Оцінка стану гірничого масиву з метою прогнозу малоамплітудних розривних порушень та викидонебезпечності - Автореферат

Через це виникає гостра необхідність більш поглибленого вивчення гірничо-геологічних факторів, впливаючих на стійкість та обрушуваність покрівель гірничих виробок, а також прогнозування властивостей і стану гірничого масиву, у звязку з проявленням викидонебезпечності вугілля і порід. Одним з основних геологічних факторів, ускладнюючих проведення гірничих робіт, являється тектонічне порушення вугільних пластів, а саме розривні порушення. Розриви суцільності гірничих порід здійснюють досить суттєвий вплив на продуктивність, економічну ефективність і безпеку праці при проведенні гірничих робіт, а також на можливість застосування сучасних способів розробки вугільних пластів. Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити наступні задачі: - дослідити вплив малоамплітудних розривних порушень на характер зміни міцністних, пружних властивостей і ефективної поверхневої енергії вміщуючих вугільний пласт порід; розробити методику прогнозування малоамплітудних розривних порушень з урахуванням встановлених на основі експериментальних даних закономірностей зміни фізико-механічних властивостей гірничих порід;Вивченню і прогнозуванню малоамплітудних тектонічних розривів для різних вугільних басейнів і родовищ, а також дослідженню стійкості покрівель пластів присвячено багато наукових робіт, в яких детально проаналізовані гірничо-геологічні і гірничотехнічні фактори, впливаючі на стійкість порід. Великий внесок у вивчення питань розробки вугільних родовищ у складних гірничо-геологічних умовах був зроблений ученими С.Г. Обгрунтування і розробка параметрів оцінки стану гірничого масиву відносно різних гірничо-геологічних умов знайшли відображення у роботах А.А. А застосовувані нормативні методи прогнозу викидонебезпечності порід часто дають прогноз «небезпечно» у безпечних зонах, що призводить до повсякмісного застосування струсного взривання, великому перерозходу трудових і матеріальних ресурсів. Для вирішення поставлених у роботі задач досліджень були використані лабораторні методи визначення міцністних і деформаційних властивостей гірничих порід за допомогою установки УНТС, конструкції ІФГП НАНУ.Поверхнева енергія щілини U0 дорівнює добутку площі поверхні щілини S на енергію g0, затрачену при утворенні щілини. Тому у місцях з підвищеними напруженнями (наприклад, біля вершини щілини) пластична деформація може розпочатися раніше ніж руйнування і істотно змінити його характер. Відповідно до літературних даних і досліджень, проведених в дисертаційній роботі, комплекс пластичних деформацій як у породоутворюючих мінералах (кварц, плагіоклаз, польові шпати), так і у мінералах цементу (вторинний карбонат, слюди) був встановлений у вуглевміщуючих піщаниках Донбасу. На відміну від використаних для оцінки руйнування гірничих порід міцністних і деформаційних характеристик, ЕПЕ дає можливість оцінити локальні властивості зразка при навантаженні, являючись інтегральною характеристикою опірності гірничих порід руйнуванню. Експериментальні роботи з вивчення впливу малоамплітудних розривних порушень на мінливість ефективної поверхневої енергії проводилися на пластах h4 «Мандрикінський» (глибина залягання 600 м) на шахті «Глибока» (ДХК «Донвугілля»), 11 «Пугачовка» (900 м) на шахті ім.У цьому розділі на основі одержаних в результаті досліджень закономірностей зміни фізико-механічних властивостей гірничих порід та їхньому звязку з перетворенням структури основних породоутворюючих мінералів, які відбуваються під дією тектонічних процесів, викладений метод прогнозу малоамплітудних розривних порушень і визначення їх параметрів (амплітуда зміщення, ширина зони впливу). На відміну від існуючих методик прогнозування тектонічних розривних порушень, розроблений метод дозволяє визначити місцезнаходження не розкритого гірничими виробками розриву з діапазоном амплітуд 0,05-3 м з точністю до 10%. На основі експериментальних досліджень для прогнозування малоамплітудних розривних порушень у підготовчих виробках у період їхнього спорудження у районі згаданих порушень був розроблений критерій kh, відображуючий інтенсивність зміни комплексного показника КГ: кн = КГ тек / КГ фон = , (1) де КГ тек - значення КГ на і-му метрі виробки; Розроблений метод дозволяє здійснювати прогнозування малоамплітудних розривних порушень на різних глибинах відробки вугільного пласта, оскільки значення kh перебуває в залежності лише від параметрів розриву. В результаті статистичної обробки матеріалів досліджень, була отримана кореляційна залежність (коефіцієнт кореляції R = 0,9) між шириною зони (Lн, м) аномальних значень kh і амплітудою порушення (h, м).На основі проведених досліджень з урахуванням структурно-фазових переходів був удосконалений метод прогнозу викидонебезпечності гірничих порід за ефективною поверхневою енергією, який на відміну від прогнозів викидонебезпечності порід за комплексним показником «В» з розділення кернів на диски і акустичними методами, дозволяє при проведенні гірничих виробок визначати координати осередків викидів або викидонебезпечних зон

Основний зміст роботи