Прогноз и предотвращение динамических явлений на пологих пластах при гидравлической добыче угля

Ивченко, Федор Павлович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Прогноз и предотвращение динамических явлений на пологих пластах при гидравлической добыче угля
ВАК РФ 25.00.20, Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации по теме "Прогноз и предотвращение динамических явлений на пологих пластах при гидравлической добыче угля"

На правах рукописи

ИВЧЕНКО Федор Павлович

ПРОГНОЗ И ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ НА ПОЛОГИХ ПЛАСТАХ ПРИ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ДОБЫЧЕ УГЛЯ

Специальность 25.00.20 — Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2004

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии «Государственный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела — Межотраслевой научный центр В НИМИ»

Научный руководитель - кандидат технических наук

Фил инков Анатолий Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Громов Юрий Викторович

кандидат технических наук, доцент

Антонов Александр Александрович

Ведущая организация - Сибирский государственный

индустриальный университет (СибГИУ)

Защита диссертации состоится 18 ноября 2004 г. в 10 ч 00 мин на заседании Диссертационного совета Д.002.108.01 при Федеральном государственном унитарном предприятии «Государственный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела - Межотраслевой научный центр ВНИМИ»

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан_октября 2004 г.

В. М. Шик

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Основным требованием эффективной разработки угольных пластов является обеспечение минимальных затрат на их извлечение и снижение потерь угля в недрах при высоком уровне безопасного ведения горных работ.

Гидравлическая добыча угля короткими очистными забоями отвечает предъявляемым требованиям. Она является одной из прогрессивных, безопасных, экологически чистых и высокопроизводительных технологий, получившей развитие и успешное применение в Кузнецком угольном бассейне.

При данной технологии отбойка угля осуществляется струей воды высокого давления. Управление процессом гидроотбойки производится дистанционно без присутствия рабочих в очистном забое. Обрушение пород кровли в выработанном пространстве регулируется подзавальными целиками угля (ножками). Линия фронта ведения очистных работ представляет собой форму уступа, размер которого равен ширине выемочного столба. Изменение ширины уступа и его местоположение существенным образом оказывают влияние на формирование опорного давления по линии фронта ведения очистных работ, на характер и величину его проявления как в очистном забое отрабатываемого выемочного столба, так и в передовых выемочных выработках.

Наивысшие технико-экономические показатели работы добычных участков были достигнуты в первые годы применения гидродобычи, когда глубины разработки были незначительны и проявления горного давления не оказывали существенного влияния на условия безопасного и эффективного ведения горных работ. При переходе на большую глубину разработки начало проявляться повышенное горное давление в динамической форме. Это привело к нарушению технологических процессов ведения очистных и подготовительных работ. И, как следствие, произошло снижение технико-экономических показателей и сокращение объемов добычи угля данным способом.

Негативное влияние увеличивающейся глубины разработки, практическая неуправляемость горным давлением, отсутствие надлежащего контроля напряженно-деформированного состояния массива горных пород потребовало разработку комплекса мер по прогнозу и предотвращению динамических явлений в условиях гидродобычи. Поэтому исследования, направленные на усовершенствование гидравлического способа выемки угля короткими очистными забоями при отработке пологих пластов угля, склонных к горным ударам, являются актуальными.

В основу диссертации положены результаты исследований, выполненных при непосредственном участии автора в соответствии с тематическими планами научно-исследовательских работ ВНИМИ по темам: 0239016000 -«Разработка технических требований и составление рекомендаций по созданию и с о в е р ш безопа хникии техно-

логии ведения горных работ на удароопасных угольных пластах, одновременно склонных к горным ударам и выбросам» (№ гос. регистрации 01860048993, 1989 г); 0292096000 - «Разработка и внедрение рекомендаций по выбору эффективных параметров отработки угольных пластов, опасных и угрожаемых по горным ударам, гидравлическим способом на шахтах «Инская» и «Юбилейная» НПО «Прокопьевскгидроуголь» (№ гос. регистрации 01880013010, 1989 г.); 0292591000 - «Разработка новых технических и технологических решений, направленных на повышение безопасности и эффективности отработки пластов, склонных к горным ударам, короткими очистными забоями с гидравлической выемкой угля, и оказание технической помощи при их внедрении» (№гос. регистрации 01900003193, 1991 г.).

Цель работы заключается в обосновании и разработке методики прогноза напряженного состояния угля и способа предотвращения опасных форм проявления горного давления на пологих пластах, склонных к горным ударам, в условиях гидравлической выемки угля короткими очистными забоями.

Основная идея работы заключается в изменении параметров системы разработки (ширины выемочного столба и ширины выемочной заходки) в соответствии с данными текущего прогноза напряженного состояния угольного пласта в процессе ведения горных работ.

Задачи исследований:

1. Изучить закономерности изменения напряженного состояния массива угля и характер динамического проявления горного давления на пластах пологого залегания при гидравлическом способе их разработки короткими очистными забоями.

2. Разработать методику комплексной оценки напряженного состояния выемочных столбов на различных этапах их отработки.

3. Разработать безопасный и эффективный способ ведения горных работ при гидравлической выемке угля короткими забоями, исключающий проявления повышенного горного давления в опасной форме.

4. Провести опытно-промышленную проверку комплекса мер по обеспечению безопасного и эффективного способа ведения горных работ при гидравлической выемке угля короткими очистными забоями на пологих пластах, склонных к горным ударам.

Методика исследований включала научное обобщение и анализ опыта применения гидравлической выемки угля короткими очистными забоями, научных публикаций и результатов исследований по безопасному и эффективному ведению горных работ, аналитические, шахтные геомеханические и геофизические исследования напряженного состояния массива горных пород.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Предотвращение опасных форм проявления горного давления на пологих удароопасных' Пластах при'гидравлическом способе выемки угля

короткими очистными забоями достигается изменением параметров системы разработки (ширины выемочного столба и ширины выемочной заход-ки), оптимальные размеры которых должны определяться с учетом изменения геомеханической обстановки.

2. Условием безопасного ведения горных работ в передовых выработках является выполнение требования при определении параметров системы разработки, при котором линейный размер упругого деформирования угля по ширине выемочного столба, расположенного на границе с выработанным пространством, должен составлять 40 %.

3. Исключение условий хрупкого разрушения угля и предотвращение предельно допустимых нагрузок на пласт достигается периодическим обрушением пород кровли над выработанным пространством отрабатываемого выемочного столба за счет отработки заходок с переменной шириной, оптимальный размер которых зависит от величины опорной нагрузки в уступе.

4. Надежный прогноз проявления повышенного горного давления при гидродобыче угля короткими очистными забоями должен включать определение действующих на выемочные столбы опорных нагрузок расчетным методом, выявление участков повышенной концентрации напряжений по изменению амплитуды наведенного электромагнитного поля и уточнение их степени удароопасности по выходу буровой мелочи.

Научная новизна работы:

1. Установлена зависимость характера проявления горного давления от геомеханических и горно-технических условий ведения горных работ.

2. Разработана методика проведения комплексного прогноза напряженного состояния угольного пласта, включающая математическое моделирование характера изменения опорного давления в процессе ведения горных работ, проведение в шахтных условиях геофизических исследований амплитуды наведенного электромагнитного поля с целью выявления участков повышенной концентрации напряжений в выемочных столбах и последующим уточнением их категории удароопасности по выходу буровой мелочи.

3. Установлены критерии определения параметров системы разработки (ширины выемочного столба и ширины выемочной заходки) с учетом уда-роопасности при гидравлическом способе выемки угля короткими очистными забоями.

4. Разработан безопасный и эффективный способ ведения горных работ, исключающий проведение дополнительных мероприятий по предотвращению опасных форм проявления горного давления в условиях гидродобычи.

до 15,7 %), внедрением разработанных технологических решений по безопасной и эффективной отработке пластов угля гидравлическим способом на шахте «Инская» ООО «Беловоуголь». При разработке рекомендаций по определению параметров системы разработки, включенных в проектную документацию, на пластах Полысаевский-2 и Несложный было добыто 45 тыс. тонн угля. Опасных проявлений горного давления в динамической форме при этом не происходило.

Личный вклад автора выражается:

- в постановке задач, организации и проведении многолетних шахтных исследований на гидрошахтах Кузнецкого угольного бассейна (с 1986 г.) по проблеме прогноза и предотвращения динамических явлений при отработке пологих пластов угля, склонных к горным ударам;

- в установлении закономерностей динамических форм проявления горного давления и в обосновании способа их предотвращения при гидравлической выемке угля короткими очистными забоями;

- в создании методики проведения оперативной оценки напряженного состояния угля в условиях гидродобычи;

- в разработке безопасного и эффективного способа ведения горных работ при гидравлической выемке угля короткими очистными забоями с учетом удароопасности пластов;

- в проведении опытно-промышленной проверки разработанного автором комплекса мероприятий.

Практическая ценность работы заключается в разработке безопасного и эффективного способа ведения горных работ при гидравлической выемке угля короткими очистными забоями и разработке методики оценки напряженного состояния массива угля, позволяющей прогнозировать возможный характер проявления опорного давления и проводить оперативный контроль изменения напряженного состояния выемочных столбов.

Реализация работы. Результаты исследований и опытно-промышленной проверки технологических решений использованы при разработке рекомендаций по повышению безопасной и эффективной отработке пластов угля короткими очистными забоями на шахте «Инская» 0 0 0 «Беловоуголь».

1996-1997 гг.), по геомеханике в горном деле (Екатеринбург, 2000 г.); по энергетической безопасности России, новые подходы к развитию угольной промышленности (Кемерово, 2001 г.); на технических советах шахты «Ин-ская» ООО «Беловоуголь».

Публикации. По теме исследований опубликовано 12 печатных работ.

Структура и объем. Диссертационная работа изложена на 172 страницах. Состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы из 131 наименования, содержит 57 рисунков и 14 таблиц.

Автор выражает благодарность: канд. техн. наук А. А. Филинкову за научное руководство; проф., д-ру техн. наук И. М. Петухову, кандидатам техн. наук А. Н. Шабарову, В. С. Сидорову за методическую помощь при работе над диссертацией; А. П. Скакуну и работникам инженерно-технических служб шахт «Инская» и «Юбилейная» за помощь, оказанную при проведении экспериментальных исследований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Сведения о напряженно-деформированном состоянии массива горных пород необходимы для решения вопросов геомеханики. В. Д. Слесаревым, Г. Н. Кузнецовым, С. Г. Авершиным, И. М. Петуховым, А. Д. Турчаниновым и др. разработаны теоретические и методические основы экспериментального установления реального распределения напряжений в массиве горных пород. Это позволило разработать ряд технических и технологических решений, обеспечивающих безопасное ведение горных работ. Этому посвящены научные исследования К. А. Ардашева, А. А. Борисова, А. С. Бурчакова, Ф. Н. Воскобоева, Ю. В. Громова, С. Т. Кузнецова, Ю. М. Карташова, А. А. Орлова, М. А. Розенбаума, Г. Л. Фисенко, В. М. Шика и др.

Интенсификация ведения горных работ неизбежно связана с многообразием форм и характера проявления горного давления, среди которых горные удары считаются наиболее опасными и характеризуются внезапностью возникновения и большой разрушительной силой. Своевременное выявление потенциально удароопасных угольных пластов и проведение профилактических мероприятий на различных этапах ведения горных работ является одним из главных условий успешной борьбы с динамическими явлениями. Наибольший вклад во всестороннее изучение этих явлений принадлежит отечественным ученым С. Г. Авершину и И. М. Петухову.

Решению отдельных вопросов данной проблемы на угольных месторождениях посвящены научные исследования Б. Т. Акиньшина, А. А. Антонова, Я. А. Бича, Б. Ш. Винокура, П. В. Егорова, В. П. Кузнецова, Н. В. Кротова, Т. И. Лазаревич, А. М. Линькова, М. Г. Мустафина, А. П. Скакуна, В. А. Смирнова, А. А. Филинкова, А. Н. Шабарова и др.

Результаты исследований позволили объяснить природу и механизм горного удара, создать нормативно-методические документы, обосновать и сформулировать основные принципы безопасного ведения горных работ: установление склонности угольных пластов к горным ударам и степени их удароопасности; проведение региональных и локальных мероприятий; применение технологических и технических решений (специальный режим ведения очистных и подготовительных работ, дистанционное управление машинами и комбайнами, безлюдная выемка угля и т. д.).

Применение воды в качестве средства разрушения горных пород было обосновано В. С. Мучником при разработке нетрадиционной технологии добычи полезных ископаемых подземным способом - гидравлической выемки угля короткими очистными забоями.

ВНИИгидроуголь, ВНИМИ, ДонУГИ, ИГД им. А. А.Скочинского внесли огромный вклад в развитие и успешное применение технологии подземной разработки пластовых месторождений с гидравлической выемкой угля короткими очистными забоями. А. А. Атрушкевичу, Ф. П. Бублику, А. Е. Гонтову, А. Н. Златицкому, Г. И. Жабину, В. Г. Иванушкину, А. П. Колесникову, В. С. Крылову, В. С. Мучнику, Б. П. Одинокову, А. В. Солдатенко, Б. А. Теодоровичу, В. Н. Фрянову принадлежит большая заслуга в решении вопросов безопасного и эффективного ведения горных работ на гидрошахтах Кузнецкого угольного бассейна.

При гидравлическом способе выемки угля короткими очистными забоями после вскрытия пласта осуществляют проходку выработок (/—/), оконтуривающих выемочный участок (рис. 1). Они необходимы для проветривания и проведения параллельных выемочных выработок 5, разделяющих выемочный участок на выемочные столбы 6, а также для ведения очистных работ. Очистные работы заключаются в последовательной отработке заходок объемной прямоугольной формы А. Ее сторонами являются мощность угольного пласта т, расстояния между выемочными выработками Ь и циклами подвигания очистного забоя ат. Выемка угля в заходке подразделяется на гидроотбойку угля, разрушение его на мелкие фракции и смыв из очистного забоя в выработку для дальнейшей транспортировки. Транспортирование пульпы (угольно-водяной массы) по выработкам происходит самотеком. При определении ширины выемочного столба Ь исходят из условий упругого деформирования угля и обеспечения им защиты передовой выработки от опасных проявлений повышенного горного давления. Ширина выемочной заходки аллх зависит от эффективной длины струи гидромонитора с, длины заходки Ь и от размера поперечного сечения ножки подзавального целика угля d, необходимого для поддержания пород кровли и предотвращения их преждевременного обрушения в процессе отработки заходки. Практикой ведения горных работ допускается изменение размеров ширины выемочного столба и заходки. Но, как правило, это происходит без достаточного обоснования и учета изменения напряженно-деформированного состояния угольного пласта.

Рис. I. Схема системы разработки гидравлической выемки угля короткими очистными забоями

5 в А а1 Л т с 1.1

Условные обозначения:

- вентиляционный штрек;

- параллельный штрек;

- аккумулирующий штрек;

- разрезная выработка;

5 - передовые выработки; т

- выемочный столб;

- заходка;

л - ширина заходки; а

-длина заходки ( ширина выемочного столба)"

- высота заходки ( мощность угольного пласта);

- эффективная дальность струи гидромонитора;

- поддерживающий целик (ножка);

- гидромонитор;

- направление отработки выемочного столба;

- падение пласта

Узел А Ь

и \

Рис. 2. Распределение опорной нагрузки по ширине выемочного сточба

Напряжение а, третьего уровня 3 соответствует состоянию нетронутого массива, при котором V из прогнозных скважин не превышает номинального значения, т. е. а, = уН,, МПа, и V < 2 кг/м. Второй уровень 2 отражает величину напряжения, начиная с которой дальнейший рост проявления повышенного горного давления сопровождается увеличением выхода буровой мелочи т. е. о, > 1,6 ас<к (МПа) и У> 2 кг/м. Величина напряжения первого уровня / является границей области удароопасного состояния угля, которая характеризуется напряжениями

На графиках наглядно отражено изменение размера области упругого деформирования по ширине выемочного столба - расстояние между максимумами опорного давления. На глубине 200 м диапазон его процентного отношения к ширине выемочного столба составляет 64-42 %, а при Н= 500 м он изменяется с 49 до 14 %. Прогнозная оценка аналитических расчетов напряженного состояния по предполагаемому выходу буровой мелочи на глубине 200 м и в различном диапазоне ширины выработанного пространства указывает на отсутствие динамической опасности в выемочном столбе шириной 8 м. Безопасные условия напряженного состояния выемочного столба шириной 10 м на глубине 500 м соответствуют только при ширине выработанного пространства до 20 м.

Управление кровлей при гидравлической разработке пологих пластов угля короткими очистными забоями осуществляется поддерживающими целиками угля (ножками - с/, см. рис. 1). Они должны обеспечивать устой-

чивость к обрушению пород непосредственной кровли в процессе отработки заходки и плавное обрушение пород основной кровли в выработанном пространстве по мере отработки выемочных столбов. На практике размеры этих целиков (ножек) превышают их проектные значения.

Это способствует зависанию пород основной кровли в выработанном пространстве на больших площадях, увеличению опорного давления на выемочные столбы и в первую очередь на отрабатываемые заходки. «Обнажение» гидромонитором «сильно напряжённой» зоны пласта в отрабатываемой заходке, где является причиной динамических явлений (см. рис. 2,Н = 500 м, 2а = 100 м). Переход в условия одноосного сжатия в этой зоне является причиной динамического разрушения угля в форме толчков, выбросов и разрушения выемочных выработок, что неоднократно наблюдалось при отработке заходок.

Хрупкое разрушение выемочных столбов происходит не только в результате возрастания нагрузки, но и при быстром ее снятии. Оставление целиков (ножек) угля в выработанном пространстве способствует увеличению опорного давления на краевую часть пласта. Выемочные столбы переходят в предельно-напряженное состояние, устойчивость к разрушению обеспечивается их всесторонним сжатием. В результате обрушения консоли пород основной кровли нарушаются условия всестороннего сжатия. Возникает большая разница между главными нормальными напряжениями в зоне упруго-пластического деформирования угля. Происходит изменение напряженно-деформированного состояния угля со скоростью, превышающей значения скорости его пластического деформирования. Это приводит к хрупкому разрушению угля - динамическому проявлению опорного давления в опасной форме.

Анализ результатов ранее проведенных исследований и полученных автором позволяют сделать вывод о том, что в сложившихся геологических и горно-технических условиях разработки пластов пологого залегания короткими очистными забоями гидравлическим способом возможны технологические решения, способные предотвратить динамические проявления горного давления в опасной форме. Исключение условий действия предельно допустимых нагрузок на выемочные столбы и внезапного высвобождения сил горного давления позволит обеспечить безопасность и эффективность ведения горных работ. Уменьшение опорного давления на выемочные столбы может быть достигнуто за счет планомерного обрушения с меньшим шагом посадки пород основной кровли.

Устойчивое состояние пород кровли над отрабатываемой заходкой может быть достигнуто в результате увеличения скорости ее отработки. При резко переменном режиме ведения очистных работ процесс перераспределения напряжений в массиве горных пород носит скачкообразный характер. Близкое расположение максимума зоны опорного давления к краевой части пласта способствует расслоению, появлению разрывов и трещин в породах кровли. При этом происходит уменьшение размеров и степени влияния зоны опорного давления на массив и краевую часть пласта.

Увеличение скорости ведения очистных работ может быть достигнуто путем повышения энергоемкости гидромонитора или же снижения энергозатрат на отбойку угля. В первом случае необходимо увеличивать давление струи воды на выходе из гидромонитора, в том числе с использованием энергии тонких высоконапорных гидроструй (А. А. Атрушкевич), а во втором - использовать энергию горного давления для разрушения угля в за-ходке. Второй вариант является наиболее перспективным. В этом случае ширина выемочной заходки должна устанавливаться в зависимости от уровня напряженного состояния угля в очистном забое и изменяться по длине отрабатываемого выемочного столба. Это положение подтверждается проведенными исследованиями и практикой ведения горных работ.

Таким образом, предотвращение опасных форм проявления горного давления на пологих удароопасных пластах при гидравлическом способе-выемки угля короткими очистными забоями достигается изменением параметров системы разработки (ширины выемочного столба и ширины выемочной заходки), оптимальные размеры которых должны определяться с учетом изменения геомеханической обстановки.

Поддержание передовых выработок (5, см. рис.1) при гидродобыче угля является одним из главных вопросов безопасного ведения горных работ. В соответствии с требованиями «Методики выбора рациональных параметров технологических схем очистной выемки пологих угольных пластов гидрошахт Кузбасса» по ширине выемочного столба должна быть зона упругого деформирования, способная воспринимать дополнительные нагрузки в пределах упругости. Однако это противоречит требованиям Инструкции по горным ударам, согласно которой при отработке удароопасных пластов допускаются целики угля шириной не более 0,1/ (/ размер зоны влияния опорного давления). В случае превышения размера 0,1/ целики угля (выемочные столбы) должны приводиться в неудароопасное состояние путем применения тех или иных мероприятий. Например, бурение разгрузочных скважин для предварительного ослабления угля. Увеличение опорного давления, вызванное ведением очистных работ, в соответствии с Инструкцией по горным ударам должно привести к потере несущей способности целика (выемочного столба) и к исключению его хрупкого разрушения. Это, в свою очередь, противоречит выполнению требований безопасного ведения горных работ при гидродобыче угля короткими очистными забоями.

Согласно гипотезе И. М. Петухова, при горном ударе происходит выделение энергии из вмещающих горных пород - и угольного пласта -

Баланс энергии, выделяющийся при горном ударе, представляется равенством: . Наибольшая часть выделенной энергии расходуется на разрушение угля на куски - и придания им ки-иетической энергии для перемещения в выработанное пространство -Из оставшейся энергии часть поглощается боковыми породами - % и менее 10 % уходит на формирование сейсмических колебаний, необратимые перемещения в кровле и почве и измельчение уже разрушенного угля -

Проведение локальных мероприятий в условиях гидродобычи, направленное на предварительное ослабление угля в выемочных столбах, приводит лишь к перераспределению опорного давления в массиве горных пород, а не уменьшению его величины. Поэтому проведение локальных мероприятий лишь способствует увеличению составляющих правой части равенства баланса энергии (Жк, И^, Я^) за счет снижения затрат сил горного давления на его разрушение

Кроме того, выполнение требований Инструкции по горным ударам не исключает условия, при котором изменение напряженного состояния угля в выемочных столбах происходит со скоростью, превышающей максимально допустимую скорость его пластического деформирования, что является одним из условий проявления горного давления в опасной форме.

Бурение разгрузочных скважин большого диаметра на шахтах «Ин-ская» и «Юбилейная» показало, что после выполнения этих мероприятий не исключаются условия проявления горного давления в опасной форме.

Безопасное состояние выемочных столбов в условиях гидродобычи может быть достигнуто наличием «упругой зоны» по их ширине. Динамическое проявление повышенного горного давления, неоднократно наблюдавшееся при отработке пл. приводит к разделению выемочного столба на блоки и перемещению их в сторону выработки за счет «устойчивого деформирования» угля за максимумом несущей способности. При этом количество разрушенного угля с бортов выработок было незначительным.

Таким образом, при определении оптимальной ширины выемочного столба при гидравлической выемке угля короткими очистными забоями на пластах, склонных к горным ударам, должно выполняться условие, при котором в предельно напряженном состоянии находятся только его краевые части, а в средней части столба - состояние упругого деформирования.

Данное положение обосновано результатами многолетних исследований автора и согласуется с общепринятыми в горной практике гипотезами о причинах и механизме возникновения динамических явлений.

В Рекомендациях ВНИМИ по расчету целиков с учетом удароопасно-сти рассматривается несколько вариантов их определения в зависимости от режима их работы, например по допускаемой нагрузке. При этом ширина целика должна выбираться таким образом, чтобы действующая на него нагрузка Р с запасом кх не превышала величину максимальной несущей способности т. е. должен обеспечиваться режим его упругого деформирования: Рк„ < Рт. В результате формула определения ширины целика по допускаемой нагрузке принимает вид: где коэффициент учитывает наличие области упругого деформирования по ширине целика.

Отличительной особенностью гидравлического способа разработки пластов угля короткими очистными забоями является наличие передовых выработок. О различной степени проявления в них опорного давления свидетельствуют практика ведения горных работ и результаты исследований.

На рис. 3 представлены аналитические расчеты напряжений за максимумом опорного давления в краевой части пласта при 500 м глубине ведения горных работ Н = 500 м, изменяющейся ширине выработанного пространства 2а - от 20 до 100 м и прочности угля стсж = 9 МПа. Из приведенных графиков очевидно, что при достижении 40 м выработанного пространства и далее в краевой части пласта происходит увеличение размера зоны предельно напряженного состояния, в которой а-, > 3 асж. Результаты исследований проявления опорного давления в краевой части пласта позволили определить размер зоны ее наибольшего проявления равный 2х\ (см. рис. 3.).

О, МПа

Рис. 3. Распределение нагрузок в краевой части пласта с учетом изменения ширины выработанного пространства:

На основании результатов исследований влияния передовой горной выработки на изменение напряженного состояния в краевой части пласта установлено, что данное расстояние является минимально допус-

тимой величиной расположения максимума опорного давления со стороны передовой горной выработки (^1(2), рис. 4). Данное расположение горной выработки позволит исключить опасное проявление горного давления на момент ее проведения и свести к минимуму ее влияние на первоначальное распределение напряжений в краевой части пласта.

Выполнение данного а,МПа условия приведет к «содержанию» зоны упругого деформирования по ширине выемочного столба, способного воспринимать на себя проявление горного давления по величине, превышающее предельно допустимые значения.

На основании результатов исследований установлен коэффициент запаса к,

ДЛя определения размера ложения передовой выработки относительно крае-ширины выемочного столба вой части пласта:

по допускающей нагрузке 1,2 - эпюры распределения напряжений до и после проведе-при гидравлической выемке ния вырботаи

угля короткими очистными забоями, равный 2,8. При этом линейный размер зоны упругого деформирования по ширине выемочного столба составляет 40 %.

В качестве примера на рис. 5 приведены результаты аналитических исследований распределения опорного давления по ширине выемочного столба в соответствии с установленным коэффициентом к„ на глубине 200 и 500 м при ширине выработанного пространства 20 и 100 м, для пласта угля мощностью 2,5 м и крепостью 9 МПа. На глубине 200 м минимальные и максимальные значения ширины выемочного столба равны 4,9 и 7,7 м. Максимальные напряжения не достигают опасных величин. На глубине 300 м ширина выемочного столба увеличивается с 6,3 до 9,9 м. Проведенная оценка напряженного состояния краевой части пласта со стороны выработки по выходу буровой мелочи показывает на отсутствие удароопасности. На глубине 400 м ширина выемочного столба составляет 7,6-11,8 м. Безопасный уровень напряженного состояния выемочного столба сохраняется только до 60 м ширины выработанного пространства. На глубине 500 м ширина выемочного столба изменяется от 8,8 до 13,6 м. Отсутствие удароопасности в выемочном столбе сохраняется до 40 м ширины выработанного пространства.

Исходя из вышеизложенного следует, что условием безопасного ведения горных работ в передовых выработках является выполнение требования при определении параметров системы разработки, при котором линейный размер упругого деформирования угля по ширине выемочного столба, расположенного на границе с выработанным пространством, должен составлять 40 %.

Рис. 5.Определение оптимальных размеров ширины выемочного столба

Ведение подземных горных работ связано с перераспределением напряжений в горном массиве. В краевой части отрабатываемого пласта угля

происходит формирование опорного давления с участками различного напряженно-деформированного состояния угля. Одним из них является участок наибольшего влияния опорного давления 4(П/) (см. рис. 4). При гидравлической выемке угля линия фронта ведения очистных работ С содержит в себе элемент уступа (узел Б), размер которого равен ширине выемочного столба (рис. 6). При ведении очистных работ в уступе выемочный столб воспринимает опорные нагрузки с двух сторон. Каждый раз перед отработкой заходки, в уступе происходит формирование опорного давления от зависающих пород как по падению (2а), так и по простиранию (Ь, рис. 6).

На рис. 7 представлены результаты аналитических исследований напряженного состояния угля в уступе после отработки 10 и 40 м вы-

Рис. 6. Вид линии фронта ведения очистных работ при гидродобыче

емочного столба (Ь, см. рис. 6) на глубине 300 м залегания пласта мощностью 2,5 м и крепостью угля 11 МПа

Из результатов исследований (рис. 7) при принятом критериальном значении Су о ^ 3 ст,.ж следует, что при отработке выемочного столба происходит увеличение как предельно-напряженной зоны, так и максимальных значений напряжений в них (стшкс = 42 МПа при I = 10 ми стмакс =50 МПа при I = 40 м)

На практике ширина выемочной заходки должна определяться следующим образом Перед выемкой угля в заходке осуществляют бурение не менее трех скважин (рис. 8) Расстояние между скважинами х = 2,5—5 м и глубина бурения скважин /ске, м зависит от количества выбуриваемого штыба У■ Известно, что напряженно-деформированное состояние угольного пласта характеризуется повышенным выходом буровой мелочи, т. е. У>2 кг/м. Увеличение количества выхода штыба в диапазоне: 2 < V < 4 кг/м свидетельствует о том, что уголь находится под нагрузкой (а,, МПа) от 1.6 Стсж до 3 стсж.

Многочисленными исследованиями ВНИМИ установлено, что при бурении прогнозных скважин величина выхода буровой мелочи в количестве 4 кг/м и более является показателем перехода угля в удароопасное состояние, которому соответствуют напряжения При кг/м глубина буре-

ния должна быть не менее половины ширины выемочного столба, т. е. /скв ^ 0,5£рац. Бурение прекращается после получения максимума выхода штыба и его уменьшения на следующих двух метрах. В случае кг/м на двух по-

следовательных метрах скважины - бурение прекращается.

Оптимальная ширина выемочной заходки должна быть равна двойному расстоянию х, (см. рис. 8), т. е.

где х„ м - переменное расстояние от краевой части выемочного столба со стороны его ширины до места пересечения изолинией максимальных значений выхода буровой мелочи из скважин середины ширины выемочного столба при 2 < V < 4 или изолинией, соответствующей условной границе перехода угля в предельно напряженное состояние - У> 4.

Величина 2х, принята из условий исключения разрушения угля в динамической форме и эффективного использования энергии горного давления в процессе ведения очистных работ.

Результаты опытно-промышленных испытаний на шахтах «Инская» и «Юбилейная» показали, что гидравлическая выемка угля с переменной шириной заходок позволяет снизить как степень влияния опорного давления на передовые выемочные выработки, так и характер его проявления в динамической форме в очистном забое за счет уменьшения площади зависания пород кровли в выработанном пространстве, и влиять на их обрушение.

Таким образом, исключение условий хрупкого разрушения угля и предотвращение предельно допустимых нагрузок на пласт достигается периодическим обрушением пород кровли над выработанным пространством отрабатываемого выемочного столба за счет отработки заходок с переменной шириной, оптимальный размер которой зависит от величины опорной нагрузки в уступе.

На рис 9 показан характер изменения ширины выемочной заходки в процессе отработки выемочного столба на глубине 300 м при /,=10 м (а) и /,=40 м (б) Штриховая линия отражает положение изолинии максимальных

0,„ - 6 0 м «,, = 90«

Рис. 9. Определение оптимальной ширины выемочной заходки

* *' 18.00*7 i ~ изолиния напряжения <т, = 1,6 ас, |' '" ЛУЦП ~~ изолиния напряжения о, = 3 а£Ж

значений напряжений, а штрих-пунктирная линия - середину ширины выемочного столба Расстояние от места пересечения указанных линий до краевой части выемочного столба со стороны его ширины является исходным для определения оптимальной ширины выемочной заходки

Опытно-промышленная проверка гидравлического способа выемки угля короткими очистными забоями с переменной шириной заходок проведена при отработке пл Наддягилевского на шахте «Инская» ООО «Белово-уголь» в Кузнецком угольном бассейне На экспериментальном участке не было зафиксировано проявлений повышенного горного давления в опасной форме и при этом было достигнуто снижение потерь угля с 42,5 до 15,7 % При существовавшей ранее на шахте технологии ведения очистных работ для выполнения планируемого объема добычи угля за месяц потребовалось бы отработать еще один выемочный столб

Общеизвестно, что одним из главных условий успешной борьбы с динамическими явлениями на угольных пластах считается своевременное выявление потенциально опасных участков Изменение геомеханических условий ведения горных работ при гидродобыче угля короткими очистными забоями носит резко-переменный характер При этом возникает необходимость выполнения оперативного контроля напряженного состояния выемочных столбов

Традиционная оценка напряженного состояния по выходу буровой мелочи в условиях гидродобычи трудоемка. Геофизические методы более оперативны. Однако достоверность полученных результатов геофизических исследований зависит от правильно выбранного метода и параметров его измерений.

На основании результатов экспериментальных исследований установлено, что надежность прогноза удароопасности выемочных столбов в условиях гидродобычи может быть достигнута за счет проведения комплексной оценки их напряженного состояния различными методами. Этим требованиям отвечают аналитические исследования проявлений опорного давления в краевой части пласта, бесконтактный электромагнитный метод контроля напряженного состояния по изменению удельного электрического сопротивления (УЭС) и нормативный способ оценки напряженного состояния массива угля по выходу буровой мелочи.

По результатам аналитических исследований характера распределения опорного давления в выемочных столбах устанавливаются параметры проведения геофизических измерений с целью выявления участков повышенной концентрации напряжений. На выявленных участках уточняется категория удароопасности по выходу буровой мелочи.

Электромагнитный метод основан на оценке распределения удельного электрического сопротивления пород р в краевой части пласта. Он позволяет оперативно производить измерения амплитуды поля искусственного источника А, функционально связанной с удельным электрическим сопротивлением углей. Данный способ включает возбуждение в угольном пласте искусственного высокочастотного электромагнитного поля и измерение амплитуды его определенно направленных компонент на разных расстояниях /?, между приемником (ПА) и излучателем (ИА) Электромагнитный метод дает интегральную характеристику УЭС углей, расположенных в

объеме, ограниченном по оси наблюдений интервалом 0,4/? в середине измерительной установки и радиусом от оси (рис. 10). Глубина контроля (радиус измерений - зависит от выбора базы измерений На базе аппаратуры ИПЭШ (индикатор поля электромагнитный шахтный) возможно проведение измерений в следующих вариантах: профилирование, зондирование, профильное и многолучевое просвечивание.

В качестве основной модификации проведения шахтных геофизических измерений при поиске и контроле зон наибольшего влияния опорного давления рекомендуется использовать способ профилирования. Ориентация плоскостей антенн - параллельно оси выработки Измерительная

0 4R

Рис. 10. Схема измерительной установки

установка, состоящая из излучающей (ИА) и приемной (ПА) антенн, должна перемещаться вдоль выемочной выработки с постоянным шагом и установленной базой измерений. Профилирование производится, как минимум, на двух базах измерений. Минимальная и максимальная базы устанавливаются в зависимости от расположения максимумов опорного давления по ширине выемочного столба. Шаг перемещения установки составляет 2—4 м.

Электромагнитные измерения сопровождают все этапы последовательной отработки выемочных столбов. На каждом этапе ведения очистных работ производится оценка напряженного состояния геофизическим способом во всех трех выемочных выработках ближайших к выработанному пространству и, например, на вентиляционном штреке от выработанного пространства по простиранию до сопряжения с третьей выемочной выработкой. На основании принятого в горной практике представления о формировании напряженно-деформированного состояния зоны опорного давления (/, рис. 11) и результатов геофизических исследований установлен следующий характер изменения амплитуды наведенного электромагнитного поля в краевой части пласта на примере углей марки Г, Д (2, см. рис. 11):

- увеличение нагрузки на массив угля в пределах зоны упругого состояния начиная от границы начала зоны опорного давления, сопровождается незначительным ростом амплитуды;

- на участке наибольшего влияния сил горного давления в пределах упругого состояния происходит ее снижение до минимума в точке максимума зоны опорного давления;

- участок упругопластического состояния характеризуется значительным увеличением амплитуды, превышающей ее первоначальный рост.

Согласно представленной схеме одна и та же величина напряжения Ст/ характеризует различное напряженно-деформированное состояние пласта угля (//,к/), которым соответствуют значения А^^у (см. рис. 11).

По результатам измерений строятся графики для каждой базы измерений. На оси ординат откладываются расстояния точек измерений в выемочных выработках. На оси абсцисс — значения амплитуды или значения, приведенные к единому масштабу измерений.

По характеру изменения амплитуды наведенного электромагнитного поля на графиках выявляют участки, где происходит ее снижение на

50 % и более относительно значения, полученного вне зоны влияния очистных работ.

На выявленных участках в шахтных условиях осуществляют оценку напряженного состояния выемочных столбов по выходу буровой мелочи из скважин 0 43 мм. Длина прогнозных скважин при этом должна составлять не менее половины ширины выемочного столба. Критерием оценки ударо-опасного состояния выемочного столба является выход буровой мелочи в количестве 4 кг и более с одного метра.

Из вышеизложенного следует, что падежный прогноз проявления повышенного горного давления при гидродобыче угля короткими очистными забоями должен включать определение действующих на выемочные столбы опорных нагрузок расчетным методом, выявление участков повышенной концентрации напряжений по изменению амплитуды наведенного электромагнитного поля и уточнение их степени удароопасности по выходу буровой мелочи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-исследовательской работой, в которой содержится решение актуальной для угольной промышленности задачи по обеспечению безопасного и эффективного способа гидравлической выемки угля короткими очистными забоями на пологих пластах, склонных к горным ударам.

Основные научные и практические результаты исследований заключаются в следующем:

1. Существующая технология гидравлической выемки угля короткими очистными забоями не исключает условий проявления горного давления в опасной форме, так как параметры системы разработки в процессе ведения горных работ принимаются без учета изменения напряженного состояния отрабатываемого пласта.

2. Основные параметры системы разработки - ширина выемочного столба и ширина выемочной заходки - при гидравлической выемке угля должны быть переменными. Их размеры необходимо принимать с учетом формирования опорного давления в краевой части пласта по линии фронта ведения очистных работ.

3. Наличие зоны упругого деформирования угля по ширине выемочного столба является определяющим фактором безопасного состояния охраняемой им горной выработки. Установлено, что линейный размер этой зоны по ширине прилегающего к выработанному пространству выемочного столба должен составлять 40 %.

4. Установлено, что при отработке заходок с переменной шириной повышается устойчивость пород непосредственной кровли к обрушению за счет увеличения скорости их отработки и улучшаются условия поддержа-

ния передовых выработок путем снижения степени проявления горного давления в результате периодического обрушения пород кровли над выработанным пространством отрабатываемого выемочного столба.

5. Разработана методика проведения комплексного прогноза напряженного состояния выемочных столбов в условиях гидравлической выемки угля короткими очистными забоями, позволяющая оперативно и надежно выявлять участки повышенной концентрации напряжений и определять их степень опасности.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Управление геомеханическим состоянием массива горных пород. Справочное пособие / Под ред. Петухова И. М. - СПб.: ВНИМИ, 1994. - 259 с.

2. Ивченко Ф. П. Оценка применения гидравлического способа разработки удароопасных пластов на шахтах Кузбасса // Совершенствование способов разработки удароопасных месторождений: Сб. науч. тр. - Л.: ВНИМИ, 1986.-С. 22-24.

3. Ивченко Ф. П. Особенности проявления горного давления при гидродобыче на пластах пологого и наклонного залегания // Молодые ученые ВНИМИ - горному производству: Тез. докл. конф. - Л.: ВНИМИ, 1988.-С. 12.

4. Филинков А. А., Ивченко Ф. П. Динамические формы проявления горного давления при гидравлической выемке угля пологих угольных пластов и способы их предотвращения // Управление горным давлением и прогноз безопасных условий освоения угольных месторождений: Сб. науч. тр. -Л.: ВНИМИ, 1990.-С. 75-81.

5. Ивченко Ф. П., Филинков А. А. Определение основных параметров системы разработки при гидродобыче с учетом удароопасности угольных пластов // Свойства массива и управление его состоянием: Сб. науч. тр. - СПб.: ВНИМИ, 1991. - С. 63-66.

6. Ивченко Ф. П., Филинков А. А. Предотвращение опасных проявлений горного давления в динамической форме при гидравлической выемке угля короткими очистными забоями // Международный симпозиум по горным ударам и внезапным выбросам в шахтах: Реф. докл. - СПб.: ВНИМИ, 1994.-С.49.

7. Ивченко Ф. П. Разработка методики экспресс-оценки и контроля массива угля в условиях гидродобычи на основе геофизических измерений // Международный симпозиум по горным ударам и внезапным выбросам в шахтах: Реф. докл. - СПб.: ВНИМИ, 1994. - С. 29.

8. Ивченко Ф. П., Филинков А. А., Шемякин И. И. Технология безопасной и эффективной выемки угля гидравлическим способом на пластах, склонных к горным ударам // Международная конференция по эффек-

тивной и безопасной подземной добыче угля на базе современных достижений геомеханики: Доп. сб. - СПб.: ВНИМИ, 1996. - С. 102-109.

9. Ивченко Ф. П., Фил инков А. А., Шемякин И. И. Обеспечение безопасности горных работ при разработке удароопасных пластов гидравлическим способом // Международная конференция по проблемам геодинамической безопасности: Доп. сб. - СПб.: ВНИМИ, 1997. - С. 36-40.

10. Ивченко Ф. П., Филинков А. А. О причинах возникновения динамических явлений и их предотвращение на гидрошахтах Кузбасса // Международная конференция по геомеханике в горном деле: Сб. тез. докл. -Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2000. - С. 69-71.

11. Ивченко Ф. П. Об эффективной и безопасной отработке пластов угля гидравлическим способом // Тр. Международной научно-практической конференции: Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности. - Кемерово: Экспо-Сибирь, 2001. -С. 118-119.

12. Патент РФ № 1680989. Способ гидравлической выемки угля / Ивченко Ф. П., Петухов И. М., Филинков А. А., Шабаров А. Н., Пучковский В. В., Никитин В. В. Приоритет от 26.01.89, Опубл. 30.09.1991 в Б. И. № 36.

Печатный цех ВНИМИ. Зак. 4. Тираж 100. Объем 1,5 п. л.

Ш 9 9 2 А

РНБ Русский фонд

2005-4 16943

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Ивченко, Федор Павлович

Введение

Глава 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследований

1.1. Прогноз и предотвращение динамических явлений при подземной разработке пластовых месторождений

1.2. Гидравлический способ отработки угольных пластов короткими очистными забоями

1.3. Основные формы и особенности проявления горного давления при гидродобыче угля на пологих пластах

1.4. Решение вопросов безопасной и эффективной выемки угля короткими очистными забоями

1.5. Выводы, цель и задачи исследований

Глава 2. Методика проведения исследований

2.1. Геомеханические и геофизические исследования напряженного состояния массива горных пород

2.2. Аналитический расчет напряжений

2.3. Исследование эффективности ведения очистных работ

Глава 3. Исследования напряженного состояния массива горных пород

3.1. Результаты экспериментальных исследований

3.2. Результаты аналитических исследований Выводы по главе

Глава 4. Геомеханическое обоснование и разработка параметров безопасного и эффективного способа ведения горных работ

4.1. Геомеханическое обоснование безопасного и эффективного способа гидравлической выемки угля короткими очистными забоями 4.2. Разработка параметров технологического способа предотвращений динамических явлений

4.3. Геомеханическое обоснование прогноза напряженного состояния выемочных столбов

4.4. Разработка параметров оперативного контроля проявлений повышенного горного давления

Выводы по главе

Глава 5. Опытно - промышленная проверка параметров безопасного и эффективного ведения горных работ

5.1. Результаты опытно-промышленной проверки параметров способа гидравлической выемки угля короткими очистными забоями

5.2. Результаты опытно-промышленной проверки экспресс

- контроля напряженного состояния выемочных столбов 149 Выводы по главе

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Прогноз и предотвращение динамических явлений на пологих пластах при гидравлической добыче угля"

Одним из основных направлений социального развития России является увеличение национального дохода, рост производительности труда и эффективное использование сырьевой базы действующих горнодобывающих предприятий. Успешное решение намеченной программы связано с улучшением условий труда и обеспечением безопасности производства.

Увеличение глубины подземной разработки пластовых месторождений связано с ухудшением геологических и горнотехнических условий ведения очистных и подготовительных работ, изменением напряженного состояния массива горных пород и ростом количества пластов, склонных к горным ударам, ведение горных работ на которых сопровождается проявлением горного давления в опасной форме. Предотвращение этих явлений считается основным вопросом безопасности при подземной отработке удароопасных пластов.

Одним из применяемых способов подземной добычи угля является гидравлический. Гидравлическая добыча считается одной из прогрессивных, безопасных, экологически чистых и высокопроизводительных технологий. Развитие и успешное применение данного способа отработки полезного ископаемого осуществлено в Кузнецком угольном бассейне.

Наивысшие технико-экономические показатели работы добычных участков были достигнуты в первые годы применения гидродобычи. При увеличении глубины разработки стали возникать горнотехнические условия динамического проявления горного давления в опасной форме. Это привело к нарушению технологических процессов ведения очистных и подготовительных работ. И, как следствие, произошло снижение технико-экономических показателей и сокращение объемов данным способом.

Применение традиционных методов оценки напряженного состояния, мероприятий по предотвращению динамических явлений и способов расчета параметров системы разработки в этих условиях не дает эффективных результатов, так как они не учитывают в полном объеме особенностей гидравлического способа выемки угля - большую изрезанность массива угля выработками впереди фронта очистных работ; высокие скорости и переменный режим ведения очистных работ; зависание в выработанном пространстве пород основной кровли на больших площадях.

В основу диссертации положены результаты исследований выполненные при непосредственном участии автора в соответствии с тематическими планами научно-исследовательских работ ВНИМИ по темам: 0239016000 - «Разработка технических требований и составление рекомендаций по созданию и совершенствованию безопасной и эффективной техники и технологии ведения горных работ на удароопасных угольных пластах, одновременно склонных к горным ударам и выбросам (№ гос. регистрации 01860048993, 1989 г); 0292096000 - «Разработка и внедрение рекомендаций по выбору эффективных параметров отработки угольных пластов, опасных и угрожаемых по горным ударам, гидравлическим способом на ш.ш. «Инская» и «Юбилейная» НПО «Прокопьевскгидроуголь» (№ гос. регистрации 01880013010, 1989 г). 0292591000 - «Разработка новых технических и технологических решений, направленных на повышение безопасности и эффективности отработки пластов, склонных к горным ударам, короткими очистными забоями с гидравлической выемкой угля и оказание технической помощи при их внедрении» (№ гос. регистрации 01900003193, 1991 г).

Целью диссертационной работы является обоснование и разработка методики прогноза напряженного состояния угля и способа предотвращения опасных форм проявлений горного даления на пологих пластах, склонных к горным ударам, в условиях гидравлической выемки угля короткими очистными забоями

Основная идея работы заключается в изменении параметров системы разработки (ширины выемочного столба и ширины выемочной заходки) в соответствии с результатами текущего прогноза напряженного состояния угольного пласта в процессе ведения горных работ.

Проведение научно-исследовательских работ заключалось в обосновании и разработке методики комплексной оценки напряженного состояния выемочных столбов, позволяющей прогнозировать возможный характер проявления опорного давления и проводить оперативный контроль за его изменением в условиях гидродобычи, и технологического способа гидравлической выемки угля короткими очистными забоями, исключающего опасное проявление горного давления в динамической форме на пологих пластах угля, склонных к горным ударам.

Для достижения поставленной цели диссертационной работы проведен комплекс научных исследований, включающий обобщение и анализ применения гидравлического способа выемки угля короткими забоями на i пластах пологого залегания, научных публикаций и результатов ранее проведенных исследований при решении вопросов повышения безопасности и эффективности ведения очистных и подготовительных работ вышеуказанной технологии, инструментальные геомеханические и геофизические исследования напряженного состояния массива горных пород, аналитические исследования напряженного состояния выемочных столбов в условиях гидродобычи, разработку безопасного и эффективного способа ведения горных работ при гидравлической выемке угля с учетом удароопасности, опытно промышленную проверку разработанных технических и технологических решений.

Научные положения, защищаемые в диссертационной работе:

1. Предотвращение опасных форм проявления горного давления на пологих удароопасных пластах при гидравлическом способе выемки угля короткими очистными забоями достигается изменением параметров системы разработки (ширины выемочного столба и ширины выемочной заходки), оптимальные размеры которых должны определяться с учетом изменения геомеханической обстановки.

3. Исключение условий хрупкого разрушения угля и предотвращение предельно допустимых нагрузок на пласт достигается периодическим обрушением пород кровли над выработанным пространством отрабатываемого выемочного столба за счет отработки заходок с переменной шириной, оптимальный размер которой зависит от величины опорной нагрузки в уступе.

Научное значение и новизна работы заключается в том, что :

1. Установлена зависимость характера проявления горного давления от геомеханических и горнотехнических условий ведения горных работ.

2. Разработана методика проведения комплексного прогноза напряженного состояний угольного пласта, включая математическое моделирование характера изменения опрного давления в процессе ведения горных работ, проведение в шахтных условиях геофизических исследований амплитуды наведенного электромагнитного поля с целью выявления участков повышенной концентрации напряжений в выемочных столбах и последующим i уточнением их категории удароопасности по выходу буровой мелочи.

3. Установлены критерии определения параметров системы разработки (ширины выемочного столба и ширины выемочной заходки) с учетом удароопасности при гидравлическом способе выемки угля короткими очистными забоями.

Личный вклад автора выражается в:

- постановке задач, организации и проведении многолетних шахтных исследований на гидрошахтах Кузнецкого угольного бассейна (с 1986 г.) по проблеме прогноза и предотвращения динамических явлений при отработке пологих пластов угля, склонных к горным ударам;

- установлении закономерностей динамических форм проявления горного давления при гидравлической выемке угля короткими очистными забоями;

- обосновании и разработке способа оперативной оценки напряженного состояния массива угля в условиях гидродобычи;

- обосновании и разработке технологических решений по безопасной и эффективной гидравлической выемке угля короткими очистными забоями с учетом удароопасности пластов;

- проведении опытно-промышленного внедрения разработанных автором технологических решений.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований (изменение ширины выемочной заходки от 3 до 9м), положительными результатами проведенных шахтных исследований, внедрением разработанных технологических решений по безопасной и эффективной отработке пластов угля гидравлическим способом на «Шахте Инская» «ООО Беловоуголь» (достигнуто снижение потерь угля с 42.5% до 15.7%). Включение рекомендаций по определению параметров системы разработки в проектную документацию на отработку пластов Полысаевский-2 и Надцягилевского. В общей сложности было добыто 45 тыс. тонн угля. Проявлений горного давления в динамической форме не происходило.

Реализация работы. Результаты исследований и опытно-промышленной проверки технологических решений использованы при разработке рекомендаций по безопасной и эффективной отработке пластов угля короткими очистными забоями на «Шахте Инская» «ООО Беловоуголь».

Апробация работы. Основные результаты исследований и положения диссертации докладывались и получили одобрение на секции горных ударов и внезапных выбросов угля (породы) и газа Ученого Совета ВНИМИ (Ленинград, 1985-1990 гг., С.-Петербург, 1991 и 1992 гг.), на IV Республиканской конференции «Молодые ученые - научно-техническому прогрессу угольной промышленности» (Донецк, 1984 г.), на конференции молодых специалистов ВНИМИ (Ленинград, 1988 и 1990 гг.), на Международных симпозиуме и конференциях по: горным ударам и внезапным выбросам в шахтах (Санкт-Петербург, 1994г.); эффективной и безопасной подземной добыче угля на базе современных достижений геомеханики, проблемам геодинамической безопасности (Санкт-Петербург, 1996-97гг.), геомеханике в горном деле (Екатеринбург, 2000 г.); энергетической безопасности России, новые подходы к развитию угольной промышленности(Кемерово, 2001 г.); техническом совете шахты «Инская» ПО «Беловоуголь».

По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ.

Диссертационная работа изложена на 172 страницах машинописного текста. Состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка использованной литературы из 131 наименования, содержит 57 рисунков, 14 таблиц.

Заключение Диссертация по теме "Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика", Ивченко, Федор Павлович

Выводы по главе 5

Проведение горных работ на экспериментальных участках согласно разработанным техническим и технологическим решениям преследовало цель проверки соответствия их эффективному и безопасному ведению горных работ в условиях гидравлической выемки угля короткими очистными забоями на пластах пологого залегания.

Результаты опытно-промышленной проверки показали, что эффективное и безопасное ведение очистных и подготовительных работ зависит от правильно выбранных параметров системы разработки - ширины выемочного столба и ширины выемочной заходки.

Вышеуказанные параметры при гидродобыче угля короткими очистными забоями должны устанавливаться с учетом изменения напряженного состояния угля в краевой части пласта по линии фронта ведения очистных работ.

Существенную роль в процессе отбойки угля в заходке оказывает энергия, накопленная массивом горных пород и сконцентрированная в районе очистного забоя.

Использование сил горного давления при ведении очистных работ снижает технические энергозатраты, сокращает время отработки заходки и увеличивает коэффициент извлечения угля в ней.

Увеличение скорости отработки заходки положительно влияет на устойчивость пород кровли в очистном забое.

Полнота выемки угля в заходках способствует снижению величины и степени проявления опорного давления впереди фронта ведения очистных работ за счет периодического обрушения консоли пород кровли меньшей площади.

Бесконтактный электромагнитный способ позволяет осуществлять оперативный контроль напряженного состояния целиков угля и выявлять участки с аномальным отклонением значений амплитуды наведенного электромагнитного поля, на которых устанавливается степень опасного проявления повышенного горного давления нормативным способом - по выходу буровой мелочи из скважин 0 43 мм.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе содержится решение актуальной задачи по Диссертация является законченной научно-квалифицированной работой, в которой содержится решение актуальной для угольной промышленности задачи по обоснованию и разработке комплекса мер, направленных на обеспечение безопасного и эффективного способа ведения горных работ при гидравлической выемке угля короткими очистными забоями на пластах пологого залегания, склонных к горным ударам.

Основные научные и практические результаты исследований заключаются в следующем.

1. Существующая технология ведения горных работ с применением гидравлического способа выемки угля короткими очистными забоями не исключает условий опасного проявления динамических явлений, так как принимаемые на практике параметры системы разработки не учитывают изменения напряженного состояния массива пород в процессе ведения горных работ.

2. Установлено, что гидравлическая выемка угля короткими очистными забоями, когда параметры системы разработки- ширина выемочного столба и ширина выемочной заходки являются переменными величинами, позволяет исключть горнотехнические ситуации удароопасного состояния выемочного столба, граничащего с выработанным пространством, а в его выступающей части (в площади отрабатываемой заходки) происходит концентрация повышенных напряжений и накопление энергии горного давления, способных привести к хрупкому разрушению угля при динамическом проявлении опорного давления.

3. Установлено, что основным фактором, определяющим удароопасное состояние пласта в условиях гидравлической выемки угля короткими очистными забоями, является соотношение между размерами зоны упругого деформирования и шириной выемочного столба. При этом безопасные условия ведения горных работ имеют место, когда зона упругого деформирования угля по ширине выемочного столба, граничащего с выработанным пространством составляет 40 %.

4. Установлено, что предотвращение динамических явлений при гидродобыче угля на пластах пологого залегания, обеспечивается снижением степени опасного проявления горного давления в динамической форме в результате периодического обрушения пород кровли над выработанным пространством отрабатываемого выемочного столба за счет отработки заходок, ширина которых устанавливается каждый раз в зависимости от напряженного состояния выступаюшей части выемочного столба в выработанное пространство.

5. Установлено, что при отработке заходок, ширина которых является переменной величиной, повышается устойчивое состояние пород непосредственной кровли над очистным забоем за счет сокращения времени выемки угля и выполняются условия сохранения передовых выработок за счет преимущества упругого деформирования выемочного столба и безопасного проявления горного давления в динамической форме в очистном забое в результате исключения причин хрупкого разрушения угля.

6. Установлено, что повышение эффективности ведения очистных работ достигается за счет локализации зоны предельно-напряженного состояния в площади отрабатываемой заходки и использовании энергии горного давления этой зоны в процессе отбойки угля.

7. Установлено, что оперативный прогноз и выявление зон повышенного горного давления в условиях гидродобычи может быть достигнут на основе разработанной методики, включающей аналитический расчет напряженного состояния выемочных столбов, по результатам которых устанавливают параметры проведения геофизических измерений амплитуды наведенного электромагнитного поля искусственного источника и проведение оценки степени опасности возникновения динамических явлений нормативным способом на участках с аномальными отклонением значений амплитуды.

8. Вопрос определения размеров ширины выемочных столбов (целиков угля) с точки зрения поддержания и сохранения горных выработок и критериев оперативной оценки их удароопасного состояния требует дальнейшего проведения научных исследований в других горнотехнических условиях ведениях горных работ и при других способах добычи полезных ископаемых.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Ивченко, Федор Павлович, Санкт-Петербург

1. Авершин С.Г. Горные удары. -Углетехиздат. -М. 1955. -235 с.

2. Авершин С.Г. Горное давление в одиночных подземных выработках. -Фрунзе, 1976. -120 с.

3. Акиньшин Б.Т., Макаров Ю.Н., Мольский Е.В. Особенности разрушения многофазной среды при динамических явлениях // Тр. ВНИМИ, сб. 91 /- 1974. С. 213-218.

4. Ардашев К.А., Ахматов В.И., Катков Г.А. Методы и приборы для исследования проявлений горного давления. /Справочник. М., Недра, 1981. -128 с.

5. Ардашев К.А. Управление горным давлением при разработке тонких и средней мощности угольных пластов наклонного и крутого падения. -Кемерово, 1967. 148 с.

6. Антонов А.А., Проскуряков В.М., Куприянов А.С. и др. Оценка эффективности камуфлетного взрывания сейсмическим методом. Горн. Журн. -1981.-№3. С. 49-51.

7. Бич Я.А. Определение ударопасности угольных пластов //Тр. ВНИМИ, сб. 49/- 1962. С. 39-63.

8. Бич Я.А., Золотых С.С., Шванкин М.М. Разработка мощных пологих пластов, подверженных горным ударам. М., Недра, 1994. 175 с.

9. Борисов А.А. и др. Технология подземной разработки пластовых месторождений. М., Недра, 1972. 536 с.

10. Бублик Ф.П. Изучение устойчивости целиков и обнажений кровли в связи с разработкой пологих пластов Кузбасса короткими очистными забоями. Л.: Тр. ВНИМИ, 1967. С. 303 - 324.

11. Бурчаков А.С., Воробьев Б.М., Бобылев А.П. и др. Технология, механизация и автоматизация производственных процессов подземных разработок. М., Недра, 1968. 470 с.

12. Ворожищев А.И. Способ щелевой разгрузки контуровподготовительных и нарезных выработок от напряжений // Труды ВНИИгидроугля: сб. научных трудов / Новокузнецк.: 1986. - С. 32 - 35.

13. Воскобоев Ф.Н. Управление горным давлением при разработке тонких и средней мощности крутых пластов в сложных горно-геологических условиях. М.: ЦНИЭИуголь. 1974. - 84 с.

14. Временные методические указания по прогнозу степени удароопасности участков пластов угля геофизическими методами (для шахт Кузбасса). Прокопьевск, 1989. - 29 с.

15. Вылегжанин В.Н., Егоров П.В., Мурашов В.И. Структурные модели горного массива в механизме геомеханических процессов. Новосибирск: Наука. Сиб. отделение 1990. - 295 с.

16. Гарипов М.Ш., Солдатенко А.В., Рощин В.Д. Метод расчета комбинированных заходок по условиям управления кровлей без крепления // Совершенствование систем разработки пластов пологого падения: вып.З / -Новокузнецк.: 1969. С. 12 - 17.

17. Гарипов М.Ш., Солдатенко А.В. Исследование на моделях характера обрушения основной кровли при коротких очистных забоях в условиях гидромеханизации // Вопросы гидравлической добычи угля: вып.8 / -М.: Недра, 1968.- С. 25 30.

18. Гарипов М.Ш., Одиноков Б.П., Лигай JI.B. К вопросу определения оптимальных размеров заходки // Труды ВНИИгидроугля: вып.34 / -Новокузнецк.: 1975. С. 17-22.

19. Гмошинский В.Г. Горное давление на пологий угольный пласт в окрестности выработки. Уголь, 1957, № 6.

20. Горное давление, сдвижение горных пород и методика маркшейдерских работ. /Труды Вними, сб.64, Л., Наука, 1968. - 527 с.

21. Громов Ю.В. Совершенствование управления горным давлением при разработке мощных пологих пластов угля. Автореф. дисс. на соиск. уч. степ, докт. техн. наук в форме научного доклада. С-Пб., 1994. - 45 с (ВНИМИ).

22. Громов Ю.В., Бычков Ю.Н., Кругликов В.П. Управление горнымдавлением при разработке мощных пологих пластов угля. М.: Недра, 1985. -239 с.

23. Губин В.В. Классификация и перспективы некоторых схем безлюдной выемки угля // Труды ВНИИгидроугля и СМИ, вып. 1 / Новокузнецк.: 1962. -С. 58 -63.

24. Дахнов В.Н. Электрические и магнитные методы исследования скважин. М., Недра, 1981. 344 с.

25. Динник А.Н., Моргаевский А.Б., Савич Г.Н. Распределение напряжения вокруг подземных выработок. // Труды совещания по управлению горным давлением /- М., АН СССР, 1938.

26. Дрожин В.В., Фрянов В.Н. Исследования на моделях сдвижения горных пород при отработке пологих пластов короткими забоями// Совершенствование систем разработки пластов пологого падения: вып.З / -Новокузнецк.: 1969.- С. 28-32.

27. Зубков В.В. Разработка метода расчета границ защищенных зон при отработке свиты пластов. Автореф.дисс.канд.техн.наук,-Л., 1977.-16с (ВНИМИ)

28. Зубкова И.А. Разработка метода зон повышенного горного давления на основе решения пространственной задачи о распределении напряжений около очистных выработок. Автореф. дисс.канд.техн.наук,-Л., 1983. 18 с (ВНИМИ)

29. Златицкий А.Н. Об исследовании напряженного состояния выемочных столбов методом частичной разгрузки // Труды ВНИИгидроугля: вып.28/ -Новокузнецк.: 1973. С. 15 - 18.

30. Златицкий А.Н. Исследование напряженно-деформированного состояния выемочных столбов при системах разработки с короткими очистными забоями // Труды ВНИИгидроугля: вып.40/ -Новокузнецк.: 1977. -С. 3-8.

31. Златицкий А.Н., Одиноков Б.П., Матвеев В.Д., Крылов B.C. Механические свойства угольных пластов гидрошахт Кузбасса // Труды ВНИИгидроугля: вып.40 / -Новокузнецк.: 1977.- С. 16 20.

32. Златицкий А.Н. Установление оптимальной ширины выемочных столбов по фактору их напряженного состояния и производительности выемочной машины // Труды ВНИИгидроугля: вып.31 / -Новокузнецк.: 1974. -С. 3-8.

33. Златицкий А.Н. Исследование напряженно-деформированного состояния выемочных столбов при системах разработки с короткими очистными забоями // Труды ВНИИгидроугля: вып.40 / -Новокузнецк.: 1977. -С. 3-8.

34. Закономерность разрушения горных пород / Петухов И.М., Зорин А.Н., Кузнецов В.П. и др. Л.: ВНИМИ, 1988. (Публ. к открытию № 337).

35. Запрягаев А.П., Исаев А.В., Генкин В.А. и др. К прогнозу удароопасности пород по дискованию керна. Безопасность труда в промышленности, 1980, №7, С. 50 51.

36. Ивченко Ф.П. Особенности проявления горного давления при гидродобыче // Молодые ученые научно-технический прогресс в угольной промышленности: Тез. докл. IV республ. конф. - Донецк, 1984.

37. Ивченко Ф.П. Оценка применения гидравлического способа разработки удароопасных пластов на шахтах Кузбасса //Совершенствование способов разработки удароопасных месторождений: Сб. науч. тр. 144/ JL: ВНИМИ, 1986. - С. 22 - 24.

38. Ивченко Ф.П. Особенности проявления горного давления пригидродобыче на пластах пологого и наклонного залегания // Молодые ученые ВНИМИ горному производству: Тез. докл. конф./ - Д.: Вними, 1988. - С. 12.

39. Ивченко Ф.П., Филинков А.А. Определение основных параметров систем разработки при гидродобыче с учетом удароопасности угольных пластов // Свойства массива и управление его состоянием: Сб. науч. тр. / -Санкт-Петербург: Вними, 1991. С. 63 - 66.

40. Ивченко Ф.П., Филинков А.А. О причинах возникновения динамических явленний и их предотвращение на гидрошахтах Кузбасса // Международная конференция по геомеханике в горном деле: Сборник тезисов докладов. Екатеринбург, Россия, 2000. С. 69 - 71.

41. Инструкция по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих пласты, склонные к горным ударам. Санкт-Петербург., 1999, 100 с.

42. Исследование горного давления геофизическими методами. Под ред. Ю.В.Ризниченко, С.Д.Виноградова. М.: Наука, 1967, 214 с.

43. Каталог горных ударов на шахтах СССР(1965 1972 гг.) Л., ВНИМИ, 1973.- 184 с.

44. Каталог горных ударов на шахтах СССР(1973—1980 гг.) Л., ВНИМИ, 1981.- 82 с.

45. Карташов Ю.М. Разработка методов и технических средств исследования механических свойств горных пород для решения задач горной геомеханики : Дисс. на соиск. уч. степ. докт. техн. наук в форме научного доклада. Л., 1991. - 40 с (ВНИМИ).

46. Коденцов А .Я. Гидротехнология на шахтах. М.: Недра, 1984. - 320 с.

47. Кротов Н.В., Ивченко Ф.П. Гибкий анкер // Научнотехн. реф. сб., выпуск №4 / М., МУП СССР, 1988.

48. Кузнецов Г.Н. Механические свойства горных пород. М.: Углетехиздат. - 1947. - 179 с.

49. Кузнецов Г.Н., Ардашев К.А., Филатов Н.А. и др. Методы и средства решения задач горной геомеханики. М.: Недра, 1987. - 248 с.

50. Кузнецов Г.Н., Бублик Ф.П., Кузнецов С.Т. Прочность неоднородных междукамерных целиков // Труды ВНИМИ, сб. 45 / 1962. С. 230- 236.

51. Кузнецов С.Т., Бублик Ф.П., Иванов Г.А. Результаты определения напряжений в целиках методом рагрузки на ш.»Полысаевская-Северная» // Труды ВНИМИ, сб. 47 / 1962. С. 41 46.

52. Кузнецов С.Т. О напрвлении совершенствования механизированых крепей и приемов активного управления кровлей при их применении. М.:1. ЦНИЭИуголь. 1970. 155 с.

53. Лавцевич В.П. К вопросу о некоторых параметрах взрывогидравлической выемки с помощью глубоких скважин // Труды ВНИИ гидроугля и СМИ, вып. 1 / Новокузнецк.: 1962. - С. 33 - 41.

54. Любогощев В.И. Результаты опытно-промышленной эксплуатации технологической схемы с плавным опусканием массива пласта и кровли // Труды ВНИИгидроугля: сб. нау 1 '"Д'»»**цов / Новокузнецк.: 1986. - С.25 - 31.

55. Любогощев В.И., Крылов B.C., Манжелевский Г.В. Результаты опытной эксплуатации технологической схемы отработки предварительно разгруженных пологих пластов угля. // Труды ВНИИгидроугля: сб. научных трудов / Новокузнецк.: 1990. - С. 30 - 37.

56. Матвеев Б.К. Интерпретация электромагнитных зондирований. М.: Недра, 1974, 232 с.

57. Методика выбора рациональных параметров технологических схем очистной выемки пологих угольных пластов гидрошахт Кузбасса -Новокузнецк.: 1988. 139 с.

58. Методические указания по проведению натурных испытаний механических свойств угля и пород с помощью давильной установки Л.: ВНИМИ, 1965. - 32с.

59. Методические указания об оценке напряжений в массиве горных пород способом полной разгрузки. Л., ВНИМИ, 1983. 22 с.

60. Методические указания по прогнозированию динамических явлений на угольных пластах по их фазово-физическим свойствам / Сост. Б.Т. Акиныпин. Л., - ВНИМИ, 1981. - 21 с.

61. Методическое пособие по определению основных параметров систем разработки с гидромеханизацией в условиях пологих пластов / Под. ред. Ф.П. Бублика. Л.: ВНИМИ, 1967. - 75 с.

62. Методические указания по оценке напряженного состояния угля и пород электрометрическим методом. -Л.; ВНИМИ, 1974, 59 с.

63. Методические указания по применению глубинных реперов дляизучения напряженно-деформированного состояния массива горных пород. -Л.: ВНИМИ, 1983.-97 с.

64. Методические указания по прогнозу степени удароопасности участков массива горных пород, руд и угля по разделению керна на диски и выходу буровой мелочи. Л., ВНИМИ, 1985. 24 с.

65. Методические указания по расчету напряжений в зонах влияния очистных выработок. Л., ВНИМИ, 1989. 56 с.

66. Методичекские указания по сейсмоакустическим и электромагнитным методам получения критериев степени удароопасности. Л., ВНИМИ, 1986. -32 с.

67. Михлин С.Г. О напряжениях в породе над угольным пластом. // М., «Известия АН СССР», 1942, № 7 - 8.

68. Мустафин М.Г. Разработка способов прогноза и предупреждения динамических разломов почвы выработок на основе изучения напряженного состояния горного массива. Автореф. дисс. канд. техн. наук, Л., 1989. - 20 с (ВНИМИ).

69. Мучник B.C., Голланд Э.Б., Маркус М.Н. Подземная гидравлическая добыча угля. М.: Недра, 1986. - 223 с.

70. Нимец А.И. О длительной прочности удароопасного горного массива Л, ВНИМИ, 1988. С. 173 - 175.

71. Научные и технические проблемы технологии добычи угля при гидромеханизации. Новокузнецк, КузНИУИ, 1982. 220 с.

72. Никонов Г.П., Кузьмич И.А., Ищук И.Г. и др. Научные основы гидравлического разрушения углей. М., Недра, 1973. 147 с.

73. Орлов А.А., Баранов С.Г., Мышляев Б.К. Крепление и управление кровлей в комплексно-механизированных очистных забоях. М.: Недра, 1993. -284 с.

74. Охрименко В.А., Куприн А.И. Подземная гидродобыча угля. М., Недра, 1966. 324 с.

75. Патент РФ 1680989, Способ гидравлической выемки угля/

76. Ивченко Ф.П., Петухов И.М., Филинков А.А., Шабаров А.Н., Пучковский В.В., Никитин В.В., приоритет от 26.1.89; опубл. 30.09.1991 в Б.И. № 36.

77. Патент РФ 1418478. Анкер / Кротов Н.В., Ивченко Ф.П., Гончаров Е.В., Кузнецов В.П., приоритет от 02.06.86; опублл. 31.08.1988 в Б.И. № 31.

78. Пальчиков JI.M. Исследовательские работы по ослаблению угольного пласта в массиве для повышения эффективности гидроотбойки // Труды ВНИИгидроугля и СМИ, вып. 1 / Новокузнецк.: 1962. - С. 14-24.

79. Петров А.И., Сенько JI.C., Борисов Ю.Е. и др. Применение щитов при разработке наклонных пластов в Кузбассе. М.: ЦНИЭИуголь, 1977. - 32 с.

80. Петухов И.М., Литвин В.А., Кучерский JI.B. и др. Горные удары и борьба с ними на шахтах Кизеловского бассейна. Пермь, 1969 - 399 с.

81. Петухов И.М., Винокур М.Ш., Бич Я.А., Кузнецов В.П. Прогноз степени удароопасности участков угольных пластов. Л.: ВНИМИ, 1969. 260 с.

82. Петухов И.М., Линьков A.M., Фельдман И.А. и др. Защитные пласты. Л, Недра, 1972. 424 с.

83. Петухов И.М., Линьков A.M. Механика горных ударов и выбросов. М., Недра, 1983.-280 с.

84. Петухов И.М., Смирнов В.А., Винокур М.Ш. и др. Геофизические исследования горных ударов. М., Недра, 1975.- 136с.

85. Петухов И.М., Смирнов В.А. Методика геофизического прогноза удароопасности участков угольных пластов и рудных залежей. М., Недра, 1980. -88 с.

86. Петухов И.М. Горные удары на угольных шахтах. М., Недра, 1972.222 с.

87. Петухов И.М., Линьков A.M., Сидоров B.C. и др. Теория защитных пластов. Л., Недра, 1976. - 224 с.

88. Петухов И.М., Сидоров B.C., Раевская Г.Г. О зоне опорного давления // Тр. ВНИМИ, вып. 14 / 1968.

89. Притьмов В.Н., Семенихин А.Я., Фрянов В.Н., Любогощев В.И. Исследование размеров зон отжатого угля в коротких очистных забоях // Труды

90. ВНИИгидроугля: сб. научных трудов / Новокузнецк.: 1984. - С. 18-28.

91. Прогнимак Д.Я. Вскрытие и системы разработки угольных пластов при гидродобыче. М., Недра, 1964. 112 с.

92. Проскуряков В.М., Шабаров А.Н., Фрид В.И. и др. Экспресс-оценка динамических явлений на угольных пластах методом ЭМИ. Кемерово, 1991. -96 с.

93. Пушкарев В.Я., Лурий В.Г., Гонтов А.Е., Фрянов В.Н., Одиноков Б.П. Сравнительная оценка закономерностей деформирования подрабатываемой толщи при отработке пластов длинными и короткими забоями// Труды ВНИИгидроугля: вып.34/-Новокузнецк.: 1974.С. 3-11.

94. Работа Э.Н. Исследование напряженного состояния массива горных пород и определение границ зон, защищенных от горных ударов при не горизонтальном залегании пластов. Автореф. дисс. канд. техн. наук,-Новосибирск, 1975. 45 с (ИГД СО АН СССР).

95. Радько Б.В. Проблемы гидродобычи в Донбассе. Уголь, №9, 1988. С. 22 24.

96. Расчет и экспериментальная оценка напряжений в целиках и краевых частях пласта угля (методические указания). Л., ВНИМИ, 1973. 130 с.

97. Рева В.Н., Мельников О.И., Райский В.В. Поддержание горных выработок. М.: Недра, 1995. - 270 с.

98. Рекомендации по предупреждению динамических явлений при отработке угольных пластов гидрошахт Кузбасса. Новокузнецк : 1985. - 29 с.

99. Рекомендации по расчету целиков с учетом опасности горных ударов. Л., 1983.-29 с.

100. Руппенейт К.В. Некоторые вопросы механики. М.:Углетехиздат.1954. -384 с.

101. Саньков А.Е. Влияние различной степени изрезанности пласта горными выработками на характер нагрузок на пласт и деформации пород кровли // Труды ВНИИгидроугля: вып. 40,Новокузнецк.: 1977. -С 16 20.

102. Семенихин А .Я. Исследование и установление рациональных параметров системы разработки мощных пологих пластов с гидромеханизированной выемкой угля в условиях Кузбасса. М., ИГД им. А.А. Скочинского. 1977. 13 с.

103. Сидоров B.C. К расчету опорного давления в окрестности очистной выработки прямоугольной формы Н Тр. ВНИМИ, сб. 74 / 1970. С. 456 - 471.

104. Скакун А.П. Разработка методов оценки степени удароопасности участков массива угля и пород на основе геоэлектрических измерений / Автореф. дисс на соиск. учен. степ. канд. техн. наук Л., ВНИМИ, 1985. - 20 с.

105. Слесарев В.Д. Определение оптимальных размеров целиков различного назначения.- М.: Углетехиздат. 1948. - 195 с.

106. Слесарев В.Д. Основы метода приближенного решения задач горного давления. // Тр. ВНИМИ, сб. 18 / 1949. С 7 - 12.

107. Смирнов В. А., Скакун А.П. Применение электромагнитного профилирования для оперативного контроля удароопасности. Тез. докл. на VII Всес. конф. по механике горных пород. - М., ИГД им. А.А. Скочинского, С. 148 - 153.

108. Смирнов В.А., Скакун А.П. Контроль удароопасности угольных пластов и рудных залежей с помощью высокочастотных электромагнитных методов. В сб.: Методика и техника скважинной геологии и геофизики. - Л., ВНИМИ, 1982, С. 46-51.

109. Смирнов В.А. Исследование горных ударов геофизическими методами. Тр. ВНИМИ, сб. 74, 1970, С. 126 - 135.

110. Совершенствование систем разработки пластов пологого падения без крепления очистного пространства: Отчет о НИР 2/3 (заключительный), ВНИМИ. ГР . - Л., 1966. - 119 с.

111. Солдатенко А.В. Управление горным давлением основа систем разработки короткими забоями без крепления // Вопросы гидравлической добычи угля: вып.Х1 / -Кемерово. 1967.- С. 82 - 88.

112. Ставрогин А.Н., Протосеня А.Г. Пластичность горных пород. М., Недра, 1979. 301 с.

113. Тарасов Б.Г., Дырдин В.В. Рудничная геоэлектрика. М.: Недра, 1977, 126 с.

114. Технология очистных работ на пологих и наклонных пластах гидрошахт.(Рекомендации). Новокузнецк. 1982. 134 с.

115. Турчанинов И.А., Медведев Р.В., Панин В.И. Современные методы комплексного определения физических свойств горных пород. М., Недра, 1967. 200 с.

116. Указания по бесконтактным геофизическим методам прогноза степени удароопасности участков угольных пластов и рудных залежей. Л.: ВНИМИ, 1981.-37 с.

117. Управление геомеханическим состоянием массива горных пород. Справочное пособие / Под ред. Петухова И.М. СПб.: ВНИМИ, 1994.- 259 с.

118. Фисенко Г.Л., Петухов И.М. К вопросу распределения нагрузок на целик. // Тр. ВНИМИ, вып. 32 / 1958. С 227 - 242.

119. Фисенко Г.Л. Предельные состояния горных пород вокруг выработок. М., Недра, 1976. 272 с.

120. Филинков А.А., Дальнов А.С. Влияние горного давления на величину электрического сопротивления угля и пород вблизи горных выработок // Тр. ВНИМИ, сб. 72 / 1969. С. 67 - 77.

121. Фрянов В.Н., Егоров П.В., Ковалев В.А. и др. Управлениегеомеханическими процессами при отработке угольных пластов короткими забоями. Кемерово: Академия горных наук, 1999. - 110 с.

122. Шевяков Л.Д. О расчете прочных размеров и деформаций опорных целиков // История горной науки. Т.2. М.: Наука, 1968. - С. 230 - 245.

123. Шик В.М. Закономерности и управление проявлениями горного давления в механизированных лавах крутых и крутонаклонных угольных пластов. Автореф. дис. докт. техн. наук Новосибирск,!982. - 30 с. (ИГД СО АН СССР).

124. Шик В.М., Бич Я.А. Динамическое воздействие пород основной кровли на выработки. Уголь, №4, 1987. С. 18 - 20.т

Информация о работе

Ивченко, Федор Павлович
кандидата технических наук
Санкт-Петербург, 2004
ВАК 25.00.20

Диссертация

Прогноз и предотвращение динамических явлений на пологих пластах при гидравлической добыче угля - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы