Прогнозування геомеханічних умов розробки положистих вугільних пластів у природних аномальних зонах - Автореферат

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наукРобота виконана на кафедрі гірничої геомеханіки Державного вищого навчального закладу "Донецький національний технічний університет" Міністерства освіти і науки України. Науковий консультант: ЗБОРЩИК Михайло Павлович, доктор технічних наук, професор кафедри гірничої геомеханіки ДВНЗ "Донецький національний технічний університет" Міністерства освіти і науки України Офіційні опоненти: Усаченко Борис Миронович, доктор технічних наук, професор, завідувач відділу механіки гірничих порід Інституту геотехнічної механіки ім. Захист дисертації відбудеться "13" червня 2008 р. о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.080.04 при Національному гірничому університеті Міністерства освіти і науки України за адресою: 49005, Україна, м. З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного гірничого університету Міністерства освіти і науки України: 49005, Україна, м.При виконанні роботи був виконаний аналіз досліджень з проблеми і узагальнений практичний досвід ведення гірничих робіт на плікативно порушених шахтопластах, здійснювалося моделювання природної форми залягання масиву стаціонарним методом поліномінальної регресії, а також відомими нестаціонарними методами, шахтні інструментальні виміри конвергенції контуру підготовчих виробок, натурні вимірювання параметрів зон обвалень покрівлі в очисних вибоях, накладення карт ступеню тектонічного формозмінення масиву на плани гірничих виробок діючих шахт, а також досвідно-промислова перевірка і впровадження розроблених способів, технологій і рекомендацій Лінійна складчастість положистих вугільних пластів і вміщуючих порід є результатом тектонічної формозміни гірського масиву і прогнозується на основі стаціонарних за площею апроксимуючих функцій вертикальної координати поверхні залягання, які мають оптимальний (для умов шахтопласта) степінь поліномів і характеризуються тим, що поле градієнтів їх перших похідних на ділянках складного залягання відповідає фактичному розподілу кутів падіння пласта і порід. Напружений стан природного плікативно порушеного масиву характеризується зональністю, яка полягає в узгодженості напрямків головних компонент тектонічних напружень з напрямками головних кривин поверхні залягання порід, наявності прямого звязку між рівнем цих напружень і величиною градієнта головних кривин у даній точці, концентрації тектонічних напружень у потужних піщаниках, що є "компетентними" шарами при складкоутворенні, а також у формуванні несприятливих для виробок областей різноспрямованої дії тектонічних напружень у зонах сідлоподібної форми. Величина і інтенсивність конвергенції контуру пластових виробок, що підтримуються у природному гірському масиві при зворотному порядку відробки лав, лінійно залежить від показника тектонічної формозміни вміщуючих порід і достовірно прогнозується на основі звязку між коефіцієнтом тектонічного поля напружень і градієнтом головних кривин залягання масиву, що дозволяє прогнозувати стійкість підготовчих виробок з урахуванням наявності аномальних зон в межах площі шахтних полів. Вплив тектонічної формозміни масиву на стійкість покрівлі в очисних виробках виявляється у вигляді прямої лінійної залежності відносної площі обвалень порід від градієнта головних кривин рельєфу залягання пласта, а небезпечні значення цього показника, відповідні зниженню категорії стійкості, зменшуються за експоненціальним законом при збільшенні потужності шару і лінійно згасають із зростанням глибини, що дозволяє прогнозувати стійкість порід покрівлі очисних вибоїв при розробці запасів аномальних зон положистих вугільних пластів.З використанням моделі здійснюється прогноз залягання пласта без цієї виробки і будується розріз уздовж її траси. Для оцінки достовірності побудов використовувалися: відома теорема Найквіста-Котельникова, візуалізація і аналіз поверхонь частинних перших похідних функції залягання z = f(x,y), порівняння максимальних значень кутів нахилу моделі і реального пласта на відроблених ділянках і аналіз величин помилок відтворення залягання на раніше відроблених ділянках. Значення кривин К 1 і К 2 природного масиву можна визначити в будь-якій точці шахтного поля (плити), знаючи функцію залягання пласта і вміщуючих порід z = f(x,y). За даними виконаних 25 вимірів були отримані наступні значення головних компонент вихідного силового поля: максимальні горизонтальні напруження s1 змінювалися від 44,5 до 60,0 МПА (середнє значення 50,7 МПА); мінімальні горизонтальні s3 - від 18,0 до 21,0 МПА (середнє - 20,1 МПА); значення вертикальних s2 склало 28,0 МПА. В цілому, аналіз експериментальних і розрахункових даних підтвердив наявність звязку між тектонічним напруженнями, що діють у масиві, і природною формою залягання масиву.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ