эквивалентного материала, условия обеспечения геометрического и механического подобия модели натурному объекту, а также методика проведения испытаний при объемном неравнокомпонентном нагружении. Особую ценность представляет комплексный подход к моделированию допредельного и запредельного деформирования массива, что позволяет исследовать процессы, затруднительные для непосредственного натурного наблюдения.
Научная новизна работы заключается в разработке и экспериментальном обосновании методики исследования совместного деформирования породного массива и рамной крепи с учетом различных режимов ее работы, а также в получении новых закономерностей изменения прочностных и деформационных характеристик системы «крепь-массив». Полученные результаты имеют практическое значение при выборе рациональных параметров рамной крепи и прогнозировании устойчивости горных выработок.
Статья отличается логичной структурой, последовательным изложением материала и достаточной степенью детализации экспериментальной методики. Представленные результаты сопровождаются необходимыми графическими материалами, физически обоснованной интерпретацией полученных зависимостей и сопоставлением с ранее опубликованными исследованиями. Выводы полностью соответствуют поставленной цели исследования и подтверждаются результатами выполненных экспериментов.
Вместе с тем работу можно улучшить. Представляется целесообразным более подробно осветить вопросы оценки погрешности экспериментальных измерений, привести количественный анализ воспроизводимости результатов испытаний для всех рассматриваемых вариантов моделей, а также дополнить обсуждение сравнением разработанной методики с современными численными методами моделирования геомеханических процессов. Эти замечания носят рекомендательный характер и не снижают научной ценности исследования.
В целом статья представляет собой завершенную научно-исследовательскую работу, выполненную на высоком научно-методическом уровне. Полученные результаты обладают научной новизной, теоретической и практической значимостью, а сама статья соответствует требованиям, предъявляемым к публикациям в научных журналах горнотехнического профиля. Таким образом, статья может быть рекомендована к публикации в сборнике научных трудов «Труды РАНИМИ».