Вестник Кольского научного центра РАН. 2010, №3.

корректировка модели блока (изменение граничных условий, уточнение контактов рудного тела, моделирование неоднородностей); 4) по мере необходимости (не реже одного раза в два года) - проведение измерений напряжений натурными методами и учет результатов этих измерений при задании граничных условий. Все работы по моделированию и анализу НДС проводятся в среде компьютерного приложения Sigma3D, включающего в себя три крупных блока: блок подготовки исходных данных, блок решения задачи МКЭ, блок дополнительной обработки и визуализации результатов расчетов (рис. 3). О сновные этапы моделирования массива горны х пород и его напряженно- деформированно го состояния JJ X П О S ■ m о н о I— П о с X. о СШ Подготовка базы данных исходной геологической и горнотехнической информации Формирование конечно­ элементной модели массива горных пород Формирование граничных условий в силах или перемещениях Расчет напряженно- деформированного состояния МГП методом конечных элементов________ Обработка и визуализация результатов моделирования НДС Геологическая информация: •основные структурные нарушения •контакты рудных тел •рельеф дневной поверхности Горнотехническая информация: •фактические и проектируемые очистные пространства •фактические и проектные выработки •навалы отработанной руды Источники: •Geotech3D •планы и разрезы горных работ в электронном виде или на бумажных носителях Автоматизированна я разбивка расчетной области на конечные элементы Полуавтоматизированная разбивка расчетной области в AUTOCADe с созданием файлов узловых координат для каждого сечения (SET) Задание типа породы (Е, v. у) элементам модели в интерактивном режиме Расчет узловых сил для граней расчетной области с учетом закона их изменения от поверхности к дну модели Интерполяция узловых перемещений для граней расчетной области, являющейся частью глобальной модели с рассчитанным полем напряжений и деформаций Формирование уплотненной матрицы и генерация списка связей между узлами Решение системы уравнений итерационным методом Зейделя Построение изолиний различных компонент напряжений и деформаций Отрисовка векторов или площадок в центрах тяжести элементов Отображение категорий удароопасности выработок Рис. 3. Блок-схема программного комплекса Sigma3D Для удобства пользователя вместе с разработанной моделью поставляется набор подложек с геологической и технологической информацией. Приложение Sigma3D позволяет: • создавать новые расчетные варианты - редактировать геометрию отбитых пространств, уточнять положение контактов рудных тел, вводить элементы для моделирования неоднородностей второго и третьего порядков, нарушенных зон. Эти процедуры можно выполнить путем задания любому элементу в зависимости от типа породы определенного модуля упругости, коэффициента Пуассона и объемного веса; изменения местоположения отдельных узлов расчетной схемы; • производить перерасчет напряженно-деформированного состояния; • выполнять анализ результатов - в качестве выходной информации могут выдаваться главные компоненты напряжений и деформаций в виде карт изолиний или их векторного распределения, а также категории выработок в буквенном отображении или как карты изолиний. Одним из существенных преимуществ созданного программного продукта является привязка расчетной модели к рудничным координатам как на этапе редактирования, так и на этапе анализа результатов. Сечения модели дополняются привычными для горного инженера разрезами (вкрест и по простиранию рудного тела, а также планами основных рабочих горизонтов). Такие подложки могут корректироваться по мере надобности. В итоге пользователь получает картину распределения напряжений на определенной высотной отметке или выбранном разрезе с нанесением на нее фактически пройденных и проектных выработок, сетки разрезов и магистралей, контактов рудных тел (рис. 4а). 16