Обґрунтування параметрів і способів керування гідродинамічним режимом затоплення шахт з метою досягнення технічної й екологічної безпеки. Формування гідродинамічного режиму, порушеного гірничими роботами при закритті вугільних підприємств Донбасу.
Аннотация к работе
На території Донецького басейну підлягають ліквідації 64 вугільні підприємства (у т. ч.38 шахт у Донецькій області, 26 - у Луганській), фактичний водовідлив яких складає близько 7 м3/с, сумарний обсяг гірничих виробок - 1,3 млрд. м3. Серед комплексу проблем, що супроводжують процес закриття шахт, особливу актуальність мають задачі прогнозування режиму їх затоплення. Мета роботи полягає в обґрунтуванні параметрів і способів керування гідродинамічним режимом затоплення шахт, що дозволяє досягти технічної й екологічної безпеки. Розробити основні принципи формування технічних рішень з управління гідродинамічним режимом затоплення шахт, що дозволяють досягти технічної та екологічної безпеки. Ідея роботи полягає в управлінні гідродинамічним режимом порушеного гірничими роботами вуглепородного масиву шляхом обґрунтування параметрів, що визначають динаміку відновлення рівня підземних вод при затопленні вугільних шахт, з метою забезпечення прийнятного функціонування елементів геотехнічної системи регіону шахт, що закриваються.В основу методів, що застосовуються при прогнозуванні процесу затоплення, покладені залежності, отримані в 1944 р. при відбудові затоплених у період окупації шахт: (1) Аналіз фактичних даних про швидкість і час затоплення (t) шахт свідчить про те, що заповнення водою (Q) певних об?ємів гірничих виробок (V) відбувається набагато швидше, ніж передбачалося. Припустивши, що дійсний об?єм затоплених гірничих виробок менше первісно виробленого підземного простору, введено поняття про коефіцієнт заповнення (Кз), що характеризує ступінь цілості гірничих виробок і чисельно дорівнює відношенню об?єму води, що надійшла в шахту, до об?єму виробленого простору. Рішення прогнозних задач методом моделювання дозволяє створювати багатошарові моделі, що відображають різні фільтраційні властивості водоносних порід і розділяючих шарів, враховувати дані про графік вибуття шахт з експлуатації і технічні параметри водовідливів. Досвід ліквідації вугільних шахт свідчить про те, що технічні рішення, у своїй більшості, тяжіють до будівництва чи розширення потужних водовідливних комплексів на нижніх дренажних горизонтах з метою організованого перепуску води на діючі шахти. вугільна шахта гідродинамічний режимДисертація є завершеною науково-дослідною роботою, у якій вирішена наукова і прикладна задача досягнення технічно ефективного й екологічно безпечного режиму затоплення шахт, що закриваються, на основі врахування параметрів нестаціонарного пружного режиму фільтрації з одночасним формуванням поля фільтраційних потенціалів, що визначає час використання водовідливів і методичні підходи до вибору технічних схем водорегулювання. Чисельну гідродинамічну модель адаптовано для рішення прогнозних задач відновлення рівнів підземних вод у порушеному породному масиві при закритті вугільних шахт. За результатами рішення зворотних і варіантного ряду прогнозних задач отримані важливі кількісні співвідношення в режимах дренування і затоплення шахт, визначене просторове положення сталої рівневої поверхні, встановлено, що режим перетоку визначається фільтраційним опором масиву гірських порід. Встановлено, що процеси підтоплення і затоплення територій населених пунктів і земельних угідь не можна прямо повязувати з процесом відновлення рівневої поверхні вуглепородної товщі при затопленні шахт, оскільки останній здійснюється в умовах пружного режиму фільтрації. Розроблені технологічні підходи до управління гідродинамічним режимом затоплення шахт, що базуються на врахуванні фільтраційних опорів масиву гірських порід і наближають перспективу переходу території в режим самодренування.