Обеспечение безопасности при отработке ударо- и выбросоопасных угольных пластов в зонах влияния разрывных нарушений и передовых выработок

• Автор: Плотников, Евгений Анатольевич
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 122 с. : ил.

1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Общие сведения о горных ударах и формировании удароопасных ситуаций при работе очистных механизированных комплексов

1.2 Тектоническая нарушенность и ее влияние на удароопасность угольных пластов

1.3 Общие сведения о внезапных выбросах угля и газа и их

проявления в зонах тектонических нарушений

1.4 Методы прогноза, предотвращения и оценки эффективности защитных мероприятий , применяемых на ударо- и выбросоопасных угольных пластах
1.5 Существующие методы перехода передовых выработок тектонических нарушений очистным механизированным комплексом

1.6 Выводы. Цели и задачи исследований

2 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОЧИСТНЫХ РАБОТ НА НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МАССИВА ВПЕРЕДИ ОЧИСТНОГО ЗАБОЯ В ЗОНЕ ПЕРЕДОВЫХ ВЫРАБОТОК

2.1 Исследование влияния очистных работ на напряженное состояние массива

2.2 Экспериментальные исследования влияния очистных работ на геомеханическое состояние массива в зоне выработок
2.2.1 Методика экспериментальных исследований
2.2.2 Исследования напряженного состояния массива в зоне конвейерного штрека
2.2.3 Исследования напряженного состояния массива в зоне
передовой выработки со стороны вентиляционного штрека
2.2.4 Исследование напряженного состояния массива в зависимости от
длины консоли пород основной кровли при работе комбайна
2.3Выводы
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ И ИЗМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СТАЦИОНАРНОГО ГЕОПОЛЯ
В ЗОНАХ ВЛИЯНИЯ РАЗРЫВНЫХ НАРУШЕНИЙ
3.1 Физико-механические свойства угля и пород в зонах влияния тектонического нарушения
3.2 Прочностные и деформационные свойства угля и пород в зонах тектонической нарушенное
3.3 Изменение геофизических параметров угольных пластов в зонах
влияния тектонических нарушений
3.4. Определение протяженности зоны влияния тектонического нарушения
3.4 Выводы
4. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ГИДРООБРАБОТКИ УДАРО
# ВЫБРОСООПАСНЫХ УЧАСТКОВ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
4Л Методика проведения электрометрических измерений
4.2 Разработка метода контроля эффективности увлажнения в краевых зонах массива при гидрообработке
4.3 Оценка ударо- и выбросоопасности увлажненных зон угольных пластов
4.4 Выводы
5. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ПЕРЕХОДА ПЕРЕДОВЫХ ВЫРАБОТОК И РАЗРЫВНЫХ НАРУШЕНИЙ ОЧИСТНЫМ МЕХАНИЗИРОВАННЫМ
КОМПЛЕКСОМ
5.1 Методика перехода передовых выработок и тектонических нарушений очистным механизированным комплексом
гШ 5.2 Лабораторные исследования физико-механических свойств
углепласта
5.3 Расчет экономической эффективности отработки угольных пластов
в зонах дизъюнктивных нарушений по предлагаемому способу
5.4 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Актуальность работы. В настоящее время глубина горных работ на шахтах, отрабатывающих угольные пласты с ценными марками углей, постепенно увеличивается, а сама отработка в ряде случаев ведется в тектонически нарушенных зонах. Это сопровождается увеличением природной газоносности, ростом напряженного состояния массива горных пород и изменением прочностных свойств угольных пластов по простиранию. Растет опасность проявления динамических и газодинамических явлений, особенно в зоне передовых выработок и при отработке пластов в зонах влияния тектонических нарушений. Объем шахтных полей, имеющих геологические нарушения, ежегодно увеличивается. Отказ от перехода нарушений механизированными комплексами сопровождается потерями угля в целиках в области нарушений, в результате чего возникают зоны повышенного горного давления на нижележащий пласт. Переход комплексом геологического нарушения связан с рядом технологически трудновыполнимых приемов управления секциями крепи, укрепления боковых пород, возведения дополнительной крепи в нарушении и.т.д.
Одним из основных способов борьбы с проявлением горных ударов и внезапных выбросов угля и газа является низконапорное увлажнение угольного пласта, но из-за низкой смачиваемости углей эта задача остается актуальной и по сей день. В настоящее время в Кузбассе применяется метод прогноза горных ударов по выходу буровой мелочи при поинтервальном бурении шпуров, а для прогноза выбросоопасности применяется метод, включающий контроль структуры пласта и начальной скорости газовыделения при бурении контрольных шпуров. Эти методы являются очень продолжительными и трудоемкими. Кроме того, на увлажненных участках они практически не работают, и не представляется возможным оценить эффективность защитных мероприятий. В этой связи задача
Датчики были установлены на расстоянии 46м от очистного забоя. Возрастание величины потенциала ср в данном случае связано с возрастанием механических напряжений, а уменьшение (р отражает уменьшение напряжений
Скачки потенциала на расстояниях 46,43,40,38,36 и т.д. отражают разгрузку массива при частичном обрушении пород основной кровли. На расстоянии 31,5 от очистного забоя резкое увеличение (р нужно понимать как критический момент, когда напряжение в кровле и угольном пласте достигли своих максимальных значений. После чего массив угля не выдержал нагрузки и стал интенсивно деформироваться в сторону штрека, что привело к резкому уменьшению напряжений в пласте при подвигании очистного забоя до отметки 22м. Кровля по данным датчика Д2 также при этом испытала интенсивное деформирование.
Скорость схождения бортов рис.2.10.(кривая АБ) на отметке 24м возросла от 04 до 4,2мм/сут. Дальнейшее уменьшение скорости на отметке 15м рис.2. Ю.(кривые АБ, ДГ, ВГ) связано со вторичными осадками. Максимум напряжений сформировался на расстоянии 11м от очистного забоя.
После частичного обрушения кровли напряжения в кровле стали падать до отметки 4,5м, а угольный пласт стал пригружаться на этом участке, по-видимому, за счет расслоения кровли. Обратный характер изменения напряжений в кровле и пласте наблюдается в ряде других случаев ( отметки 40-КЗ8м ; 34-К33м; 20-18м; 17^15м). Основные результаты проведенных исследований сводятся к следующему.
1. Если к очистному забою со стороны вентиляционного и конвейерного штреков примыкает выработанное пространство, а основная кровля сложена породами крепостью не выше 8,0 по М.М. Протодъяконову, то значительных зависаний кровли в областях массива, примыкающих к выработкам, не возникает. Шаг обрушения в большинстве случаев составляет порядка 2-Зм.
2. Локальные концентрации напряжений в массиве могут наблюдаться