Прогноз параметров взаимодействующих геомеханических и газодинамических процессов при неравномерном движении очистных забоев угольных шахт

Наумкин, Валерий Николаевич

Автореферат диссертации по теме "Прогноз параметров взаимодействующих геомеханических и газодинамических процессов при неравномерном движении очистных забоев угольных шахт"

ПРОГНОЗ ПАРАМЕТРОВ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ И ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ НЕРАВНОМЕРНОМ ДВИЖЕНИИ ОЧИСТНЫХ ЗАБОЕВ УГОЛЬНЫХ ШАХТ

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

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новокузнецк 2006

Работа выполнена в Открытом акционерном обществе «Объединённая угольная компания «Южкузбассуголь»

Научный руководитель - доктор технических наук

Домрачев Алексей Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Кузнецов Юрий Николаевич

доктор технических наук, профессор Шрепп Борис Валентинович

Ведущая организация - Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет» (г. Кемерово)

Защита состоится « ОЦ » апреле 2006 г. в 14 часов, в ауд. ЗП, на заседании диссертационного совета Д 212.252.03 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирский государственный индустриальный университет» по адресу. 650007, г. Новокузнецк, Кемеровская обл. ул. Кирова,42. Телефон 8-(3843) 46-37-88. Факс 8-(3843) 46-57-92. Е-таП:йу anov@sibsiu.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан « оъ » мартоу 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

[убриков А.В.

ДооСА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время рентабельные угольные шахты, отрабатывающие газоносные пологие угольные пласты по высокоинтенсивным технологиям длинными очистными комплексно-механизированными забоями (КМЗ), применяют малозабойные технологические схемы шахт, которые характеризуются одновременной работой 2- 3 подготовительных забоев с темпами проведения выработок 150-300 м/месяц и одного очистного КМЗ с нагрузкой более 3000 т/сутки.

Эффективность и безопасность этой технологии в сложных горногеологических условиях существенно зависит от ритмичности подвигания очистных комплексно-механизированных забоев (КМЗ). Нарушение ритмичности работы КМЗ приводит к непрогнозируемым аномальным геомеханическим явлениям в виде динамических осадок подработанных пород кровли с циклическим или внезапным выделением из выработанного пространства метановоз-душной смеси, повышенного водопритока из подработанных пород кровли, прорывов метана из надрабатываемых пластов-спутников, разрушения угольных целиков и элементов крепи очистных и подготовительных выработок, следствием чего являются крупные аварии, в том числе с групповыми несчастными случаями.

Одной из причин нарушения ритмичности работы КМЗ является не полное соответствие фактических и прогнозируемых по действующим методикам геомеханических и газодинамических параметров технологии угледобычи на выемочных полях и участках высокопроизводительных шахт.

Наименее изученными при подземной интенсивной выборочной отработке пологих газоносных угольных пластов являются закономерности взаимодействия зависания и обрушения подработанных пород кровли, волнообразного изменения напряжений, деформации и смещений в углепородном массиве, циклического прорыва метана из подрабатываемых и надрабатываемых сближенных угольных пластов при неравномерной скорости подвигания и аварийных остановках очистных КМЗ.

В связи с изложенным прогнозирование параметров взаимодействующих геомеханических и газодинамических процессов при неравномерном движении высокопроизводительных очистных забоев угольных шахт является актуальной задачей, имеющей существенное значение для угольной промышленности.

Диссертационная работа выполнена по планам научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ ОАО «ОУК «Южкузбассуголь» с реализацией результатов исследований на шахтах «Алардинская» и «Осинниковская» в Кузбассе под руководством и непосредственном участии автора в период 19842005гг.

Целью работы является прогнозирование параметров взаимодействующих геомеханических и газодинамических процессов для обоснования оптимальной скорости подвигания очистного забоя при отработке свиты газоносных пластов.

Идея работы заключается в иг.попкзпвяиии установленных зависимостей параметров взаимодействующих геомеханичс :йНХСИ процес-

сов от скорости подвигания очистного забоя цля еФрВДЯЦЖгамия июбеспече-

С. ¿"та;

ния оптимальных технологических режимов отработки свиты угольных пластов в сложных изменяющихся природных и техногенных условиях. Задачи исследований:

- изучить влияние основных природных и техногенных факторов на ритмичность работы высокопроизводительных очистных комплексно-механизированных забоев;

- установить по результатам шахтных наблюдений закономерности проявления и взаимодействия газодинамических и геомеханических процессов в угле-породном массиве при неравномерном подвигании очистного забоя;

- установить закономерности деформирования углепородной толщи при неравномерном подвигании очистного комплексно-механизированного забоя;

- установить закономерности формирования газового коллектора в выработанном пространстве при переменной скорости подвигания очистного комплексно-механизированного забоя;

- разработать рекомендации для активного управления параметрами геомеханических и газодинамических процессов посредством регулирования скорости подвигания КМЗ.

Методы исследований. В работе использован комплекс методов исследований, включающий: численное моделирование геомеханических и газодинамических процессов, натурные эксперименты по исследованию влияния скорости движения очистных забоев на геомеханические и газодинамические параметры, статистическую обработку и обобщение результатов исследований, прогноз области рационального применения разработанных технологических и геомеханических решений.

Научные положения, выносимые на защиту:

- по убывающему влиянию на неравномерность подвигания очистного КМЗ основные факторы ранжируются в следующей последовательности: природные

- метанообильность углепородной толщи; геологические нарушения, обводнённость углепородного массива, склонность угля к самовозгоранию; техногенные

- очистной комбайн, средства транспорта, механизированные крепи;

- интенсивность газодинамических и геомеханических процессов в углепородной массиве возрастает при: увеличении скорости подвигания забоя в интервале 0-4 м/сутки, резкой остановке КМЗ и в первые сутки его простоя, а также перед обрушением пород налегающей толщи;

- при остановленном после выемки отдельного элемента угольного пласта очистном забое вертикальные смещения пород кровли наиболее интенсивно происходят в зоне, форма которой близка к полуэллипсам; угол наклона оси полуэллипса и его объём увеличиваются во времени по степенной функции с показателем степени 0,4-0,6;

- объём газового коллектора в выработанном пространстве и вероятность динамического выделения метановоздушной смеси в выработки выемочного участка увеличиваются пропорционально скорости подвигания очистного забоя, прочности пород кровли, угленасыщенности массива горных пород, объёму зон расслоения пакетов подработанных породных плит.

Научная новизна работы заключается в

- классификации и ранжировании основных горно-геологических и технген-ных факторов, влияющих на неравномерность подвигания очистного КМЗ: ме-танообильности углепородной толщи; интенсивности и типов геологических нарушений, обводнённости углепородного массива, склонности угля к самовозгоранию; надёжности работы очистного комбайна, средства транспорта и механизированные крепи;

- закономерностях интенсификации взаимодействующих газодинамических и геомеханических процессов в углепородном массиве при: увеличении скорости подвигания забоя в интервале 0-4 м/сутки, резкой остановке КМЗ и в первые сутки его простоя, а также перед обрушением пород налегающей толщи;

- закономерностях деформирования углепородной толщи при неравномерном подвигании очистного комплексно-механизированного забоя: при увеличении скорости подвигания очистного забоя в интервале 1-20 м/сутки оседания пород кровли над перекрытием секции механизированной крепи уменьшаются в 1,42,1 раза, а пучение пород почвы -в 1,2-5,2 раза, зона активного сдвижения подработанных пород кровли смещается от линии очистного забоя в сторону выработанного пространства;

- закономерностях изменения объёма газового коллектора в выработанном пространстве: максимальный объём коллектора увеличивается пропорционально скорости подвигания очистного забоя, объём газового коллектора в выработанном пространстве изменяется в соответствии с периодами зависания и обрушения породной плиты, толщина которой равна мощности пород между кровлей отрабатываемого пласта и кровлей вышележащего пласта-спутника.

Личный вклад автора заключается в:

- выявлении, классификации и ранжировании по результатам анализа производственного опыта отработки газоносных угольных пластов в сложных условиях основных горно-геологических и техногенных условиях факторов, влияющих на неравномерность подвигания очистного КМЗ

- установлении закономерностей роста интенсивности взаимодействующих газодинамических и геомеханических процессов в углепородном массиве при увеличении скорости подвигания забоя, внезапной остановке КМЗ, а также перед обрушением пород налегающей толщи;

- исследовании характера изменения объёма газового коллектора в выработанном пространстве при неравномерном подвигании очистного забоя при разной длине зависания подработанных пород кровли и пространственном положении подрабатываемых пластов-спутников;

- разработке рекомендации для активного управления интенсивностью геомеханических и газодинамических процессов посредством регулирования скорости подвигания КМЗ.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

- длительным (1984-2005гт.) периодом сбора, анализа и обобщения результатов шахтного эксперимента в широком диапазоне горно-геологических и гор-

нотехнических условий и реализации выводов и рекомендаций на шахтах Южного Кузбасса;

- применением сертифицированных технических средств автоматизированного сбора и накопления в виде базы данных параметров шахтной атмосферы при проведении шахтного эксперимента и количественного прогнозирования параметров напряжённо-деформированного состояния углепородного массива численными методами геомеханики при неравномерном подвигании очистного забоя;

- соответствием установленных по результатам численного моделирования закономерностей циклического проявления горного давления и выделения ме-тановоздушной смеси из выработанного пространства реальным процессам в условиях шахт «Алардинская» и «Осинниковская» в Кузбассе;

- положительными результатами управления скоростью подвигания очистного комплексно-механизированного забоя, исключающими возникновение аварийных ситуаций при интенсивной отработке газоносных угольных пластов в сложных горно-геологических условиях шахт Южного Кузбасса.

Научное значение работы состоит в установлении закономерностей взаимодействия геомеханических и газодинамических процессов при неравномерной скорости подвигания высокопроизводительного комплексно-механизированного очистного забоя.

Практическая значимость работы состоит в: возможности использования установленных закономерностей деформирования горных пород и выделения метановоздушной смеси из выработанного пространства при неравномерном подвигании очистного комплексно-механизированного очистного забоя для прогнозирования экстремальных геомеханических и газодинамических ситуаций, а также исключения этих ситуаций посредством регулирования скорости подвигания очистного забоя.

Реализация работы. Проведены опытно-промышленные испытания вариантов управления геомеханическими и газодинамическими процессами и получены положительные результаты при отработке 11 выемочных столбов в условиях шахт «Алардинская» и «Осинниковская» в Кузбассе, подтверждающие возможность профилактики аварийных ситуаций при движении очистного забоя со скоростью не менее 4 м/сутки.

Апробация работы. Основные выводы и результаты научной работы доложены и обсуждены на: Международной научно-практической конференции «Наукоёмкие технологии разработки и использования природных ресурсов» (Новокузнецк, 2004, 2005гг.), XIII, IX, X Международной конференции «Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых» (Новокузнецк, 2004-2005гг.), Научном симпозиуме «Неделя горняка 2005» (Москва, 2005г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе 6 без соавторов.

Объём и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх разделов, заключения, изложена на 147 страницах машинописного текста, содержит 45 рисунков, 14 таблиц, список литературных источников из 84 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первом разделе «Анализ способов и средств геомеханического обеспечения технологии подземной разработки угольных пластов в сложных природных и техногенных условиях» приведены результаты анализа производственного опыта управления геомеханическими и газодинамическими процессами при интенсивной отработке угольных месторождений длинными комплексно-механизированными забоями (КМЗ). Установлено, что увеличение в последние годы длины КМЗ до 300м и средней нагрузки в 2,6 раза по сравнению с 1992г. привело к росту неравномерности подвигания забоев (на шахтах Кузбасса коэффициент вариации суточной добычи в течение месяца составляет 0,2-0,8, а вероятность аварийных остановок КМЗ на период более трех суток достигает 17%) из-за высокой аварийности горношахтного оборудования, динамических обрушений пород кровли в выработанном пространстве и загазиро-ваний горных выработок.

Исследования влияния горно-геологических и горнотехнических факторов на неравномерность подвигания КМЗ проведены отраслевыми научными организациями (ВНИМИ, ИГД им. А.А. Скочинского, КузНИУИ, ВостНИИ, ИГД СО РАН, Институт угля и углехимии СО РАН и вузами: МГГУ, СПб.ГИ, КузГТУ, СибГИУ и др.). Установлено, что наиболее представительные результаты исследований получены при скорости подвигания очистного забоя 50-100 м/мес, длине КМЗ до 150 м. Эти результаты не обеспечивают достаточную для практики достоверность прогноза показателей современных высокопроизводительных КМЗ. По результатам анализа обоснованы цель и задачи исследований.

Во втором разделе «Исследование влияния природных и техногенных факторов на неравномерность движения очистного забоя и проявление геомеханических и газодинамических явлений» разработана программа исследований, включающая: анализ существующих моделей сдвижения угле-породного массива и миграции флюидов, развитее модели сдвижения углепо-родного массива и миграции флюидов посредством деления слоистого массива на породные плиты, обоснование расчетной схемы сдвижения дезинтегрированного углепородного массива и формирование газового коллектора в углепо-родном массиве, проведение шахтных экспериментов, статистическую обработку результатов исследований; разработку и внедрение технолого-геомеханических решений.

В качестве объекта исследований приняты действующие и строящиеся шахты восточного и южного Кузбасса, горно-геологические и горнотехнические параметры которых изменяются в следующих диапазонах: глубина разработки 210<#<670м; мощность пластов 0<т< 11,5 м; скорость подвигания забоя 0<К<240м/мес; метаноносность угол падения пластов 5<а<25°;

объем добычи по шахте 740<£><2945тыс.т/г; объем добычи с одного КМЗ 0<Sgm<7700 т/сут.

В условиях этих шахт при неравномерном движении очистных КМЗ были проведены хрономегражные наблюдения основных технологических про-

цессов, динамики воздухораспределения и метановыделения с последующим анализом и учетом баланса количества воздуха и метана в 12 выемочных участках четырех шахт в Кузбассе. Общий объем хронометражных наблюдений составил 1170 забое-суток.

Выявлены следующие формы газопроявлений, влияющих на неравномерное движение очистного забоя при отработке высоко газоносных угольных пластов: загазирование горных выработок с интенсивностью 3-4 загазирования на 1 млн.т добычи угля, интенсивное выделение метановоздушной смеси из искусственного газового коллектора в выработанном пространстве, прорывы метана по трещинам из пород кровли и почвы отрабатываемого пласта. Интенсивность указанных метанопроявлений возрастает при переменной скорости подвигания КМЗ в пределах 0-5,5 м/сутки. По результатам шахтных экспериментов подтверждена зависимость газообильности выемочного участка от скорости подвигания КМЗ, цикличности зависания и обрушения подработанных пород кровли (рисунок 1).

то-

г 1 \ / >В(Р (п)

Л /

к /

ч — га « ас а о -

1 /

I

;4<п —

5 (

(П)

-е-

1, 2, 3 - выемочный участок 2-2-12, пласт К1, шахта «Осинников-ская», 4,6 - выемочный участок 1-1-1-15, пласт Е1, шахта «Осинников-ская», 5 - выемочный участок 1-2-5-17, пласт К1, шахта «Осинников-ская»

-5 -4 -3

12 3 4 Время, сутки

8 9 10

Рисунок 1 - Изменение газообильности выемочного участка до и после остановка очистного забоя: 1-5 - графики при постепенном снижении скорости подвигания и полной остановке КМЗ; 6 - график при резкой (аварийной) остановке КМЗ

Обоснованы следующие варианты механизма воздействия природных и техногенных факторов на геомеханические и газодинамические процессы в уг-лепородном массиве: циклическое воздействие с постоянными периодом и амплитудой; циклическое воздействие с переменными периодом и амплитудой; циклическое воздействие с переменным периодом и катастрофической амплитудой.

Установлено, что при скорости подвигания очистного забоя К<5,5м/сутки зависимость между скоростью и газоносностью выемочного участка почти линейная, при скорости подвигания забоя более Р>5,5м/сут амплитуда на графике газообильности достигает катастрофических величин, что объясняется влиянием искусственного газового коллектора в выработанном пространстве.

На неравномерность движения КМЗ существенно влияют простои машин и оборудования, которые ранжируется в виде ряда: очистной комбайн, средства транспорта и механизированные крепи. Распределение длительности простоев соответствует экспоненциальному закону.

Выявлен механизм влияния неравномерно движущегося очистного забоя на процесс дезинтеграции подработанных пород кровли: сдвиг слоев и расслоение пород толщи по контактам между двумя соседними слоями с разными деформационными параметрами под влиянием касательных напряжений; формирование нормальных к напластованию трещин закола на участках зависающих породных плит с запредельными касательными напряжениями; формирование шарнирных техногенных блоков; обрушение блоков в выработанное пространство.

Выделены два варианта механизма метановыделения при остановке очистного КМЗ: с постепенным снижением скорости и при резкой его остановке. Установлено, что постепенное снижение скорости движения с последующей остановкой КМЗ приводит к снижению газоносности выемочного участка. После резкой остановки очистного забоя метаноносность выемочного участка почти не снижается (рисунок 1). Рекомендуется плановую остановку КМЗ проводить после осадки основной кровли.

В третьем разделе «Закономерности деформирования углепородной толщи при неравномерном движении очистного забоя приведены результаты исследований влияния скорости подвигания КМЗ на геомеханические параметры углепородного массива в пределах первичного и установившегося шагов обрушения пород основной кровли. Рассмотрены три варианта графика подвигания КМЗ: при постоянной и переменной скоростях движения очистного забоя и при резкой его остановке.

Изучение закономерностей деформирования углепородного массива при неравномерном движении очистного КМЗ проведено с использованием следующих методов:

- шахтных визуальных наблюдений и инструментальных измерений конвергенции пород кровли и почвы подготовительных выработок, деформаций секций механизированной крепи, отжима угля в краевых участках отрабатываемого угольного пласта;

- обобщения результатов физического моделирования и шахтных экспериментов, проведённых отраслевыми институтами и вузами (ВНИМИ, ИГД СО РАН, ИГД им. A.A. Скочинского, ВНИИгидроуголь, КузНИУИ, МГТУ, КузГТУ, СибГИУ и др.);

- численного моделирования геомеханических процессов с использованием стандартных пакетов компьютерных программ метода конечных элементов (МКЭ) с определением смещений пород, напряжений и деформаций в них, а также остаточной прочности при их частичном или полном разрушении.

КМЗ

-160 -140 Абсцисса, м Направление движения КМЗ

Рисунок 2 - Отношение остаточной прочности пород к исходной при скорости подвигания забоя 50 м/мес, глубина разработки 350 м, мощность пласта 1,5 м

На рисунке 2 приведены изолинии распределения отношения остаточной прочности пород кровли к исходной. Из рисунка следует, что наиболее интенсивно разрушаются породы кровли и почвы между отрабатываемым пластом и пластами-спутниками. Возможность формирования газового коллектора в почве и кровле отрабатываемого пласта подтверждается деформациями растяжения в зонах сдвижения пород.

В процессе моделирования изучалось влияние скорости подвигания очистного КМЗ на смещения и напряжения в углепородном массиве. Учитывая большой объём информации, получаемой после решения методом конечных

и

элементов, для анализа результатов моделирования были выбраны характерные точки в окрестности очистного КМЗ (рисунок 3). Секция механизированной крепи расположена в середине лавы. В точках 1-3,5 -7 определялись вертикальные смещения перекрытия и основания секции механизированной крепи. В точках 3 и 5 дополнительно определялось отношение остаточной прочности пород к исходной. По этому отношению устанавливалась вероятность возникновения заколов и вывалов в кровле пласта, а также трещин разрыва пород почвы и прорывов метана в очистной забой из почвы пласта. По результатам моделирования установлены следующие закономерности. При увеличении скорости подвигания очистного забоя в пределах 1-20 м/сутки оседания пород над перекрытием секций механизированной крепи в точках 1-3 уменьшаются в 1,4-2,1 раза, а пучение пород почвы в очистном забое снижается в 1,2-5,2 раза.

Рисунок 3 - Схема расположения секции механизированной крепи и характерных точек модели, изолинии вертикальных смещений (мм):

1,2,3,..,8 - характерные точки модели Ь - расстояние от забоя до точки максимума опорного давления

-2 0 Расстояние от забоя, м

Установлено, что при движении КМЗ от монтажной камеры на интервале 20-100 м величины оседаний перекрытия крепи увеличиваются в 3-4 раза.

Наиболее интенсивно снижаются смещения пород кровли и почвы пласта в очистном забое при увеличении скорости подвигания КМЗ в интервале 1-4 м/сутки. Увеличение скорости подвигания очистного КМЗ в пределах 1-20

м/сутки приводит к росту коэффициента концентрации вертикальных напряжений в угольном пласте впереди забоя от 2,1 до 2,6, а точка максимума эпюры опорного горного давления приближается к краевой части пласта от 0,55 до 0,15 м.

Оседания пород кровли на задний ряд гидростоек секций механизированной крепи в 1,4 раза больше оседаний переднего ряда стоек. Установлено, что при увеличении скорости подвигания КМЗ наклоны перекрытия и основания секции механизированной крепи в сторону выработанного пространства уменьшаются На основе анализа графиков, обоснованы следующие выводы: увеличение скорости подвигания очистного забоя приводит к уменьшению смещений пород кровли и почвы пласта в призабойном пространстве, а скорость снижения смещений пород максимальная при изменении скорости подвигания КМЗ в интервале 1-4 м/сутки.

Проведены также исследования изменения параметров НДС при остановке КМЗ в течение 1-60 суток. Рассмотрены варианты остановки КМЗ, движущегося до начала остановки со скоростью 1-20 м/сутки. При увеличении периода простоя КМЗ оседания верхнего перекрытия увеличиваются почти линейно со средней скоростью 2-3 мм/сутки. Причем, скорость оседаний перекрытия тем больше, чем больше была ранее скорость движения КМЗ. Наибольшая скорость оседаний (до 10 мм/сутки) зафиксирована в первые сутки после остановки очистного забоя.

По результатам исследований характера деформирования углепородной толщи при неравномерном движении очистного КМЗ со скоростью 1-20 м/сутки установлено, что после выемки Каждой угольной полосы в очистном КМЗ в породах кровли формируется зона сдвижения в форме полуэллипса, наклон оси полуэллипса в сторону выработанного пространства уменьшается, а объём зоны сдвижения уменьшается при увеличении скорости подвигания очистного забоя. Разность оседаний перекрытия секции крепи до и после выемки полосы угля в забое уменьшается при увеличении скорости подвигания очистного забоя.

Исследования влияния длины консоли зависания пород непосредственной кровли от линии очистного забоя в пределах 4-20 м показали, что оседания пород кровли увеличиваются пропорционально длине консоли по показательной функции.

Разработан алгоритм расчета геомеханических параметров углепородного массива в режиме реального времени при неравномерной скорости подвигания длинного КМЗ.

В четвёртом разделе «Разработка рекомендаций по управлению газовыделением из выработанного пространства посредством изменения параметров технологии очистных работ» проведена оценка влияния основных технологических параметров на газовыделение из выработанного пространства высокопроизводительного очистного забоя. Для этого разработана модель оценки газовой обстановки в выемочном участке на основе результатов шахтных наблюдений. Входными параметрами модели были приняты: газообильность пласта д, м3/г, расстояние от монтажной камеры до лавы I, м; скорость

подвигания очистного забоя V, м/сут; суточный объем добычи А, т/сут. В качестве выходного параметра принято газовыделение из выработанного пространства в очистной забой цвл, м3/т.

На основе анализа результатов наблюдений по 149 забое-суткам была получена зависимость вида

цвп = -0,65 ц + 0,031 - 0,Ь + 0,0003А +12,68. (1)

Коэффициент корреляции расчетных и фактических данных для регрессионной модели составил 0,942.

Установлено, что основными факторами, определяющими параметры газовыделения в выработанное пространство являются: скорость подвигания очистного забоя, свойства угля и вмещающих пород, объем выработанного пространства, длина консоли и цикличность обрушений породных слоёв кровли.

Разработан алгоритм группирования породных слоев в пакеты породных плит при их изгибе и обрушении над выработанным пространством при достижении заданного критерия прочности.

По результатам моделирования расслоения подрабатываемых пакетов породных плит установлено, что разделение углепородного массива по напластованию и пакетов породных плит поверхностями разрыва, нормальными к напластованию, приводит к формированию породных блоков техногенного происхождения.

После первичного обрушения подработанных пород кровли при отходе монтажной камеры происходит зависание пакетов породных плит в виде консолей и их циклическое обрушение в виде техногенных блоков.

Учёт влияния скорости подвигания очистного забоя осуществляется по методике, изложенной в третьем разделе настоящей работы.

В зоне полной подработки обрушенные горные породы в виде блоков и кусков породы представляют специфическую среду, математическое описание которой в настоящее время отсутствует. Однако эта среда является основным газовым коллектором в зоне сдвижения горных пород.

С точки зрения безопасности горных работ наиболее сложной представляется ситуация с накоплением метановоздушной смеси в выработанном пространстве при условии 1нк«10к, где /„„ - шаг обрушения непосредственной кровли, а 1а „ - шаг обрушения основной кровли;

кНк+т>кИнк+е, (2)

где Инк - мощность слоев непосредственной кровли, м; т - вынимаемая мощность пласта, м; к - коэффициент разрыхления пород непосредственной кровли; е - величина прогиба основной кровли, м.

При наличии в кровле пластов-спутников вследствие резкой дифференциации слоев пород по жесткости на породные плиты происходит расслоение массива по контактам уголь-порода или порода-порода с разными деформационными свойствами с образованием обнаженной поверхности и газовыделением с обнаженной поверхности подрабатываемого пласта-спутника.

Разработанный алгоритм позволяет: оценить зависимость максимальной величины газовыделения в выработанное пространство от вариации скорости

подвигания очистного забоя в заданных горно-геологических и горнотехнических условиях; установить величину газовыделения в очистной забой из выработанного пространства между обрушениями основной кровли на основе гипотез о диффузии, эжекции, разности газового (в том числе пластового) давления и давления в очистном забое, определить влияние на газовыделение в выработанное пространство вынимаемой мощности пласта, параметров пластов-спутников, длины очистного забоя, шага обрушения основной кровли и ряда других горнотехнических и горно-геологических показателей. В таблице 1 в качестве примера приведены результаты расчёта газовыделения при отработке выемочного столба 1-1-5-5 по пласту Е5 шахты «Осинниковская» (Кузбасс). В модели скорость задается в виде

v = V; + v2 - rand, (3)

где Vi - постоянная составляющая скорости подвигания забоя, м/сут; v2 - переменная составляющая скорости подвигания забоя, м/сут; rand - множитель, значения которого равномерно распределены в интервале [0-1].

Таблица 1- Г азовыделение в выработанное пространство при заданных составляющих скорости подвигания очистного забоя

Номер эксперимента 1 2 3 4 5 6

Скорость v ¡, м/сут 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

Скорость v,, м/суг 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5

Среднее газовыделение, м3/т 17,71 9,98 10,85 9,68 9,37 8,7

На основе выполненных экспериментов обоснованы следующие выводы (таблица 2).

Таблица 2 - Сводная выборка результатов моделирования газовыделения в выработанное пространство с использованием статистических методов и реализаций на ЭВМ

Газообильность пласта, м3/т Расстояние от монтажной камеры, м Скорость подвигания лавы, м/сут Добыча, т/сут Газовыделение в выработанное пространство, mVt добычи

факт statistica fuzzy-модель нейро-сетевая модель

3,8 40,23 1,0 1000 10,4 11,6 10,8 12,1

3,8 59,69 2 2000 11,9 12,4 11,9 12,1

4,6 101,44 3,2 3200 15,0 13,3 13,8 13,3

5,4 121,75 3 3000 14,9 13,2 14,7 14,3

7,1 169,15 3,2 3200 13,6 13,8 13,9 14,1

9,1 207,55 3,2 3200 13,2 13,4 13,4 13,3

9,6 250,23 3,2 3200 14,4 14,6 13,7 14,07

9,8 298,63 3,35 3350 14,5 15,9 14,9 14,8

9,6 351,03 3,2 3200 17,8 17,6 17,2 17,4

10 401,85 3 3000 19,9 18,8 19,9 19,2

9,5 470,35 3 3000 19,5 20,5 20,9 20,6

1) Увеличение длины очистного забоя ведет к крайне незначительному снижению газовыделения из выработанного пространства. Повышение скорости подвигания очистного забоя V > 12м/сутки не может рассматриваться в качестве рекомендации для управления газовыделением из выработанного пространства, так как нагрузка более 4-6 тыс.т/сутки на большинстве шахт Кузбасса ограничивается газовым фактором и ожидать улучшения сложившейся ситуации в ближайшем будущем не приходится.

2) Изменение шага обрушения основной кровли представляется слишком трудоемким и ненадежным способом управления газовыделением из выработанного пространства.

3) Основным технологическим фактором, регулирующим газовыделение в очистной забой из выработанного пространства, является минимизация вариации скорости подвигания очистного забоя.

4) Влияние технологических факторов на газовыделенис из выработанного пространства в очистной забой ограничено, и предпочтение следует отдавать дегазации разрабатываемого пласта и пластов-спутников, а также изолированному отводу метана из выработанного пространства.

Выполненный по разработанному алгоритму анализ влияния осложняющих факторов на скорость подвигания очистного забоя позволил разработать ряд рекомендаций для геомеханического обеспечения технологии ведения очистных работ при повышенном газовыделении из выработанного пространства.

1) Установка секций механизированной крепи по заряженной схеме и передвижка их сразу за проходом комбайна, что позволит уменьшить вероятность вывалов пород непосредственной кровли.

2) Использование мехкрепей с выдвижными консолями и противоотжим-ными щитками позволит избежать повышенного отжима и своевременно перекрывать дополнительные обнажения непосредственной кровли.

3) Для снижения вывалообразования рекомендуется использовать очистные комбайны с шириной захвата 0,5 м. Выемку угля рекомендуется вести по односторонней или уступной схеме. Для повышения частоты обновления поверхности забоя возможно использование двухкомбайновой или стругово-комбайновой выемки. При мощности пласта до 2,0-2,5 м наиболее эффективной и безопасной является струговая выемка.

4) Для стабилизации скорости подвигания длинного комплексно-механизированного забоя в условиях повышенного отжима предлагается проводить упрочнение угля и пород на поверхности забоя полимерными клеями или деревянными анкерами с различными технологиями закрепления, наиболее соответствующими конкретным горно-геологическим условиям.

5) При выемке пластов с ложной кровлей следует включать последнюю в вынимаемую мощность или ведение работ под пачку угля.

6) При планировании горных работ необходимо размещать очистной забой под углом 30-90 к основной системе трещин в углепородном массиве.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации изложены результаты исследований, позволяющие прогнозировать параметры взаимодействующих геомеханических и газодинамических процессов при подземной интенсивной выборочной отработке свиты пологих газоносных угольных пластов и управлять скоростью подвигания очистного забоя в сложных природных условиях, имеющие существенное значение для геомеханики.

Основные научные результаты, выводы и рекомендации заключаются в следующем:

1. Обоснованы следующие варианты циклического воздействия природных и техногенных факторов на геомеханические и газодинамические процессы в углепородном массиве с: постоянными периодом и амплитудой; переменными периодом и амплитудой; переменным периодом и катастрофической амплитудой.

2. Установлено, что при скорости подвигания очистного забоя К<5,5м/сутки зависимость между скоростью и газоносностью выемочного участка почти линейная, при скорости подвигания забоя более К>5,5м/сут амплитуда на графике газообильносги может достигать катастрофических величин, что подтверждается высокой вероятностью прорыва метановоздушной смеси из искусственного газового коллектора в выработанном пространстве. Интенсивность газодинамических и геомеханических процессов в углепородном массиве возрастает при резкой остановке КМЗ и в первые сутки его простоя, а также перед обрушением подработанных пород налегающей толщи.

3. По убывающему влиянию на неравномерность подвигания очистного КМЗ основные факторы ранжируются в следующей последовательности: природные - метанообильность углепородной толщи; геологические нарушения, обводнённость углепородного массива, склонность угля к самовозгоранию; техногенные - очистной комбайн, средства транспорта, механизированные крепи.

4. Установлены закономерности деформирования углепородной толщи при неравномерном подвигании очистного комплексно-механизированного забоя: при увеличении скорости подвигания очистного забоя в интервале 1-20 м/сутки оседания пород кровли над перекрытием секции механизированной крепи уменьшаются в 1,4-2,1 раза, пучение пород почвы -в 1,2-5,2 раза, точка максимума эпюры опорного горного давления приближается к краевой части пласта от 0,55 до 0,15 м, а зона активного сдвижения подработанных пород кровли смещается от линии очистного забоя в сторону выработанного пространства. При увеличении периода простоя КМЗ оседания верхнего перекрытия секций механизированной крепи увеличиваются почти линейно со средней скоростью 2-3 мм/сутки. Причём, скорость оседаний перекрытия тем больше, чем больше была ранее скорость движения КМЗ. Наибольшая скорость оседаний (до 10 мм/сутки) зафиксирована в первые сутки после остановки очистного забоя.

5. При остановленном после выемки отдельного элемента угольного пласта очистном забое вертикальные смещения пород кровли наиболее интенсивно происходят в зоне, форма которой близка к полуэллипсам, а их ось наклонена в сторону выработанного пространства; угол наклона оси полуэллипса и его объём увеличиваются во времени по степенной функции с показателем степени 0,4-0,6.

6. Разработан алгоритм, позволяющий: проводить оценку зависимости максимальной величины газовыделения в выработанное пространство от вариации скорости подвигания очистного забоя в заданных горно-геологических и горнотехнических условиях; установливать величину газовыделения в очистной забой из выработанного пространства между обрушениями основной кровли на основе гипотез о диффузии, эжекции, разности газового (в том числе пластового) давления и давления в очистном забое; определять влияние на газовыделение в выработанное пространство вынимаемой мощности пласта, параметров пластов-спутников, длины очистного забоя, шага обрушения основной кровли и других горнотехнических и горно-геологических показателей.

7. Объём газового коллектора в выработанном пространстве и вероятность динамического выделения метановоздушной смеси в выработки выемочного участка увеличиваются пропорционально скорости подвигания очистного забоя, прочности пород кровли, угленасыщенности массива горных пород, объёму зон расслоения пакетов подработанных породных плит.

8. Обоснованы рекомендации для управления геомеханическими процессами, обеспечивающими оптимальную скорость подвигания очистного забоя: установка секций по заряженной схеме и передвижка их сразу за проходом комбайна; применение мехкрепей с выдвижными консолями и противоотжим-ными щитками; применение очистных комбайнов с шириной захвата 0,5 м; выемка угля по односторонней или уступной схеме; повышение частоты обновления поверхности забоя с применением двухкомбайновой или стругово-комбайновой выемки; упрочнение угля и пород на поверхности забоя полимерными клеями или деревянными анкерами; размещение очистного забоя под у! лом 30-90° к основной системе трещин в углепородном массиве и др.

9. Результаты исследований реализованы при отработке пяти выемочных столбов шахт «Осинниковская» и «Алардинская» ОАО «ОУК «Южкузбасс-уголь», а также в проектах реконструкции этих предприятий.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Лукин К.Д. Разработка основных принципов прогнозирования параметров сдвижения, разрушения и уплотнения разрушенных пород при очистной выемке/ К.Д. Лукин, В.Н. Наумкин//Горный информационно-аналитический бюллетень МГГУ.-2005.-№ 1,- С.47-49.

2. Наумкин В.Н. Методика имитации неравномерного движения очистного забоя угольных шахт/ В.Н. Наумкин// Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых: Труды IX Международной конференции 7-8 декабря 2004г.-Сиб.гос.индустр. ун-т.- Новокузнецк: СибГИУ, 2005. -С. 54-57.

3. Лукин К.Д. Исследование влияния неравномерного движения очистного забоя на геомеханические параметры выемочного участка угольных шахт/К.Д. Лукин, В.Н. Наумкин// Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых: Труды X Международной конференции 7-8 декабря 2005г.-Сиб.гос.индустр. ун-т.- Новокузнецк: СибГИУ, 2005. - С. 5763.

4. Наумкин В.Н. К вопросу о моделировании газовыделения в выработанное пространство длинного очистного забоя/ В.Н. Наумкин// Наукоёмкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов: Материалы Международной научно-практической конференции/ ЗАО «Кузбасская ярмарка», ГОУ ВПО «Сиб.гос.индустр.ун-т»,- Новокузнецк, 2005- С.54-57.

5. Лукин К.Д. Алгоритм имитации неравномерного движения очистного забоя для прогноза геомеханических параметров углепородного массива/ К.Д. Лукин, В.Н. Наумкин// Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых: Труды IX Международной конференции 7-8 декабря 2004г.-Сиб.гос.индустр. ун-т.- Новокузнецк: СибГИУ, 2004. -С. 8083.

6. Наумкин В.Н. Технология подземной разработки свиты угольных пластов с независимым распределением во времени и пространстве объектов очистной и горно-подготовительной подсистем/ В.Н. Наумкин// Наукоёмкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов: Материалы Международной научно-практической конференции/ ЗАО «Кузбасская ярмарка», ГОУ ВПО «Сиб.гос.индустр.ун-т»,- Новокузнецк, 2004,- С.75-77.

7. Наумкин В.Н. Технологические схемы угольных шахт с независимыми очистной и горно-подготовительной подсистемами/ В.Н. Наумкин// Наукоёмкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов: Материалы Международной научно-практической конференции/ ЗАО «Кузбасская ярмарка», ГОУ ВПО «Сиб.гос.индустр.ун-т».- Новокузнецк, 2004.- С.16-18.

8. Наумкин В.Н. Алгоритм прогноза геомеханических парметров углепородного массива при неравномерном движении очистного забоя/ В.Н. Наумкин // Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых: Труды IX Международной конференции 7-8 декабря 2004г.-Сиб.гос.индустр. ун-т.- Новокузнецк: СибГИУ, 2004. -С. 7073.

Наумкин Валерий Николаевич

ПРОГНОЗ ПАРАМЕТРОВ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ И ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ НЕРАВНОМЕРНОМ ДВИЖЕНИИ ОЧИСТНЫХ ЗАБОЕВ УГОЛЬНЫХ ШАХТ

Автореферат

Изд. лиц. № 01439 от 05.04.2000 г. Подписано в печать 28.02.2006г Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага писчая. Печать офсетная. Усл. печ. п.у\ Уч.- изд. л. 2 А Тираж 100 экз Заказ

ГОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет» 654007, г. Новокузнецк, ул. Кирова 42. Издательский центр ГОУ ВПО «СибГИУ»

№-5068

аооск

SôGS

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Наумкин, Валерий Николаевич

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ СПОСОБОВ И СРЕДСТВ ГЕОМЕХАНИЧЕСКОГО 12 ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ В СЛОЖНЫХ ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ УСЛОВИЯХ

1.1 Анализ производственного опыта управления геомеханиче- 12 скими и газодинамическими процессами угольных шахт при выборочной отработке газоносных угольных пластов

1.2 Анализ схем и моделей деформирования пород в зоне 17 сдвижения углепородного массива при подземной разработке свиты угольных пластов

1.3 Анализ результатов исследований влияния скорости подви- 22 гания очистного забоя на характер проявления геомеханических и газодинамических процессов

1.4 Анализ схем дезинтеграции углепородного массива и 27 формирования газового коллектора в зоне сдвижения

1.5 Выводы и актуальность исследований для геомеханическо- 32 го обеспечения технологии подземной разработки свиты угольных пластов при неравномерной скорости подвигания очистных забоев

2 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕН- 34 НЫХ ФАКТОРОВ НА НЕРАВНОМЕРНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ ОЧИСТНОГО ЗАБОЯ И ПРОЯВЛЕНИЕ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ И ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В УГЛЕПО-РОДНОМ МАССИВЕ

2.1 Методика, программа, характеристика объекта и предмета 34 исследований

2.2 Классификация факторов, влияющих на неравномерность движения очистного забоя и механизм геомеханических и газодинамических процессов

2.3 Анализ влияния природных факторов на неравномерность 45 движения очистного комплексно-механизированного забоя

2.4 Исследование влияния техногенных факторов на неравно- 51 мерность движения очистного комплексно-механизированного забоя

2.5 Анализ влияния неравномерности движения очистного ком- 55 плексно-механизированного забоя на геомеханические и газодинамические процессы в углепородном массиве

2.6 Выводы

3 ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДЕФОРМИРОВАНИЯ УГЛЕПОРОД

НОЙ ТОЛЩИ ПРИ НЕРАВНОМЕРНОМ ДВИЖЕНИИ ОЧИСТНОГО ЗАБОЯ

3.1 Методика и программа исследований сдвижения 71 подработанной углепородной толщи при переменной скорости движении очистного забоя

3.2 Закономерности деформирования углепородного массива 85 при неравномерном движении очистного забоя

3.3 Выводы

4 РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО УПРАВЛЕНИЮ ГАЗО

ВЫДЕЛЕНИЕМ ИЗ ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА

ПОСРЕДСТВОМ ИЗМЕНЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТНЫХ РАБОТ

4.1 Оценка влияния основных технологических параметров на 93 газовыделение из выработанного пространства очистного забоя

4.2 Модель послойного блочного обрушения, накопления по- 97 вреждений и уплотнения горных пород подработанного углепородного массива

4.3 Алгоритм дезинтеграции подрабатываемых пород кровли 106 на техногенные блоки

4.3.1 Алгоритм дезинтергации подрабатываемых пород 106 кровли на техногенные блоки в пределах первичного шага обрушения

4.3.2 Модель дезинтеграции подрабатываемых пород кров- 110 ли на техногенные блоки в пределах установившегося шага обрушения породных плит

4.3.3 Модель уплотнения обрушенных пород в выработан- 111 ном пространстве

4.4 Исследование влияния технологических параметров на га- ИЗ зовыделение с учетом динамики объема выработанного пространства и газового баланса

4.5 Разработка рекомендаций по снижению газовыделения в 126 очистной забой из выработанного пространства в условиях шахт юга Кузбасса

4.6 Выводы

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Прогноз параметров взаимодействующих геомеханических и газодинамических процессов при неравномерном движении очистных забоев угольных шахт"

Актуальность работы. В настоящее время рентабельные угольные шахты, отрабатывающие газоносные пологие угольные пласты по высокоинтенсивным технологиям длинными очистными комплексно-механизированными забоями (КМЗ), применяют малозабойные технологические схемы шахт, которые характеризуются одновременной работой 2- 3 подготовительных забоев с темпами проведения выработок 150-300 м/месяц и одного очистного КМЗ с нагрузкой более 3000 т/сутки.

Эффективность и безопасность этой технологии в сложных горногеологических условиях существенно зависит от ритмичности подвигания очистных комплексно-механизированных забоев (КМЗ). Нарушение ритмичности работы КМЗ приводит к непрогнозируемым аномальным геомеханическим явлениям в виде динамических осадок подработанных пород кровли с циклическим или внезапным выделением из выработанного пространства метановоздушной смеси, повышенного водопритока из подработанных пород кровли, прорывов метана из надрабатываемых пластов-спутников, разрушения угольных целиков и элементов крепи очистных и подготовительных выработок, следствием чего являются крупные аварии, в том числе с групповыми несчастными случаями.

Одной из причин нарушения ритмичности работы КМЗ является не полное соответствие фактических и прогнозируемых по действующим методикам геомеханических и газодинамических параметров технологии угледобычи на выемочных полях и участках высокопроизводительных шахт.

Наименее изученными при подземной интенсивной выборочной отработке пологих газоносных угольных пластов являются закономерности взаимодействия зависания и обрушения подработанных пород кровли, волнообразного изменения напряжений, деформации и смещений в угле-породном массиве, циклического прорыва метана из подрабатываемых и надрабатываемых сближенных угольных пластов при неравномерной скорости подвигания и аварийных остановках очистных КМЗ.

В связи с изложенным прогнозирование параметров взаимодействующих геомеханических и газодинамических процессов при неравномерном движении высокопроизводительных очистных забоев угольных шахт является актуальной задачей, имеющей существенное значение для угольной промышленности.

Диссертационная работа выполнена по планам научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ ОАО «ОУК «Южкуз-бассуголь» с реализацией результатов исследований на шахтах «Алардин-ская» и «Осинниковская» в Кузбассе под руководством и непосредственном участии автора в период 1984-2005гг.

Целью работы является прогнозирование параметров взаимодействующих геомеханических и газодинамических процессов для обоснования оптимальной скорости подвигания очистного забоя при отработке свиты газоносных пластов.

Идея работы заключается в использовании установленных зависимостей параметров взаимодействующих геомеханических и газодинамических процессов от скорости подвигания очистного забоя для её регулирования и обеспечения оптимальных технологических режимов отработки свиты угольных пластов в сложных изменяющихся природных и техногенных условиях.

Задачи исследований:

- изучить влияние основных природных и техногенных факторов на ритмичность работы высокопроизводительных очистных комплексно-механизированных забоев;

- установить по результатам шахтных наблюдений закономерности проявления и взаимодействия газодинамических и геомеханических процессов в углепородном массиве при неравномерном подвигании очистного забоя;

- установить закономерности деформирования углепородной толщи при неравномерном подвигании очистного комплексно-механизированного забоя;

- установить закономерности формирования газового коллектора в выработанном пространстве при переменной скорости подвигания очистного комплексно-механизированного забоя;

- разработать рекомендации для активного управления параметрами геомеханических и газодинамических процессов посредством регулирования скорости подвигания КМЗ.

Методы исследований. В работе использован комплекс методов исследований, включающий: численное моделирование геомеханических и газодинамических процессов, натурные эксперименты по исследованию влияния скорости движения очистных забоев на геомеханические и газодинамические параметры, статистическую обработку и обобщение результатов исследований, прогноз области рационального применения разработанных технологических и геомеханических решений.

Научные положения, выносимые на защиту:

- по убывающему влиянию на неравномерность подвигания очистного КМЗ основные факторы ранжируются в следующей последовательности: природные - метанообильность углепородной толщи; геологические нарушения, обводнённость углепородного массива, склонность угля к самовозгоранию; техногенные - очистной комбайн, средства транспорта, механизированные крепи;

- интенсивность газодинамических и геомеханических процессов в углепородном массиве возрастает при: увеличении скорости подвигания забоя в интервале 0-4 м/сутки, резкой остановке КМЗ и в первые сутки его простоя, а также перед обрушением пород налегающей толщи;

- при остановленном после выемки отдельного элемента угольного пласта очистном забое вертикальные смещения пород кровли наиболее интенсивно происходят в зоне, форма которой близка к полуэллипсам; угол наклона оси полуэллипса и его объём увеличиваются во времени по степенной функции с показателем степени 0,4-0,6;

- объём газового коллектора в выработанном пространстве и вероятность динамического выделения метановоздушной смеси в выработки выемочного участка увеличиваются пропорционально скорости подвига-ния очистного забоя, прочности пород кровли, угленасыщенности массива горных пород, объёму зон расслоения пакетов подработанных породных плит.

Научная новизна работы заключается в

- классификации и ранжировании основных горно-геологических и технгенных факторов, влияющих на неравномерность подвигания очистного КМЗ: метанообильности углепородной толщи; интенсивности и типов геологических нарушений, обводнённости углепородного массива, склонности угля к самовозгоранию; надёжности работы очистного комбайна, средства транспорта и механизированные крепи;

- закономерностях интенсификации взаимодействующих газодинамических и геомеханических процессов в углепородном массиве при: увеличении скорости подвигания забоя в интервале 0-4 м/сутки, резкой остановке КМЗ и в первые сутки его простоя, а также перед обрушением пород налегающей толщи;

- закономерностях деформирования углепородной толщи при неравномерном подвигании очистного комплексно-механизированного забоя: при увеличении скорости подвигания очистного забоя в интервале 120 м/сутки оседания пород кровли над перекрытием секции механизированной крепи уменьшаются в 1,4-2,1 раза, а пучение пород почвы -в 1,25,2 раза, зона активного сдвижения подработанных пород кровли смещается от линии очистного забоя в сторону выработанного пространства;

- закономерностях изменения объёма газового коллектора в выработанном пространстве: максимальный объём коллектора увеличивается пропорционально скорости подвигания очистного забоя, объём газового коллектора в выработанном пространстве изменяется в соответствии с периодами зависания и обрушения породной плиты, толщина которой равна мощности пород между кровлей отрабатываемого пласта и кровлей вышележащего пласта-спутника.

Личный вклад автора заключается в:

- выявлении, классификации и ранжировании по результатам анализа производственного опыта отработки газоносных угольных пластов в сложных условиях основных горно-геологических и техногенных условиях факторов, влияющих на неравномерность подвигания очистного КМЗ

- установлении закономерностей роста интенсивности взаимодействующих газодинамических и геомеханических процессов в углепородном массиве при увеличении скорости подвигания забоя, внезапной остановке КМЗ, а также перед обрушением пород налегающей толщи;

- исследовании характера изменения объёма газового коллектора в выработанном пространстве при неравномерном подвигании очистного забоя при разной длине зависания подработанных пород кровли и пространственном положении подрабатываемых пластов-спутников;

- разработке рекомендации для активного управления интенсивностью геомеханических и газодинамических процессов посредством регулирования скорости подвигания КМЗ.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

- длительным (1984-2005гг.) периодом сбора, анализа и обобщения результатов шахтного эксперимента в широком диапазоне горногеологических и горнотехнических условий и реализации выводов и рекомендаций на шахтах Южного Кузбасса;

- применением сертифицированных технических средств автоматизированного сбора и накопления в виде базы данных параметров шахтной атмосферы при проведении шахтного эксперимента и количественного прогнозирования параметров напряжённо-деформированного состояния углепородного массива численными методами геомеханики при неравномерном подвигании очистного забоя;

- соответствием установленных по результатам численного моделирования закономерностей циклического проявления горного давления и выделения метановоздушной смеси из выработанного пространства реальным процессам в условиях шахт «Алардинская» и «Осинниковская» в Кузбассе;

- положительными результатами управления скоростью подвигания очистного комплексно-механизированного забоя, исключающими возникновение аварийных ситуаций при интенсивной отработке газоносных угольных пластов в сложных горно-геологических условиях шахт Южного Кузбасса.

Научное значение работы состоит в установлении закономерностей взаимодействия геомеханических и газодинамических процессов при неравномерной скорости подвигания высокопроизводительного комплексно-механизированного очистного забоя.

Практическая значимость работы состоит в: возможности использования установленных закономерностей деформирования горных пород и выделения метановоздушной смеси из выработанного пространства при неравномерном подвигании очистного комплексно-механизированного очистного забоя для прогнозирования экстремальных геомеханических и газодинамических ситуаций, а также исключения этих ситуаций посредством регулирования скорости подвигания очистного забоя.

Реализация работы. Проведены опытно-промышленные испытания вариантов управления геомеханическими и газодинамическими процессами и получены положительные результаты при отработке 11 выемочных столбов в условиях шахт «Алардинская» и «Осинниковская» в Кузбассе, подтверждающие возможность профилактики аварийных ситуаций при движении очистного забоя со скоростью не менее 4 м/сутки.

Апробация работы. Основные выводы и результаты научной работы доложены и обсуждены на: Международной научно-практической конференции «Наукоёмкие технологии разработки и использования природных ресурсов» (Новокузнецк, 2004, 2005гг.), XIII, IX, X Международной конференции «Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых» (Новокузнецк, 2004-2005гг.), Научном симпозиуме «Неделя горняка 2005» (Москва, 2005г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе 6 без соавторов.

Объём и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх разделов, заключения, изложена на 147 страницах машинописного текста, содержит 45 рисунков, 14 таблиц, список литературных источников из 84 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика", Наумкин, Валерий Николаевич

4.6 Выводы

По результатам проведённых исследований обоснованы следующие выводы и рекомендации:

1) Скорость подвигания очистного забоя является одним из технологических факторов, определяющих параметры газовыделения в выработанное пространство, однако все известные алгоритмы расчёта этих параметров ориентированы на использование средней скорости подвигания очистного забоя и не учитывают ее вариацию.

2) Оптимальной для исследования влияния технологических параметров на газовыделение является алгоритм, разработанный на основе уравнения газового баланса с учетом динамики объема выработанного пространства и последовательности обрушений породных слоев кровли, в том числе по пластам-спутникам. Этот алгоритм расчета параметров метановыделения позволяет:

• ценить зависимость максимальной величины газовыделения в выработанное пространство от вариации скорости подвигания очистного забоя в заданных горно-геологических и горнотехнических условиях;

• оценить величину газовыделения в очистной забой из выработанного пространства между периодами обрушения основной кровли на основе гипотез о диффузии, эжекции, разности газового (в том числе пластового) давления и давления в очистном забое;

• определить влияние на газовыделение в выработанное пространство вынимаемой мощности пласта, параметров пластов-спутников, длины очистного забоя, шага обрушения основной кровли и ряда других горнотехнических и горно-геологических параметров.

На основе выполненных экспериментов обоснованы следующие выводы.

3) Установлено, что увеличение длины очистного забоя ведет к крайне незначительному снижению газовыделения из выработанного пространства. В тоже время увеличение длины очистного забоя может привести к негативным результатам вследствие снижения скорости подвигания очистного забоя и уменьшения частоты обновления краевой поверхности угольного пласта в забоя. Снижение скорости подвигания, как правило, приводит к повышенному отжиму, вывалообразованию и неритмичности работы очистного забоя, которая провоцирует рост газовыделения из выработанного пространства.

4) Повышение скорости подвигания очистного забоя не может рассматриваться в качестве рекомендации для управления газовыделением из выработанного пространства, так как нагрузка более 4-6 тыс.т/сутки на большинстве шахт Кузбасса ограничивается газовым фактором и ожидать изменения сложившейся ситуации в ближайшем будущем не приходится.

5) Изменение шага обрушения основной кровли представляется слишком трудоемким и ненадежным способом управления газовыделением из выработанного пространства, так как до конца не изучено влияние шага обрушения основной кровли на коллекторские свойства обрушенных пород.

6) Основным технологическим фактором, регулирующим газовыделение в очистной забой из выработанного пространства, является управляемая вариация скорости подвигания очистного забоя, минимизация которой позволяет существенно снизить газовыделение.

7) Одним из наиболее важных факторов, обеспечивающих минимизацию вариации скорости подвигания очистного забоя, является полная независимость очистных и подготовительных работ в рамках принятой системы разработки и технологической схемы шахты. В пределах выемочного поля (яруса) все подготовительные работы должны быть завершены до начала очистных работ, независимо от секционирования дополнительными печами.

8) Снижение вариации скорости подвигания очистного забоя при полном отсутствии взаимовлияния очистных и подготовительных работ может быть достигнуто за счет применения более надежных очистных комбайнов и забойных конвейеров (в том числе импортного производства), перехода на работу комбайна по односторонней или уступной схеме, принятия дополнительных мер против отжима угля, упрочнение неустойчивой нижней части непосредственной кровли, применение механизированных крепей с выдвижными или удлиненными консолями перекрытий.

9) Влияние технологических факторов на газовыделение из выработанного пространства в очистной забой весьма ограничено, и предпочтение следует отдавать дегазации разрабатываемого пласта и пластов-спутников, а также изолированному отводу метана из выработанного пространства.

10) Разработаны рекомендации по выбору технологии ведения очистных работ при повышенном газовыделении из выработанного пространства:

• установка секций по заряженной схеме и передвижка их сразу за проходом комбайна, что позволит уменьшить вероятность вывалов пород непосредственной кровли и скопления метана в куполах;

• использование мехкрепей с выдвижными консолями и проти-воотжимными щитками позволит избежать повышенного отжима и своевременно перекрывать дополнительные обнажения непосредственной кровли;

• для снижения вывалообразования рекомендуется использовать очистные комбайны с шириной захвата 0,5 м. Выемку угля рекомендуется вести по односторонней или уступной схеме. Для повышения частоты обновления поверхности забоя возможно использование двухкомбайновой или стругово-комбайновой выемки. При мощности пласта до 2,0-2,5 м наиболее эффективной и безопасной является струговая выемка;

• для стабилизации скорости подвигания длинного комплексно-механизированного забоя в условиях повышенного отжима необходимо вести укрепление угля и пород на поверхности забоя полимерными клеями или деревянными анкерами с различными технологиями закрепления, наиболее соответствующими конкретным горно-геологическим условиям;

• при выемке пластов с ложной кровлей имеет смысл включение последней в вынимаемую мощность или ведение работ под пачку угля (этот вариант может оказаться более приемлемым при наличии тяжелой по нагрузочным свойствам основной кровли);

• при планировании горных работ необходимо размещать очистной забой под углом 30-90° к основной системе трещин в углепородном массиве;

• для отработки пластов с повышенной обводненностью рекомендуется использовать забойные конвейеры с центральным расположением цепей. При расположении цепей в боковинах рештаков цепи необходимо оснащать специальными очистителями;

• необходимо создание новых технологий заделки вывалов непосредственной кровли на основе пневмобаллонных крепей, современных материалов типа пенобетона, специальных полимерных составов или пе-нопластов.

В диссертации изложены результаты исследований, позволяющие прогнозировать параметры взаимодействующих геомеханических и газодинамических процессов при подземной интенсивной выборочной отработке свиты пологих газоносных угольных пластов и управлять скоростью подвигания очистного забоя в сложных природных условиях, имеющие существенное значение для геомеханики.

Основные научные результаты, выводы и рекомендации заключаются в следующем:

1. Обоснованы следующие варианты циклического воздействия природных и техногенных факторов на геомеханические и газодинамические процессы в углепородном массиве с: постоянными периодом и амплитудой; переменными периодом и амплитудой; переменным периодом и катастрофической амплитудой

Установлено, что при скорости подвигания очистного забоя У<5,5м/сутки зависимость между скоростью и газоносностью выемочного участка почти линейная, при скорости подвигания забоя более V >5,5м/сут амплитуда на графике газообильности может достигать катастрофических величин, что подтверждается высокой вероятностью прорыва метановоз-душной смеси из искусственного газового коллектора в выработанном пространстве. Интенсивность газодинамических и геомеханических процессов в углепородном массиве возрастает при резкой остановке КМЗ и в первые сутки его простоя, а также перед обрушением подработанных пород налегающей толщи.

3. По убывающему влиянию на неравномерность подвигания очистного КМЗ основные факторы ранжируются в следующей последовательности: природные - метанообильность углепородной толщи; геологические нарушения, обводнённость углепородного массива, склонность угля к самовозгоранию; техногенные - очистной комбайн, средства транспорта, механизированные крепи.

4. Установлены закономерности деформирования углепородной толщи при неравномерном подвигании очистного комплексно-механизированного забоя: при увеличении скорости подвигания очистного забоя в интервале 1-20 м/сутки оседания пород кровли над перекрытием секции механизированной крепи уменьшаются в 1,4-2,1 раза, пучение пород почвы -в 1,2-5,2 раза, точка максимума эпюры опорного горного давления приближается к краевой части пласта от 0,55 до 0,15 м, а зона активного сдвижения подработанных пород кровли смещается от линии очистного забоя в сторону выработанного пространства. При увеличении периода простоя КМЗ оседания верхнего перекрытия секций механизированной крепи увеличиваются почти линейно со средней скоростью 2-3 мм/сутки. Причём, скорость оседаний перекрытия тем больше, чем больше была ранее скорость движения КМЗ. Наибольшая скорость оседаний (до 10 мм/сутки) зафиксирована в первые сутки после остановки очистного забоя.

5. При остановленном после выемки отдельного элемента угольного пласта очистном забое вертикальные смещения пород кровли наиболее интенсивно происходят в зоне, форма которой близка к полуэллипсам, а их ось наклонена в сторону выработанного пространства; угол наклона оси полуэллипса и его объём увеличиваются во времени по степенной функции с показателем степени 0,4-0,6.

6. Разработан алгоритм, позволяющий: проводить оценку зависимости максимальной величины газовыделения в выработанное пространство от вариации скорости подвигания очистного забоя в заданных горногеологических и горнотехнических условиях; установливать величину газовыделения в очистной забой из выработанного пространства между обрушениями основной кровли на основе гипотез о диффузии, эжекции, разности газового (в том числе пластового) давления и давления в очистном забое; определять влияние на газовыделение в выработанное пространство вынимаемой мощности пласта, параметров пластов-спутников, длины очистного забоя, шага обрушения основной кровли и других горнотехнических и горно-геологических показателей.

7. Объём газового коллектора в выработанном пространстве и вероятность динамического выделения метановоздушной смеси в выработки выемочного участка увеличиваются пропорционально скорости подвигания очистного забоя, прочности пород кровли, угленасыщенности массива горных пород, объёму зон расслоения пакетов подработанных породных плит.

8. Обоснованы рекомендации для управления геомеханическими процессами, обеспечивающими оптимальную скорость подвигания очистного забоя: установка секций по заряженной схеме и передвижка их сразу за проходом комбайна; применение мехкрепей с выдвижными консолями и противоотжимными щитками; применение очистных комбайнов с шириной захвата 0,5 м; выемка угля по односторонней или уступной схеме; повышение частоты обновления поверхности забоя с применением двухкомбайновой или стругово-комбайновой выемки; упрочнение угля и пород на поверхности забоя полимерными клеями или деревянными анкерами; размещение очистного забоя под углом 30-90° к основной системе трещин в углепородном массиве и др.

9. Результаты исследований реализованы при отработке пяти выемочных столбов шахт «Осинниковская» и «Алардинская» ОАО «ОУК «Южкузбассуголь», а также в проектах реконструкции этих предприятий.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Наумкин, Валерий Николаевич, Новокузнецк

1. Черняк И.Л. Управление состоянием массива горных пород / И.Л. Черняк, С.А. Ярунин. - М.Ж Недра, 1995. - 395 с.

2. Проскуряков Н.М. Управление состоянием массива горных пород / Н.М. Проскуряков. М.: Недра, 1991. - 368 с.

3. Борисов А.А. Механика горных пород и массивов / А.А. Борисов. -Ml: Недра, 1980.-305 с.

4. Кузнецов Г.Н. Моделирование проявлений горного давления / Г.Н. Кузнецов. Л. :Недра, 1968. - 279 с.

5. Крутиков В.Н. Модели и методы оптимизации управления горным производством; Автореф. дисс. д.т.н. / НИИ систем управления, волновых процессов и технологий. Красноярск, 2002. - 35 с.

6. Кузнецов С.Т. О направлениях совершенствования механизированных крепей и приемов активного управления кровлей при их применении / С.Т. Кузнецов. М.: Недра, 1970. - 312 с.

7. Управление горным давлением при разработке пологих пластов с труднообрушаемой кровлей на шахтах Кузбасса / С.И. Калинин, А.Ф. Лютен-ко, П.В. Егоров, С.Г. Дьяконов. Кемерово: Кемеровское книжное изд-во, 1991.-248 с.

8. Коровкин Ю.А. Механизированные крепи очистных забоев / Ю.А. Коровкин; Под. ред. Ю.Л. Худина. М.: Недра, 1990. - 413 с.

9. Гурин А.А. Ударные воздушные волны в горных выработках / А.А. Турин, П.С. Малый, С.К. Савенко. М.: Недра, 1983. - 223 с.

10. Пучков J1.A. Аэродинамика подземных выработанных пространств / Л.А. Пучков. М.: Изд-во МГГУ, 1993. - 266 с.

11. Фисенко Г.Л. Предельные состояния горных пород вокруг выработок / Г.Л. Фисенко. М.: Недра, 1976. - 272 с.

12. Грицко Г.И. Экспериментально-аналитический метод определения напряжений в массиве горных пород / Г.И. Грицко, Б.В. Власенко. Новосибирск: Изд-во Наука СО АН СССР, 1976. - 189 с.

13. Петухов И.М. Горные удары на угольных шахтах / И.М. Петухов. -М.: Недра, 1972.-229 с.

14. Слесарев В.Д. Определение оптимальных размеров целиков различного назначения / В.Д. Слесарев. М.: Углетехиздат, 1948. - 194 с.

15. Петухов И.М. Механика горных уларов и выбросов / И.М. Петухов, A.M. Линьков. М.: Недра, 1983. - 280 с.

16. Колмаков В.А. Метановыделение и борьба с ним в шахтах / В.А. Колмаков. -М.: Недра, 1981. 134 с.

17. Технология системного моделирования / Е.Ф. Авамчук, А.А. Вавилов, С.В. Емельянов и др. М.: Машиностроение; Берлин: Тезник, 1988. - 520 с.

18. Советов Б.Я. Моделирование систем / Б.Я. Советов, С.А. Яковлев. -М.: Высш. шк., 1998.-319 с.

19. Цыпкин Я.З. Информационная теория идентификации / Я.З. Цып-кин. М.: Наука. Физмалит, 1995. - 336 с.

20. Мясников А.А. Применение ЭВМ для решения задач управления метоновыделением в шахтах / А.А. Мясников, В.П. Садохин, Т.С. Жирнова. -М.: Недра, 1977.-248 с.

21. Инструкция по расчеты и применению анкерной крепи на угольных шахтах России. СПб.: ВНИМИ, 2000. - 70 с.

22. Инструкция по выбору рамных податливых крепей горных выработок. СПб.: ВНИМИ, 1991. - 125 с.

23. Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подхемных горных разработок на угольных месторождениях. СПб.: ВНИМИ, 1998.-291 с.

24. Канлыбаева Ж.М. Закономерности сдвижения горных пород в массиве/Ж.М. Канлыбаева.-М.: Недра, 1968.-218 с.

25. Указания по управлению горным давлением в очистных забоях угольных шахт. Л.: ВНИМИ, 1989. - 235 с.

26. Инструкция по выбору способа и параметров разупрочнения кровли на выемочных участках. Л.: ВНИМИ, 1982. - 120 с.

27. Чернов О.И. Гидродинамическая стратификация монолитных прочных пород в качестве способа управления труднообрушающейся кровлей / О.И. Чернов // Физико-технические системы разработки полезных ископаемых.- 1982. №2.-С. 17.

28. Мякенький В.И. Комплексные исследования процессов сдвижения и дегазации толщи горных пород / В.И. Мякенький // Уголь Украины. 1975. -№7.-С. 21-23.

29. Болотин В.В. Механика многослойных конструкций / В.В. Болотин, Ю.Н. Новичков. М.: Машиностроение, 1980. - 375 с.

30. Земисев В.Н. Расчеты деформаций горного массива / В.Н. Земисев. -М.: Недра, 1979.-376 с.

31. Дудукалов В.П. О распределении давлений обрушенных пород в выработанном пространстве / В.П. Дудукалов // Уголь. 1988. - №2. - С. 2128.

32. Беляев Е.В. Теория подрабатываемого массива горных пород / Е.В. Хохлов. М.: Недра, 1980. - 319 с.

33. Хохлов И.В. Сдвижение и проницаемость подработанной толщи пород / И.В. Хохлов. М.: Недра, 1980. - 319 с.

34. Кузнецов С.Т. Влияние подработки на разупрочнение труднообру-шающихся пород кровли / С.Т. Кузнецов, В.Т. Горохов, В.П. Шишкин И Уголь.-1981.-№12.-С. 10-12.

35. Клишин В.И. Адаптация механизированных крепей к условиям динамического нагружения / В.И. Клишин. Новосибирск: Наука, 2002. - 200 с.

36. Тищенко С.М. Эффективность разупрочнения пород кровли при подработке угольных пластов / С.М. Тищенко, А.Ф. Лютенко // Взаимодействие механизированных крепей с боковыми породами. Вып. 43. Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1985. - С. 123-129.

37. Разупрочнение труднообрушаемых кровель угольных пластов / С.Т. Кузнецов, Ю.А. Семенов, В.П. Шишкин, М.М. Мукушев. М.: Недра, 1987. -200 с.

38. Черняев В.И. Рациональное ведение горных работ при выемке свит угольных пластов / В.И. Черняев // Обзорная информация. Серия «Технология добычи угля подземным способом». Вып. 11.- М.: 1985. 85 с.

39. Петраши М. Исследования в лавах при слоевом разрушении кровли / М. Петраши // Совершенствование планирования производства. Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1986. - С. 30-33.

40. Кузнецов С.Т. К расчету устойчивости толщ осадочных пород / С.Т. Кузнецов, Б.З. Амусин, Д.Г. Пекарский // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1975. - №4. - С. 12-17.

41. Кузнецов С.Т. Приближенный расчет возможности расслоения кровель угольных пластов / С.Т. Кузнецов, Б.З.Амусин, Д.Г. Пекарский // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1975. - №4. -С. 12-17.

42. Громов Ю.В. Управление горным давлением при разработке мощных пологих пластов угля / Ю.В. Громов, Ю.Н. Бычков, В.П. Кругликов. -М.: Недра, 1985.-239 с.

43. Тимошенко С.П. Теория упругости / С.П. Тимошенко, Дж. Гувер. -М:: Наука. 1975.-576 с.

44. Якоби О. Практика управления горным давлением / О. Якоби. М.: Недра, 1987.-566 с.

45. Глушко В.Т. Оценка напряженно-деформированного состояния массива горных пород / В.Т. Глушко, С.П. Гавеля. М.: Недра, 1986. - 221 с.

46. Фармер Я. Выработки угольных шахт / Я. Фармер. М.: Недра, 1990.-269 с.

47. Пакет компьютерных программ ГЕОМЕХАНИКА. №№ 2000610937, 2000610940, 2001610645,. М.: Роспатент, 2000-2003.

48. Взаимодействие механизированных крепей с кровлей / А.А. Орлов, В.Ю. Сетков, С.Г. Баранов и др. М.: Недра, 19976. - 336 с.

49. Тимошенко С.П. Пластинки и оболочки / С.П. Тимошенко, С. Вой-новский-Кригер. -М.: Физматиздат, 1963. 633 с.

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

51. Грицко Г.И. Экспериментально-аналитический метод определения напряжений в массиве горных пород / Г.И. Грицко, Б.В. Власенко. Новосибирск: Наука, 1976. - 189 с.

52. Ползучесть осадочных горных пород. Теория и эксперимент / Ж.С. Ержанов, А.С. Сагинов. Г.Н. Гуменюк и др. Алма-Ата: Наука, 1970. - 208 с.

53. Инструкция по безопасному ведения горных работ на шахтах, разрабатывающих угольные пласты, склонные к горным ударам. РД 05-328-99. -М.: Госгортехнадзор России, 2000. 119 с.

54. Малышев Ю.Н. Фундаментально прикладные методы решения проблемы метана угольных пластов / Ю.Н. Малышев, К.Н. Трубецкой, А.Т. Ай-руни. М.: Изд-ва Академии горных наук, 2000. - 519 с.

55. Правила безопасности в угольных шахтах (ПБ 05-618-03). ГУП «НТЦ «Промышленная безопасность», 2003. - 296 с.

56. Преслер В.Т. Информационно-математическая среда прогноза газопроявлений в угольных шахтах / В.Т. Преслер. Кемерово:Кузбассвузиздат, 2000. - 228 с.

57. Крейнин Е.В. К вопросу о происхождении метана угольных месторождений и способах его добычи: новая информация / Е.В. Крейнин, JI.K. Сильверстов // Уголь. 2004. - №7. - С. 52-55.

58. Рогов Е.И. Математические модели адаптации процессов и подсистем угольной шахты / Е.И. Рогов, Г.И. Грицко, В.Н. Вылегжанин. Алма-Ата: Наука КазССР, 1979. - 240 с.

59. Тарасов Б.Г. Прогноз газообильности выработок и дегазации шахт / Б.Г. Тарасов. М.: Недра, 1973. -208 с.

60. Стекольщиков Г.Г. Управление аэрогазодинамическими процессами в многосвязной комбинированной вентиляционной системе угольных шахт: Автореф. дисс. докт. техн. наук / Инт-угля и углехимии СО РАН. Кемерово, 2000.-47 с.

61. Пестриков В.Г. Разработка метода расчета остаточных ресурсов метана в отработанных горных отводах шахт: Автореф. дисс. канд. техн. наук / Инт-угля и углехимии СО РАН. Кемерово, 2003. - 22 с.

62. Сергеев И.В. Теоретические и экспериментальные методы исследования газового состояния массива горных пород / И.В. Сергее, Д.И. Бухны, А.Е. Фитерман. -М.: Наука, 1988. 110 с.

63. Соловицкий А.Н. Об аппроксимации блочного массива горных пород для оценки его напряженного состояния / А.Н. Соловицкий // Маркшейдерский вестник. 203. - №3. - С. 74-76.

64. Рудничная вентиляция: Справочник / Н.Ф. Гращенков, А.Э. Петро-сян, М.А. Фролов и др. М.: Недра, 1988. - 440 с.

65. Радиковский М.И. Разработка метода прогноза зон интенсивного метановыделения при активизации геомеханических процессов в угольных шахтах: Автореф. дисс. канд. техн. наук / Инт-угля и углехимии СО РАН. -Кемерово, 1998.-23 с.

66. Малышев Ю.П. Современные подходы к рентабельному освоению угольных месторождений / Ю.П. Малышев // Уголь. 2000. - №3. - С. 37-42.

67. Проблемы разработки метаноносных пластов в Кузнецком угольном бассейне / Ю.Н. Малышев, Ю.Л. Худин, М.П. Васильчук и др. М.: Издательство Академии горных наук, 1997. - 463 с.

68. Инструкция по предупреждению и тушению подземных эндогенных пожаров в шахтах Кузбасса. Кемерово: РосНИИГД, ВостНИИ, 1999. - 69 с.

69. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. Макеевка: МакНИИ, 1989.-319 с.

70. Управление геомеханическими процессами при отработке угольных пластов короткими забоями/ В.Н. Фрянов и др..-Кемерово: Академия горных наук, 1999,- 110 с.

71. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. Макеевка-Донбасс, 1989.-319 с.

72. Тимошенко С.П. Плостинки и оболочки С.П.Тимошенко, С.Войнаровский-Кригер. -М:., 1963.-635 с.

73. Наумкин В.Н. К вопросу о моделировании газовыделения в выработанное пространство длинного очистного забоя/ В.Н. Наумкин// Наукоёмкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов: Материалы

74. Международной научно-практической конференции/ ЗАО «Кузбасская ярмарка», ГОУ ВПО «Сиб.гос.индустр.ун-т».- Новокузнецк, 2005.- С.54-57.

75. Лукин К.Д. Разработка основных принципов прогнозирования параметров сдвижения, разрушения и уплотнения разрушенных пород при очистной выемке/ К. Д. Лукин, В.Н. Наумкин//Горный информационно-аналитический бюллетень МГГУ.-2005.-№ 1.- С.47-49.