Механизм водопроявления в очистных выработках и обоснование способов снижения его влияния на технологию выемки угля (на примере шахт Западного Донбасса)

• Автор: Садовенко, Иван Александрович
• Шифр специальности: 05.15.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Днепропетровск
• Количество страниц: 235 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДШИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Краткий горногеологический очерк Западного ДонбассаII

1.2. Определение некоторых терминов .

1.3. Обзор изученности вопроса

1.3.1. Прогнозирование водопритоков в шахты Западного Донбасса

1.3.2. Исследования гидрогеологических условий отработки угольных пластов с учетом взаимного влияния системы горная выработка водоносный горизонт в Западном Донбассе.
1.3.3. Исследования условий отработки угольных пластов с учетом взаимного влияния системы горная выработка водоносный горизонт в других угледобывающих районах .

1.3.4. Изученность процесса трещинообразования в окрестности очистной выработки .

1.3.5. Опыт применения и состояние разработок по борьбе с водопритоками в шахты Западного Донбасса .
1.4. Цель и задачи исследований
1.5. Выводы
2. РАЗРАБОТКА ПРОГНОЗА ВОДОПРОЯВЛЕНИЙ В ОЧИСТНЫХ
ВЫРАБОТКАХ
2.1. Методика натурных наблюдений. Сбор и обобщение фактического материала
2.2. Особенности водопроявлений в очистных выработках шахт
2.2.1. Внешний характер водопроявлений в лавах и
на сопряжениях с выемочными штреками
2.2.2. Поведение углевмещащих пород Западного Дон
басса под действием воды .
2.2.3. Влияние водопроявлений на работу оборудования в очистных выработках .
2.2.4. Роль естественногеологических И технологичег ских факторов в формировании водопроявлений в лавах .
2.3. Зональность водопроявлений
2.4. Показатель прорывоопасности подземных вод .
2.5. Прогноз участка обводнения лав и высоты развития
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОЧИСТНЫХ ВЫРАБОТОК И
ВОДОНОСНЫХ ПОРОД
3.1. Гидрогеомеханические условия формирования водопроявлений в очистных выработках
3.2. Исследование геомеханических факторов водопроявления при помощи гидрогеологических измерений в лавах и лабораторных испытаний горных пород . . ЮЗ
3.2.1. Исходные предпосылки и выбор способов экспериментальных и лабораторных испытаний . .
3.2.2. Выбор необходимых гидрогеологических измерений и лабораторных характеристик углевмещающих пород Западного Донбасса для оценки уровня напряженнодеформированного состояния породного массива над лавой
3.2.3. Результаты натурных гидрогеологических измерений в лавах и оценка уровня напряженнодеформированного состояния зоны водопроводя
щих трещин над очистными выработками
3.3. Исследование влияния скорости подвигания забоя на напряженнодеформированное состояние породного массива в окрестности очистной выработки
водопроводящих трещин . . .
2.6. Время безопасного простоя лав
2.7. Выводы
3 .3.1. Состояние разработок по учету фактора времени к описанию напряженнодеформированного состояния породного массива. П
3.3.2. Экспериментальноаналитическое исследование параметров породного массива возмущаемого движущейся очистной выработкой
3.4. Определение зоны водопроводящей трещиноватости
над очистными выработками шахт Западного Донбасса
3.5. Выводы.
4. ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБОВ СНИЖЕНИЯ ВЛИЯНИЯ ВОДОПРОЯВЛЕНИЙ
НА ТЕХНОЛОГИЮ ВЫЕМКИ УГЛЯ
4.1. Противофильтрационные завесы способ охраны естественных ресурсов подземных вод и улучшения условий добычи угля.
4.1.1. Общие положения .
4.Т.2. Обоснование технологических схем возведения противофильтрационных завес в подземном варианте .
4.1.3. Расчет противофильтрашонннх завес применительно к различным технологическим схемам их возведения
4.1.4. Обоснование и совершенствование конструкции пакерущих устройств.
4.2. Условия и область применения дренажа
4.3. Горнотехнические способы управления водопроявлениями в очистных выработках
4.3.1. Обоснование технологической схемы по управлению водопроявлениями горнотехническими способам .
4.3.2. Прогнозный гидрогеомеханический паспорт лавы
4.3.3. Управление водопроявлениями с привлечением скоростного режима работы лав, временного режима подготовки выемочных столбов и конструкции применяемых крепей .
Стр.
4.3.4. Подготовка выемочных столбов спаренными штреками в качестве способа активного воздействия на водопроявления в лазах
4.3.5. Обоснование способа, управления кровлей и требований к конструкции крепей в очистных забоях при подработке водоносных пород .,
4.4. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Горные выработки на шахтах Западного Донбасса проводятся пластовыми и полевыми, комбайновым более и буровзрывным способом сечением вчерне 8. Основной вид крепи металлическая трехзвеньевая арочная податливая крепь из спецпоофиля СВП. При проведении горных выработок проявляются осложнения в виде вывалов горной породы из кровли выработок и пучения почвы. Разработка угольных пластов ведется системой длинных столбов по восстанию, реже падению, чаще всего спаренными лавами с применением механизированных комплексов. Подавляющее число осложнений и аварий в лавах связано с водопроявлениями в очистном пространстве при подработке водоносных пород. Таким образом, высокая угленосность продуктивной толщи, развитие большого количества водоносных горизонтов с активной гидравлической связью, наличие слабых углевмещавдих пород характеризуют горногеологические условия Западного Донбасса, как весьма сложные по специфике горных работ Ю,,. Уточнение и конкретизация терминов предприняты исключительно в целях дальнейшего однозначного их толкования в рамках настоящей работы. Без такого уточнения неизбежны неоправданные повторения пояснений существа описуемых явлений и процессов. Причиной, побудившей остановиться на этом вопросе, является и то, что кажущаяся простота и очевидность понимания та
ких терминов, как водопроявление, водоприток, прорыв воды послужили причиной отсутствия их четкого толкования в научнотехнической литературе. Водопроявление факт появления воды на некоторой поверхности или пространственном контуре, ограничивающем определенный объем породного массива например, на почве или кровле горной выработки, контуре штрека, очистном забое и т. Водопроявления происходят при непосредственном контакте горной выработки с водовмещающими породами или в результате нарушения породных слоев, разделяющих горную выработку и водоносные породы. Последнее можно квалифицировать как прорыв воды, поскольку он связан с появлением трещин, вызванных проведением горной выработки и изменением первоначального напряженнодеформированного состояния породного массива, а также действием гидравлического напора в водоносном горизонте. Таким образом, прорыв воды одна из форм водопроявления. Количественно водопроявления характеризуются в о д оп р и т о к о м, показывающим какое количество воды в единицу времени перетекает в горную выработку, или целую сеть таких выработок в результате сформировавшихся водопроявлений. Следует отметить, что в литературе часто под прорывом понимается водопроявление с аномально большим водопритоком при вскрытии водоносных горных пород с очень высокими коллекторскими емкостными свойствами, что, очевидно, не отражает существа явления, так как в этом случае не происходит разрушения прорыва водоупорных слоев. Первые попытки оценить гидрогеологическую обстановку в Запад ном Донбассе относятся к периоду разведки участков и отдельных шахтных полей в е годы. Результаты этих работ освещены в фондовой литературе Павлоградской геологоразведочной экспедиции. Первые же годы эксплуатации шахты ЗападноДонбасская I ныне шахта Першотравнева показали несостоятельность прогнозных расчетов, построенных на применении аналитических зависимостей гидродинамики 4. В дальнейшем такая же участь постигла и попытки применить методы гидравлической аналогии. Прогнозные водопритоки отличались от фактических в раза и более, так как расчеты выполнялись при значительной схематизации природных условий и аналогия была весьма приблизительна П. Быстрое развитие нового угледобывающего района вынуждало к поиску более приемлемых методов прогноза водопритоков в шахты. Таким методом явилось математическое моделирование, основанное на установлении зависимостей водопритоков от структурногеологических гидродинамических и эксплуатационных факторов. Общая методологическая основа работ в этом направлении определена исследованиями В. Д.Бабушкина В. Наиболее полный учет природных и эксплуатационных факторов, обусловливающих формирование водопритоков в шахты Западного Донбасса, осуществлен методами комплексного регрессивного анализа 9,П. I гидрогеологически закрытый, в этом случае рис.