LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Гірнича справа → Вдосконалення прогнозу малоамплітудних диз'юнктивних та плікативних порушень при проведенні пластових гірничих виробок

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ФІЗИКИ ГІРНИЧИХ ПРОЦЕСІВ





КОЛЬЧИК Іван Євгенович



УДК 622.831.3: 533.6




ВДОСКОНАЛЕННЯ ПРОГНОЗУ МАЛОАМПЛІТУДНИХ ДИЗЮНКТИВНИХ ТА ПЛІКАТИВНИХ ПОРУШЕНЬ ПРИ ПРОВЕДЕННІ ПЛАСТОВИХ ГІРНИЧИХ ВИРОБОК





Спеціальність 05.15.11 – „Фізичні процеси гірничого виробництва”







АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук



Донецьк – 2006

Дисертацією є рукопис.


Робота виконана в Інституті фізики гірничих процесів Національної академії наук України (м. Донецьк)


Науковий керівник:

доктор технічних наук, професор, лауреат Державної премії України Алексєєв Анатолій Дмитрович, директор Інституту фізики гірничих процесів НАН України (м. Донецьк)


Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Софійський Костянтин Костянтинович, завідувач відділу проблем технології підземної розробки вугільних родовищ Інституту геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України (м. Дніпропетровськ)


кандидат технічних наук, доцент Петренко Юрій Анатолійович, доцент кафедри гірничої геомеханіки Донецького національного технічного університету Міністерства освіти та науки України (м. Донецьк)


Провідна установа:

Український державний науково-дослідний та проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки та маркшейдерської справи НАН України (м. Донецьк)


Захист відбудеться "10" 03 2006 р. о 12.30 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 11.184.02 при Інституті фізики гірничих процесів НАН України за адресою: 83114, м. Донецьк, вул. Р. Люксембург, 72.


З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту фізики гірничих процесів НАН України за адресою: 83114, м. Донецьк, вул. Р. Люксембург, 72.


Автореферат розісланий "08" 02 2006 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради, канд. техн. наук О.В. Гладка

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


Актуальність теми. Інтенсивний видобуток вугілля в Донбасі в останні десятиріччя призвів до необхідності відробки запасів на глибинах, більших за 1000 м. Однак, із зростанням глибини ведення гірничих робіт з’являється ціла низка факторів, що збільшують вартість проведення виробок, та знижують безпеку праці шахтарів. До них, в першу чергу, необхідно віднести зростання гірського тиску, зростання газоносності пластів, а також збільшення кількості шахтопластів, що схильні до газодинамічних явищ. Особливо ускладнюють ведення гірничих робіт на глибоких горизонтах геологічні порушення, оскільки вони не тільки сприяють виникненню додаткової концентрації напружень при наближенні до них гірничої виробки та являються осередками накопичення метану, а також тому, що, найчастіше, саме до них приурочені газодинамічні явища на викидонебезпечних пластах.

Для підвищення безпеки ведення гірничих робіт необхідною умовою є своєчасне виявлення геологічних порушень, що зустрічаються гірничими виробками при їх проведенні. Великі геологічні порушення, зазвичай, прогнозуються, а малоамплітудні диз’юнктивні порушення (МДП) та плікативні порушення виявити до початку ведення гірничих робіт досить складно. Методи прогнозу диз’юнктивних та плікативних, що супроводжуються потовщенням пласта, порушень та амплітуди їх зміщення чи величини потовщення при проведенні пластових підготовчих виробок не демонструють високої точності при амплітудах зміщення пласта менших за 1,0 м, та, зазвичай, не виявляють його потовщення. Тому розробка методу прогнозу, що дозволяє виявляти МДП та плікативні порушення, що супроводжуються потовщенням пласта, при проведенні пластових підготовчих виробок є важливою та актуальною науково-технічною задачею.

Звязок роботи з науковими програмами, планами, темами. Прогноз малоамплітудних порушень при проведенні пластових гірничих виробок являє собою один з наукових напрямків Інституту фізики гірничих процесів НАН України. Дисертаційна робота є однією з частин досліджень, що виконані за тематикою інституту: тема № ДР0102U003845 – „Вид напруженого стану вугілля та фазовий стан метану в ньому при руйнуванні”; тема № ДР0197U008905 – „Граничний стан вугілля та фазовий стан метану в ньому при нерівнокомпонентному стисканні”; тема № 310201040 „Розробити і впровадити спосіб прогнозу місця розташування зародків викидів вугілля і газу при проведенні пластових підготовчих виробок на особливо викидонебезпечних пластах Донбасу”.

Мета роботи - вдосконалення прогнозу МДП та плікативних порушень, що супроводжуються потовщенням пласта, при проведенні пластових гірничих виробок, що дозволить збільшити безпеку прохідницьких робіт, знизити собівартість проведення 1 п.м виробки та збільшити темпи спорудження гірничих виробок.

Для досягнення поставленої мети були сформульовані наступні задачі:

- дослідити вплив МДП та плікативних порушень, що супроводжуються потовщенням пласта, на характер змінювання напружено-деформованого стану в порушеннях при наближенні до них вибою виробки;

- встановити закономірності впливу відстані до геологічних порушень та їх параметрів на величину видавлювання пласта у виробку;

- встановити закономірності впливу відстані до геологічних порушень, а також амплітуди зміщення (величини потовщення) пласта в порушенні на динаміку газовиділення;

- розробити рекомендації до прогнозування МДП та потовщень пласта з урахуванням встановлених закономірностей;

- виконати експериментальну перевірку розроблених технологічних рішень і визначити їхню економічну ефективність.

Ідея роботи полягає у використанні схильності вугільного пласта до збільшення об’єму при розвантаженні і руйнуванні та особливостей змінювання початкової швидкості газовиділення в шпур для прогнозу малоамплітудних диз’юнктивних та плікативних порушень.

Об’єктом досліджень є пластові підготовчі виробки вугільних шахт.

Предметом досліджень є напружено-деформований стан привибійної частини вугільного пласта.

Методи досліджень. Для досягнення поставленої в роботі мети послідовно використані:

- аналіз та узагальнення літературних джерел та досвіду ведення прохідницьких робіт в зонах геологічної порушеності пластів;

- аналітичні дослідження перерозподілу напружень та деформацій привибійної частини вугільного пласта;

- математичне моделювання та моделювання на моделях з еквівалентних та фотопружних матеріалів перерозподілу напружень та деформацій у привибійній частині пласта;

- натурні спостереження за формуванням розвантаженої зони та динамікою газовиділення у привибійній частині вугільного пласта при проведенні виробок в зонах геологічної порушеності.

Наукові положення, що захищаються в дисертації:

1. Зі зменшенням відстані від вибою виробки до потовщення чи малоамплітудного диз’юнктивного порушення вугільного пласта з 4,5 до 0,5 м, в зоні порушення відбувається збільшення напружень, а розмір розвантаженої зони при змінюванні кута падіння зміщувача від 150 до 600, зменшується в 1,08 – 2,5 рази, що обумовлено затисканням пласта в порушенні;

2. Зі змінюванням відношення амплітуди зміщення (величини потовщення) пласта до його товщини від 0,05 до 0,76, відбувається прямопропорційне збільшення приросту максимальних значень початкової швидкості газовиділення в шпур від 0 до 1,6 л/хвил.;

3. Величина приросту максимальних значень початкової швидкості газовиділення в шпур прямопропорційно збільшується, а величина видавлювання пласта у виробку прямопропорційно зменшується при наближенні вибою виробки до геологічного порушення, починаючи з відстані, яка дорівнює протяжності розвантаженої зони на непорушеній дільниці пласта.

Наукова новизнаодержаних результатів:

1. Встановлені закономірності впливу на