Обоснование параметров технологии интенсивной отработки пологих угольных пластов на шахтах Кузбасса в условиях повышенных водопритоков

• Автор: Черкашин, Александр Александрович
• Шифр специальности: 25.00.22
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Анализ горно - геологических и горнотехнических условий отработки пологих пластов на шахтах Кузбасса
1.2 Анализ применяемых технологий и достигнутых технико -

экономических показателей на шахтах с повышенными водопритоками
1.3 Анализ мирового опыта отработки пологих пластов в условиях

повышенных водопритоков
1.4 Анализ способов прогноза водопритоков в горные выработки
1.5 Анализ способов снижения водопритоков в действующие горные

выработки угольных шахт
1.6 Выводы по первой главе
2 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ ВОДОПРИТОКОВ ПРИ ИНТЕНСИВНОЙ ОТРАБОТКЕ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
2.1 Особенности формирования водопритоков в горные выработки шахт ОАО «СУЭК - Кузбасс»
2.1.1 Схемы природно-техногенных гидрогеологической структур, при

выемке пологих и наклонных угольных пластов
2.2 Оценка природно - техногенных структур при отработке пласта
шахты «Котинская»
2.3 Исследование влияния параметров системы разработки на техникоэкономические показатели отработки пласта 52 в условиях шахты «Котин- ^ ская»
2.4 Исследование способов снижения водопритоков в условиях шахты «Котинская»
2.5 Выводы по второй главе
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОДО-

ПРИТОКОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТАХ СИСТЕМ РАЗРАБОТКИ

3.1 Общие положения
3.2 Формирование геофильтрационной модели шахты «Котинская»
3.3 Влияние порядка отработки выемочных столбов на объем водопритоков
3.4 Влияние технологических параметров на объемы водопритоков при ведении работ на малых глубинах
3.4.1 Расчетное влияние скорости подвигания
3.4.2 Расчетное влияние длин очистного забоя и выемочного столба
3.5 Влияние технологических параметров на объемы водопритоков при ведении работ на больших глубинах
3.5.1 Расчетное влияние размеров выемочного столба
3.6 Влияние шага посадки основной кровли на объемы водопритоков
3.6.1 Факторы, определяющие величину шага обрушения
3.7 Выводы по третьей главе
4 ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИИ
4.1 Предельные водопритоки при очистной выемке
4.2 Применение системы разработки длинными столбами при наличии

дренажного штрека
4.3 Определение места заложения и размеров сбоек между откаточным и дре-

важным штреками
4.4. Разработка комплекса рекомендаций по эффективной и безопасной

отработке выемочных участков в условиях повышенных водопритоков
4.5 Экономическая оценка разработанных рекомендаций
4.6 Выводы по четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Переход современных шахт Кузбасса к структуре «шахта-лава», внедрение современных средств механизации очистных и подготовительных работ, позволили достичь самых высоких в России нагрузок на очистные забои (более 1000 тыс. т/мес). Вместе с тем, поддержание на высоком уровне технико-экономических показателей, а также дальнейший рост производительности в условиях возрастания глубины ведения горных работ ограничены такими факторами, как горное давление, приток воды в горные выработки, повышенное метановыделение. Так, увеличение с глубиной водопритоков на выемочные участки шахты «Котинская» ОАО «СУЭК-Кузбасс» привело к многочисленным простоям оборудования, более чем трехкратному снижению нагрузок на забои на локальных участках. Убытки от простоев очистных забоев, оборудованных современными механизированными комплексами, могут достигать 300000 долларов в сутки. Современные методики прогноза водопритоков не в полной мере учитывают возросшую интенсивность воздействия горных работ на массив, а существующие технологические схемы не обладают достаточной гибкостью для адаптации к усложнению горно-геологических условий без снижения техникоэкономических показателей.
Поскольку негативное влияние подземных вод является проблемой . для большинства шахт Кузбасса, вопросы обоснования параметров технологических схем, обеспечивающих безопасность и эффективность отработки угольных пластов в условиях повышенных водопритоков является актуальными.
Степень разработанности темы исследования.
Ведение подземных горных работ в условиях повышенных водопритоков рассмотрено в работах А.П. Килячкова, Б.Я. Гвирцмана, М.В. Сыроватко, О.В. Гришунина, A.C. Ведяшина, С.Я. Петренко и других авторов. Решению задач прогноза водопритоков в горные выработки посвящены работы Б.И. Бокия, В.А. Ми-роненко, Ю.А. Норватова, Л.И. Сердюкова, Ф.П. Стрельского, 0.10. Крячко и др. В то же время, авторы не рассматривали влияние водопритоков на ведение гор-

тающий по мере увеличения выработанного пространства, стабилизируется и даже несколько уменьшается [56].
Оценивая величину и режим водопритока при различных направлениях отработки выемочного, можно сделать следующие выводы (Рисунок 1.7):
1. Для правильного выбора напрвления отработки выемочного столба необходимо иметь прогнозную оценку водопритоков к нему при разных направлениях отработки;
2. Наибольшие величины водопритоков достигаются при отработке выемочного столба по падению и по восстанию;
3. Крупные прорывы воды могут возникать преимущественно при отработке выемочного столба по восстанию;
4. При отработке выемочного столба по падению величина водопритока возрастает постепенно, достигая максимума к концу его отработки;
5. При переходе от системы разработки столбами по падению и восстанию необходимо ожидать значительного увеличения водопритоков в очистные выработки.
Рисунок 1.7 - Изменение режима водопритоков в выработанное пространство выемочного столба при его отработке: 1 - по восстанию, 2 - по падению, 3 - по
простиранию [56].