Увагу приділено вирішенню важливого наукового завдання в області вуглевидобутку, а саме: визначенню закономірностей деформування газонасиченого вуглепородного масиву навколо очисної виробки задля знаходження зони міграції вільного метану. Вперше встановлено, що відношення логарифмів відносних величин поточної та остаточної проникності газонасиченого вуглепородного масиву прямо пропорційне його еквівалентному напруженому стану та міцносним характеристикам позамежного деформування, що дозволяє створити прогнозну числову геомеханічну модель колекторських шляхів міграції метану. Поставлено та розв'язано задачу щодо виявлення зон максимальної розпушеності та тріщинуватості породного масиву, який знаходиться під впливом лави. На основі комплексного аналізу та проведених досліджень розроблено методику прогнозування колекторів для міграції метану у породному масиві при відпрацюванні вугільних пластів.

Присвячено вирішенню актуальної наукової задачі встановлення закономірностей зміцнення гірських порід анкерами, що фіксуються по всій довжині шпуру сумішами, які саморозширюються під час твердіння, для управління стійкістю гірських порід, зменшення вивалоутворення і, як наслідок, зниження рівня травматизму від вивалів в протяжних виробках. Встановлено, що "обвалення порід" входить у п’ятірку найнебезпечніших факторів у переважній більшості вугледобувних країн, на його долю припадає близько 18% смертельного травматизму у вугільній галузі України. Кількість вивалів і ступінь тяжкості травм насамперед залежать від типу кріплення, що використовується і його надійності. В умовах великих деформацій контуру виробок, руйнуванні і вивалах приконтурних порід найближча перспектива кріплення пов’язана з розвитком анкерних систем, що комбінують фрикційний ефект з адгезійним і механічним закріпленням. Установлено вплив основних механічних параметрів закріплювача,за яких забезпечується максимальна енергоємність системи "анкер-закріплювач-масив" при її неруйнівних деформаціях, на напружено деформований стан системи. Визначено діапазон їх коливання у разі якого забезпечується стримування вивалів, що сприяє зниженню рівня травматизму в гірничих виробках. Запропоновано спосіб неадгезійного кріплення анкерів сумішами, що саморозширюються під час гідратаційного твердіння. Визначено двостадійний режим роботи таких анкерів під час великих предруйнівних деформацій. Установлено, що зусилля закріплення анкерних болтів більше ніж в два рази, а зусилля піддатливості більш ніж на 2/3 перевищують зусилля адгезійного закріплення болтів в аналогічних умовах. Сформульована функціональна залежність для розрахунку несучої здатності неадгезійних анкерів. Установлено область максимальної несучої здатності системи "анкер-суміш, що розширюється-масив" залежно від співвідношення діаметрів шпуру і анкера і неоднорідності масиву. Розроблено і запатентовано модифіковану суміш, що саморозширюється. Проведено шахтні дослідження розробленого способу анкерного кріплення. Розрахункова економічна ефективність способу з позицій зниження витрат на матеріали 41,80 грн/анкер. Розроблено методику оцінки ризику травмування від руйнування покрівлі в підготовчих гірничих виробках. Запропоновано систему оцінювання небезпеки вивалів і рівня ризику травмування. Аналіз розробленої методики оцінки ризику травмування від вивалів дав змогу встановити, що, незалежно від небезпеки вивалів, анкерування дозволяє знизити рівень імовірності вивалу до 8,9%.

Індекс рубрикатора НБУВ: И310.16

Рубрики:

Розробка пологих пластів

Шифр НБУВ: Ж69629 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Выполнены аналитические исследования процесса смещений пород кровли и почвы при отработке пологого угольного пласта на основании данных Государственного Предприятия "Угольная Компания "Краснолиманская". В программном комплексе Phase2 разработана и верифицирована геомеханическая модель процесса отработки угольного пласта с использованием критерия прочности Хоека - Брауна. Определено расстояние от забоя лавы до точки, в которой происходит первичное смыкание пород кровли и почты.

Приділено увагу питанням прогнозу потенційних зон скупчення вільного метану у місцях розвантаження підроблюваних пластів-супутників за умов тектонічної порушеності під час відроблення пологих вугільних пластів Донбасу. Наведено результати експериментальних досліджень газовиділення із підроблюваного вуглепородного масиву, які показали, що зміна інтенсивності газовиділення в зонах малоамплітудних тектонічних порушень у діючому очисному вибої обумовлюється взаємодією тектонічної та техногенної тріщинуватості. На основі одержаних результатів обгрунтовано критерій формування зон скупчення вільного метану до первинного обвалення основної покрівлі в місцях локального руйнування підроблюваних пластів-супутників та впливу тектонічного порушення. Набула подальшого розвитку просторова геомеханічна модель для дослідження напружено-деформованого стану (НДС) шаруватого підроблюваного вуглепородного масиву, що враховує наявність тектонічного порушення на виймальній дільниці. Встановлено аналітичну залежність для визначення величини критичного прогону, за якого руйнується підроблюваний пласт-супутник, що враховує тектонічне порушення, тиск бокового розпору на пласт-супутник, а також потужності групи породних шарів, що беруть участь в обваленні основної покрівлі. Запропоновано "Методику прогнозування зон скупчення вільного метану в підроблюваних пластах-супутниках за умов тектонічної порушеності" і "Спосіб прогнозування зон скупчення вільного метану" у вигляді патенту України.

Розглянуто методи прогнозу геомеханічних процесів, що відбуваються в масиві осадкових порід під час відпрацювання запасів вугілля на пологих пластах. Наведено відомості щодо формування напружень гірського масиву, встановлення деформаційних характеристик порід, визначення технологічних параметрів виймання вугілля. Увагу приділено обгрунтуванню раціональних параметрів технології розробки пологих пластів. Запропоновано способи керування гірським тиском у лаві.

Представлены результаты исследований процессов автоматического управления добычным комбайном в условиях тонких пологих угольных пластов с целью уменьшения удельных энергозатрат на резание, транспортирование и погрузку угля шнеком. Разработаны информативные признаки для идентификации системой автоматического управления режимов работы комбайна и на их основе обоснован алгоритм автоматического управления скоростями подачи и резания с позиции стабилизации погрузочной производительности исполнительных органов.

Розроблено наукові основи управління станом геомеханічної системи із застосуванням рекурсивних методів за умов підземної розробки родовищ з урахуванням закономірностей взаємного впливу різнотипних оптимальних показників напружено-деформованого стану системи гірський масив - кріплення та охоронні конструкції виїмкових виробок на всіх етапах їх експлуатації. На базі багатопараметричної рекурсивної нелінійної моделі та з використанням високоточного моделювання розроблено узагальнений метод управління взаємодією елементів системи гірський масив - кріплення та охоронні конструкції в різних гірничо-геологічних умовах. Розроблено методику визначення оптимальних параметрів розрахункових моделей вугледобувних підприємств і технологічний регламент кріплення й охорони виїмкових виробок з метою їх повторного використання. Показано, що впровадження багатопараметричної рекурсивної нелінійної моделі для пошуку оптимальних показників складних геомеханічних систем надало можливість одержати на шахтах України фактичний і можливий економічний ефект понад 12 млн грн на рік.

Цель работы - повышение эффективности отработки свит пологих угольных пластов в условиях вредного влияния горных работ на земную поверхность. Использован комплексный метод проведения исследований, включающий анализ и обобщение опубликованных в горнотехнической литературе данных по проблеме снижения влияния подземных горных работ на земную поверхность при интенсивной отработке свит пластов; натурные наблюдения за процессами оседания земной поверхности в зонах подработки; натурные исследования геологического строения покрывающей толщи методом аудиомагнитотеллурического зондирования; экспериментально-аналитические исследования с использованием метода конечных элементов. Раскрыт механизм формирования провалов земной поверхности при работе на глубинах, почти в 100 раз превышающих вынимаемую мощность пласта. Даны рекомендации по обеспечению экономической эффективности отработки запасов в условиях вредного влияния подземных горных работ на земную поверхность. Установлены закономерности формирования трещин и разрывов на поверхности при отработке пластов на значительной глубине и наличии в кровле мощных прочных слоев песчаника. Установлена зависимость между ущербом от потерь угля и затрат на рекультивацию поверхности от различных параметров систем разработки пластов. Установлено, что наличие мощных прочных слоев песчаника в покрывающей толще является основным фактором, определяющим характер деформаций поверхности при глубинах разработки, превышающих 20-кратную мощность пласта при использовании системы разработки длинными столбами с оставлением между выемочными участками неизвлекаемых ленточных целиков. Определены технологические условия смыкания сформированных трещин и провалов на поверхности при последовательной отработке пологих угольных пластов в свите на шахтах ОАО "СУЭК-Кузбасс". Предложен критерий выбора параметров технологических схем отработки пластов в условиях вредного влияния подработки на земную поверхность.

Цель работы - повышение эффективности и достоверности неразрушающего способа прогноза скрытых дизъюнктивов в пологозалегающих угольных пластах при их отработке струговыми лавами. Методологической основой решения поставленных задач является комплексный подход, включающий использование шахтных визуальных и инструментальных наблюдений, аналитических и численных методов построения тектонических карт, статистического анализа и интерпретации результатов кустического зондирования. Разработана методика обработки сигнала, прошедшего через структурно-неоднородный породный массив, которая отличается от известных тем, что в ее основу заложена фазовая демодуляция функции спектральной плотности мощности по методу низкочастотного эквивалента. Это позволяет прогнозировать малоамплитудную тектонику угольного пласта и вмещающих пород. Методика дает возможность определить место расположения неоднородностей при прохождении выработок в зонах геологических нарушений. Впервые установлена взаимосвязь между информационной составляющей в функциях модуляционных параметров искусственно генерируемого акустического сигнала и координатами расположения скрытого геологического нарушения в нетронутой части угольного пласта струговой лавы для условий полого залегающих угольных пластов Западного Донбасса. Практическая значимость - повышение надежности акустического способа прогноза скрытых дизъюнктивов, оценка и обоснование томографии ненарушенной области углепородного массива для условий шахты "Степная" ПАО "ДТЭК Павлоградуголь".

Розглянуто математичні залежності зміни напружено-деформованого стану масиву гірських порід, характер навантажень на секції механізованого комплексу за допомогою варіації методу групового обліку аргументів та доцільні межі його застосування. Встановлено залежність зміни напружено-деформованого стану масиву та силових параметрів механізованого кріплення від радіуса дуги лінії очисного вибою, а також необхідної реакції секцій механізованого комплексу від швидкості посування очисного вибою та навантаження на секції кріплення. Запропоновано наукові принципи управління станом гірського масиву способом варіації режимами роботи складових елементів механізованого комплексу у разі зміни абсолютної величини швидкості посування очисного вибою.

Індекс рубрикатора НБУВ: И310.120.4 + И310.16

Рубрики:

Суцільні системи

Розробка пологих пластів

Шифр НБУВ: РА407261 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розглянуто завдання підвищення ефективності прогнозу мілкоамплітудних геологічних порушень вугільних пластів методом неруйнівного контролю до 95 %. Запропоновано математичну модель розповсюдження акустичного хвильового пакету в дисперсійному породному середовищі, засновану на інформаційній амплітудно-фазовій модуляції несучих частот зондуючого сигналу. Обгрунтовано ефективний спосіб прогнозу прихованих диз'юнктивів у вугільних пластах методом неруйнівного контролю. У його основу покладено аналіз особливостей прояву розривних геологічних порушень у функціях модуляційних параметрів сигналу, який одержано в результаті акустичного зондування вуглепородного масиву.

Рассмотрены вопросы установления закономерностей взаимодействия элементов системы крепление - боковые породы - краевая часть пласта для обоснования области применения бесконсольных механизированных крепей очистных комплексов, при использовании которых в условиях тонких пологих пластов будет повышена производительность, обеспечена безопасность обслуживающего персонала, снижена зольность и себестоимость добытой горной массы. Разработаны рекомендации по совершенствованию технологии крепления лав с неустойчивыми кровлями. Обоснована область применения бесконсольных механизированных крепей, которые будут использованы при создании очистных комплексов для сложных горно-геологических условий.

Індекс рубрикатора НБУВ: И14-11 + И310.16

Рубрики:

Керування гірським тиском

Розробка пологих пластів

Шифр НБУВ: ВА784258 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розглянуто питання суміщення двох технологій (комплексно-механізованого виймання та свердловинної підземної газифікації вугілля) під час видобування вугілля з тонких та надтонких пластів у слабометаморфізованих породах. Зазначено, що таке поєднання цих технологій у межах одного підприємства дає можливість більш повно на економічно доцільному рівні здійснювати виймання вугільних запасів. Обгрунтовано параметричні зони переходу від комплексно-механізованого виймання до свердловинної підземної газифікації. Запропоновано методики оцінки напружено-деформованого стану гірського масиву та визначено технологічні параметри управління гірським тиском під час комплексно-механізованого видобування вугілля і застосування технології підземної газифікації.

Виявлено закономірності зміни розмірів зони непружних деформацій навколо капітальних виробок залежно від гірничо-геологічних умов їх закладення, визначено максимально припустимі розміри таких зон. Встановлено закономірності зміни напружено-деформованого стану породного масиву навколо капітальних похилих виробок. Вказано припустимі розміри запобіжних ціликів з урахуванням економічної ефективності зменшення їх ширини.

Запропоновано методологію визначення та обгрунтовано зосереджені деформації земної поверхні за розробки світи пологих вугільних пластів. Наведено методику постійного дистанційного моніторингу зрушень і деформацій земної поверхні та споруджень, що підробляються. Уперше встановлено залежність зосереджених деформацій земної поверхні від розмірів міжлавних ціликів, ширини виробленого простору та взаємного розташування очисних виробок за повторних виробок. Установлено кутові параметри процесу зрушення земної поверхні та стадії небезпечних деформацій за різними граничними критеріями. Запропоновано оптимальну схему відпрацьовування запасів вугілля навколо захисних ціликів, яка дозволяє вдвічі зменшити деформації земної поверхні. Розроблено методику та пристрій для моніторингу зрушень і деформацій підробленої товщі порід та споруджень, що підроблюються. Надано рекомендації щодо вибору оптимальних схем розташування гірничих виробок під спорудами за розробки світи пологих пластів.

Приведены результаты наблюдений за смещениями земной поверхности при ее подработке. Установлено, что впереди створа движущейся лавы при наличии в подрабатываемом массиве мощных и прочных породных слоев возможно поднятие земной поверхности. На величину поднятия земной поверхности оказывают влияние скорость подвигания лавы, длина породной консоли, прочность и мощность породного слоя. Длина породной консоли в основном зависит от величины эффективной поверхностной энергии и скорости увеличения растягивающих напряжений в верхней части породного слоя. Изменением скорости подвигания лавы можно регулировать характер поднятия земной поверхности.

Встановлено, що показники напружено-деформованого стану гірничого масиву техногенної зони мають прямо пропорційну залежність від відстані до вибою лави, параметрів опорного тиску і їх часового суміщення, а також від структурної будови масиву. Досліджено закономірності впливу технологічних процесів за перетину техногенних зон на зміну напряму вектора дії згинаючого моменту в породах покрівлі з позитивного значення на від'ємний за рахунок збільшення ширини виробки та робочого простору лави, що рухається.