Управління геомеханічними процесами при відпрацюванні крутих вугільних пластів - Автореферат

Національна академія наук України Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наукДиссертация посвящена проблемам управления геомеханическими процессами при отработке крутых угольных пластов в Центральном районе Донбасса на основе использования полученных закономерностей проявлений горного давления при щитовой отработке механизированными агрегатами, а так же при традиционной (лавами по простиранию) системе отработки. В работе на основе результатов экспериментальных исследований в 46 забоях шахт ПО “Артемуголь”, ПО “Дзержинскуголь” и ПО “Орджоникидзеуголь”, получены данные о параметрах проявлений горного давления в очистных и подготовительных выработках, а так же данные о геомеханических процессах в окружающем выработку горном массиве при его отработке широкими полосами по падению с применением механизированных щитовых агрегатов в сложных горногеологических условиях, характеризующихся мелкоамплитудными тектоническими нарушениями и зонами повышенного горного давления (ЗПГД). Это позволило разработать новый способ охраны подготовительных пластов выработок (штреки, печи при щитовой отработке) основанный на предварительной разгрузке окружающего горного массива с помощью предварительного увлажнения угольного пласта водными растворами ПАВ (поверхностно - активных веществ). Это позволило получить новые закономерности проявлений процесса сдвижения горного массива в окрестности щитового забоя, которые характеризуются аномальным характером деформирования горного массива в лежачем и висячем боку и принципиальном отличающемся от ранее установленного при традиционном способе отработке - лавы по простиранию. В результате анализа полученных данных и выполненного математического моделирования и моделирования на эквивалентных материалах получены новые зависимости для расчета деформаций подрабатываемого горного массива при щитовой отработке крутых пластов, что явилось основой для создания нового способа отработки крутых пластов щитовыми агрегатами, обеспечивающего уменьшение до 30 - 40% деформаций земной поверхности.Не вивчено у достатній мері і питання впливу технології відпрацювання пластів на геомеханічні процеси, які відбуваються у налягаючому гірничому масиві, а також взаємозвязок цих процесів з деформаціями земної поверхні. Важливим це питання стає також і при процесі затоплення виробленого простору вугільних шахт, що закриваються по мокрій консервації, коли внаслідок підвищеного обводнювання гірничих порід і вугільних пластів можлива активізація геомеханічних процесів у масиві, а також процесів осідання земної поверхні. Це можливо здійснити лише в результаті вивчення геомеханічних процесів, що відбуваються в гірничому масиві і гірничих виробках пластів крутого падіння при різних технологіях їхнього відпрацювання і створення науково обґрунтованих технологічних способів управління станом гірського масиву. Ідея роботи полягає у використанні отриманих закономірностей і залежностей проявів геомеханічних процесів для розрахунку параметрів управління гірським тиском в підготовчих і очисних виробках при відпрацюванні крутих вугільних пластів. Вперше створені теоретичні і практичні основи розробки крутих вугільних пластів, що забезпечують захист наземних будинків і споруджень від шкідливого впливу гірничих робіт на великих (понад 800м) глибинах, на базі використання сучасних методів математичного і еквівалентного моделювання геомеханічних процесів, що супроводжують відпрацювання з крутих вугільних пластів, експериментальних методів досліджень параметрів проявів гірського тиску в підготовчих і очисних виробках у складних гірничо - геологічних умовах, що характеризуються наявністю зон ПГТ і дрібноамплітудних дизюнктивних порушень, дослідженням процесу деформування гірничого масиву в місцевості очисних вибоїв.У першому розділі “Вплив способів управління гірським тиском на геомеханічні процеси, що протікають у гірничому масиві при крутому падінні”, дається огляд робіт, присвячених проблемам управління станом гірничого масиву навколо гірничих виробок на крутих пластах Донбасу, включаючи очисні виробки. З упровадженням механізованих щитових агрегатів на крутих пластах були відзначені особливості в прояві деформацій земної поверхні - вони стали більш інтенсивні за величиною горизонтальних і вертикальних деформацій і локалізовані за площею. Отримані закономірності були використані при удосконалюванні способів управління гірським тиском при відпрацюванні крутих пластів механізованими комплексами й удосконалюванні паспортів управління покрівлею з застосуванням індивідуального кріплення. При відпрацьовуванні світи крутих пластів ведення гірничих робіт відбувається в умовах впливу зон підвищеного гірського тиску (ЗПГТ), які формуються на пласті, що відпрацьовується, від ціликів, лав і крайових частин, залишених на суміжних пластах.

2. Основний зміст роботи