Обґрунтування технології виїмки пластів вугілля на великих глибинах на основі встановлення закономірностей зміни техногенної тріщинуватості і напрямку фільтрації газу з газоносних пісковиків в товщі порід при великих швидкостях посування очисного вибою.
Аннотация к работе
Внаслідок цього швидкості посування очисних вибоїв на шахтах України зросли в 1,5…2 рази і, у ряді випадків, сягають 200 м/міс і більше. Виїмка вугільних пластів з великою швидкістю на значних глибинах можлива за умови зниження газовиділення, інтенсивність якого визначається проникністю масиву гірських порід, що залежить від параметрів техногенної тріщинуватості. Тріщинуватість утворюється в результаті перевищення допустимих напружень і деформацій навколо очисного вибою, а рівень і вектори напружень залежать від швидкості посування лави. Збільшення швидкості руху лав призвело до істотної зміни характеру динамічних зрушень породної товщі, яка підробляється і надробляється очисним вибоєм, а також вплинуло на параметри активних зрушень. У роботі використані наступні методи досліджень: методи фізичного моделювання на еквівалентних матеріалах і «тертям по основі» для дослідження впливу швидкості посування очисного вибою на параметри тріщинуватості товщі, що підробляється; чисельне моделювання методом дискретних елементів для уточнення параметрів зони активних зрушень; шахтні експериментальні спостереження пружно-деформованого стану масиву в зоні активних зрушень для перевірки достовірності величин зсувних деформацій; спостереження структури товщі обрушених порід для уточнення параметрів тріщинуватості підробленої товщі; моніторинг газовиділення з дегазаційних свердловин та у виробках виїмкової ділянки, а також кореляційний і статистичний аналіз.Експериментальні дані свідчать про суперечливий характер впливу швидкості посування очисного вибою на прояви гірського тиску навколо виїмкової дільниці. З другого боку, при збільшенні темпів посування очисного вибою підвищується стійкість безпосередньої покрівлі в лаві, а зростання інтенсивності питомого газовиділення відстає від темпів прискорення посування очисного вибою. Таким чином, необхідно вивчити і використати позитивні ефекти збільшення швидкості посування очисного вибою й нейтралізувати негативні наслідки прояву гірського тиску у виїмкових виробках, що визначило зміст задач, наведених у вступі. При цьому швидкість посування очисного вибою регулювалася зміною співвідношення довжини заходки до відстані переміщення моделі по основі. Зокрема, вимірювання конвергенції і швидкості зсунень на контурі виробки при різних швидкостях посування лави застосовувалося для дослідження процесу руйнування порід навколо виробки в зоні активних зрушень позаду діючого очисного вибою, де необхідно забезпечувати цілісність дегазаційних свердловин.Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, в якій вирішена науково-практична задача обґрунтування параметрів інтенсивної технології виїмки вугільних пластів на великих глибинах на основі встановлення закономірностей зміни техногенної тріщинуватості і напрямку фільтрації газу з супутників і газоносних пісковиків в товщі гірських порід, яка підробляється високими темпами, що має важливе значення для підвищення ефективності і безпеки підземних робіт. Встановлено, що при швидкостях підробки 40…50 м/міс, деформації зсувів в покрівлі вугільних пластів складають 0,0078…0,013, які перевищують граничні, тому над робочим простором лави формується область підвищеної субвертикальної проникності, яка співпадає із зоною максимальних прогинів. Показано, що із зростанням швидкості посування очисного вибою процес ущільнення товщі покрівлі класу А1 і А2, в напрямі, нормальному до нашарування, розтягується в просторі по висоті і призводить до розкриття витягнутих уздовж нашарування суцільних порожнин розшарування. Встановлено, що збільшення швидкості посування лави до 200 м/міс призводить до зменшення максимальних деформацій зрушення за експонентою у 2,16…7,8 разів, а компонента вертикальної проникності зменшується в 140…150 разів, що призводить до інверсії компонент анізотропії проникності навколо робочого простору лави і знижує інтенсивність газовиділення в робочий простір очисного вибою згідно експоненціальній залежності. Обґрунтована схема уловлювання газу з супутників і газоносних пісковиків за допомогою свердловин дегазації, які буряться услід діючій лаві з конвеєрного штреку або з додаткової виробки, яка проводиться позаду зони активних зрушень, що дозволяє в 1,1 - 1,2 рази збільшити ефективність дегазації.