Механізм прояву раптових обвалень вугілля та їх залежність від гірничо-геологічних, гірничотехнічних і геомеханічних умов розробки вугільних пластів. Технологічні заходи щодо запобігання обвалень. Показники прогнозування небезпеки вугільних пластів.
Аннотация к работе
До початку виконання роботи були відсутні нормативні документи, що регламентують безпечну розробку пластів, схильних до раптових обвалень вугілля; не були розроблені способи прогнозу небезпеки пластів і ділянок по раптовим обваленням вугілля (існував лише прогноз зон геологічних порушень і небезпечних проявів гірничого тиску); мали потребу в доробці і коректуванні параметри технологічних і спеціальних заходів щодо запобігання цих явищ, не був розроблений комплекс заходів з метою запобігання ГДЯ на пластах, одночасно схильних до раптових викидів і обвалень вугілля. Дисертація базується на результатах, отриманих при виконанні науково-дослідної програми Мінвуглепрому України №1719201050 “Розробити комплекс заходів для запобігання газодинамічних явищ на крутих пластах, одночасно схильних до раптових викидів і обвалень (висипань) вугілля”. Метою роботи є обґрунтування і розробка комплексу заходів для запобігання раптових обвалень вугілля, що дозволяє підвищити безпеку розробки крутих і крутопохилих вугільних пластів. розробити й уточнити параметри технологічних і спеціальних заходів щодо запобігання раптових обвалень вугілля; установлена залежність небезпеки вугільних пластів по раптовим обваленням вугілля від їхньої потужності і виходу летких речовин, що дозволяє здійснювати вибір комплексу заходів для запобігання раптових обвалень вугілля;Природа й умови формування і прояву раптових обвалень вугілля, фактори, що впливають на їхнє розвязання, відмінні ознаки раптових обвалень вугілля, а також практичні заходи щодо їх запобігання в тім чи іншому ступені описані в роботах О.Д. У цих роботах розглядаються окремі сторони проблеми раптових обвалень вугілля, тому вони не дають систематизованого представлення про цей вид ГДЯ, починаючи від умов виникнення і природи раптових обвалень вугілля і кінчаючи обґрунтуванням заходів щодо їхнього запобігання. Тому проблема безпечної розробки пластів, схильних до раптових обвалень вугілля (прогноз небезпеки шахтопластів по цих явищах; комплекс заходів щодо запобігання ГДЯ на пластах, одночасно схильних до раптових викидів і обвалень вугілля, і ін.) не була вирішена. Розподіл величин виходу летких речовин вугільних пластів на ділянках раптових обвалень вугілля, що відбулися, відповідає нормальному закону розподілу з щільністю Відносне газовиділення при раптових обваленнях вугілля змінювалося в межах 1...78,3 м3/т, у 94 % випадків воно не перевищувало 30 м3/т, тобто приблизно знаходилося в межах природної газоносності пластів; величина викиду вугілля при раптових обваленнях у підготовчих і нарізних виробках змінювалася від 2 до 15м, складаючи в середньому 5,9 м (середнє квадратичне відхилення 2,4м); величина кута укосу вугілля, що обрушилося в підготовчих виробках, у 73 % випадків знаходилася в межах 40...55о, складаючи в середньому 44о (середнє квадратичне відхилення 9,4о); інтенсивність раптових обвалень вугілля І зростає зі збільшенням потужності пласта відповідно до залежностіУ дисертації міститься рішення актуальної наукової і практичної задачі по безпечному веденню гірничих робіт на пластах, схильних до раптових обвалень вугілля, на основі забезпечення стійкості вугільного масиву шляхом диференційованого застосування комплексу мір на ділянках пласта, на яких вугілля під впливом гірничо-геологічних і геомеханічних факторів трансформується в сипуче середовище. Установлено, що 35 % раптових обвалень вугілля відбулися в зонах впливу геологічних порушень; найбільш небезпечними по раптовим обваленням є ділянки пластів зі зміною потужності на 15 % і більш, а також пласти (пачки), складені вугіллям III-V типів тектонічної порушеності. Майже половина (48,6%) раптових обвалень вугілля відбулася в області впливу очисних виробок сусідніх пластів, при цьому велика частина (74,4%) явищ приходиться на зони ПГТ, утворені створами зупинених вибоїв і крайових частин сусідніх пластів; прояв раптових обвалень вугілля не виключається в над-і підроблених зонах. Деформування вугільного пласта як сипучого середовища відповідно до сучасних представлень може бути описано ділатансійною моделлю, відповідно до якої порушення рівноважного стану пласта відбувається послідовно, починаючи з утворення першої поверхні ковзання (у результаті зняття “защемлення” пласта), подальшого розширення (ділатансії) вугілля уздовж цієї поверхні ковзання і т.д. до встановлення рівноважного стану. Установлено, що схильними до раптових обвалень є пласти (пачки), складені вугіллям міцністю q 70 у.о.; при міцності q>70 у.о. раптових обвалень вугілля не відзначено навіть при високій газообільності гірничих виробок.