Разработка подземно-полевого электрометрического метода прогнозирования состояния обводненных углепородных массивов Подмосковного бассейна - Автореферат

Специальность 25.00.16 - «Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр» Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Работа выполнена на кафедре «Геотехнологий и строительства подземных сооружений» Тульского государственного университета Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Шкуратник Владимир Лазаревич доктор геолого-минералогических наук, профессор Хмелевской Виктор Казимирович доктор технических наук, профессор Простов Сергей Михайлович Защита диссертации состоится 2010 г. на заседании диссертационного совета Д 212.128.04 при Московском государственном горном университете по адресу: 119991, г.В процессе ведения горных работ с появлением техногенной нарушенности в массиве происходит перераспределение напряженного состояния, изменяются гидродинамические режимы подземных вод в обводненных горных породах и соответственно изменяются их свойства и состояние. Усложнение гидрогеологических и горнотехнических условий на перспективных участках Подмосковного угольного бассейна (связанное с увеличением до 130 м глубины залегания угольного пласта и наличием мощного надугольного тарусско-окского водоносного горизонта), необходимость роста нагрузки на очистной забой и обеспечения безопасности ведения горных работ требуют повышения надежности электрометрического прогноза гидродинамического состояния углепородного массива для обоснования новых геотехнологических решений разработки обводненных угольных месторождений. Применение автоматизированного электрометрического мониторинга надугольного комплекса пород путем приближения приемно-питающих (линейных) электродов к объекту исследования и оперативной обработки результатов полученных измерений позволит повысить надежность прогноза и контроля гидрогеологических и технологических свойств массива и интегрировать указанный прогноз в общешахтную систему автоматизированного контроля. Целью диссертационной работы является разработка подземнополевого электрометрического метода прогнозирования состояния обводненных углепородных массивов Подмосковного бассейна, позволяющего кардинально повысить информативность и надежность оценок нарушенности и обводненности надугольного комплекса пород, а также гарантировать выявление прорывоопасных зон в нем для эффективной и безопасной отработки угольных пластов. Основная идея работы состоит в комплексной оценке и использовании закономерностей влияния трещиноватости, обводненности, слоистости, нарушенности и механических свойств углепородного массива на его электрофизические свойства и создании на основе установленных закономерностей моделей, алгоритмов, программных комплексов и аппаратуры, позволяющих оценивать фактическое состояние массива и прогнозировать динамику его изменений при ведении горных работ для принятия решения о способах подготовки угольных пластов к эффективной и безопасной отработке.Однако, несмотря на значительные успехи, достигнутые в этой области исследований, использование многих предложений по проектированию горных работ наталкивается на серьезные трудности, которые в большинстве случаев связаны с недостаточной изученностью обводненности массива горных пород, отсутствием надежного прогнозирования изменения свойств пород и их технологических характеристик при ведении очистных работ. Современное состояние знаний по рассматриваемой проблеме, а также цель и идея работы обусловили необходимость постановки и решения следующих задач исследований: - выявить условия и вероятность возникновения прорыва подземных вод и плывунов в горные выработки и обосновать основные типы прорывоопасных зон; Моисеева по эффективности применения линейных питающих электродов, является прогнозирование нарушенных и обводненных зон в надугольных породах методом наземно-скважинной и подземно-скважинной электрометрии, получившим в ОАО "Подмосковный НИУИ" название комбинированного способа подземной и полевой электрометрии - КСППЭ. Суть этого метода заключается в использовании обсадных колонн скважин в качестве питающих линейных электродов и измерении электрического поля на дневной поверхности (НСЭМ) и из горных выработок (ПСЭМ). В случае двухслойного разреза потенциал электрического поля от линейного питающего заземлителя с учетом проведения измерений на поверхности выемочного столба равен: U(r) = ,(9) а с учетом проведения измерений из оконтуровочных штреков выемочного столба потенциал на любой глубине (z) исследований равен: (10) где DIC - сила тока, стекающего с обсадной колонны; m = 1-7 (эти пределы, обоснованные для трехслойной среды, остаются оптимальными и для двухслойной); z - глубина залегания угольного пласта, которая для шахт-новостроек бассейна изменяется от 50 до 130 м.

Основное содержание работы