Особенности геомеханических процессов в массиве горных пород при отработке угольного пласта


Аннотация:

Геомеханические процессы, происходящие при выемке пласта угля длинным очистным забоем, формируют интенсивные газовые потоки как в выработанное пространство, так и на поверхность, являясь причиной газовой опасности шахт и наземных сооружений. Необходимость развития исследований в области геомеханических процессов и их газодинамических следствий при подземной угледобыче обусловлена резким изменением в последние десятилетия параметров и режимов горных работ. Результатом ведения горных работ является снижение геостатических напряжений во вмещающем массиве. Поскольку при снижении напряжений из угольных пластов выделяется метан, то закономерности изменений напряженного состояния массива можно установить, применяя методы рудничной аэрогазодинамики, т.е. изучая причины неравномерности метанообильности выемочного участка, регистрируемой системой аэрогазового контроля. Общим условием отработки угольных пластов является геомеханическая структуризация массива в окрестности выемочного столба, происходящая при движении очистного забоя. Она положена в основу разрабатываемой параметрической модели геомеханической структуризации вмещающего массива при ведении подземных горных работ. Модель уточняет закономерности классической геомеханики и основана на современных достижениях нелинейной геомеханики в области деформационно-волновой природы геомеханических процессов в окрестности выработок. Основную нагрузку при сдвижениях горных пород в окрестности очистного забоя несут отрабатываемый угольный пласт и крепь очистного забоя. Следовательно, изменения давления в стойках крепи отражают характер происходящих процессов. Приведены результаты исследований давлений в стойках секций механизированной крепи, которые показывают достаточную адекватность параметров техногенной структуризации вмещающего массива фактическим данным о высотах сводов давления. Создание модели развития геомеханических процессов направлено на поиск более эффективных (с точки зрения газовой безопасности) методов решения инженерных задач угледобывающих предприятий на основе современных научных знаний.


Подпишитесь чтобы читать статьи полностью

Год за

16 848 р.

Подписаться
Подписка - это:
  • Возможность читать полные тексты статей за последние 3 года (недоступны без подписки)
  • Свежий номер до его печатного издания
  • Удобное чтение с любого типа устройств (Компьютеры, планшеты, смартфоны)
Список литературы:
  1. Инструкция по применению схем проветривания выемочных участков шахт с изолированным отводом метана из выработанного пространства с помощью газоотсасывающих установок. URL: https://rg.ru/pril/77/04/97/22815.pdf (дата обращения: 10.03.2019).
  2. ПБ 07-269—98. Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях. URL: https://meganorm.ru/Index2/1/4293834/4293834132.htm (дата обращения: 10.03.2019).
  3. Калинин С.И., Колмогоров В.М. Геомеханическое обеспечение эффективной выемки мощных пологих пластов с труднообрушаемой кровлей механизированными комплексами. — Кемерово: Кузбассвузиздат, 2002. — 113 с.
  4. Фрактальная особенность структуризации массива горных пород в изменениях давления на призабойную часть отрабатываемого длинным очистным забоем угольного пласта/ Г.Я. Полевщиков, М.В. Шинкевич, А.В. Радченко и др.// Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. — 2013. — № 1. — С. 16–23.
  5. Zonal disintegration of rocks around underground workings. Part III: Theoretical concepts/ E.I. Shemyakin, G.L. Fisenko, M.V. Kurlenya et al.// Soviet Mining Science. — 1987. — Vol. 23. — № 1. — P. 1.
  6. Курленя М.В., Опарин В.Н. Проблемы нелинейной геомеханики// Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 1999. — № 3. — С. 12–26.
  7. Козырева Е.Н. Динамика метанообильности выемочных участков угольных шахт// Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2013. — № 6. — С. 238–244.
  8. Козырева Е.Н., Шинкевич М.В., Леонтьева Е.В. Параметрическая модель техногенного развития иерархии геоструктур в массиве горных пород// Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. — 2015. — № 2. — С. 143–148.
  9. Явление зональной дезинтеграции горных пород вокруг подземных выработок/ Е.И. Шемякин, М.В. Курленя, В.Н. Опарин и др.// Боспорские исследования. — 1992. — № 1.
  10. Опарин В.Н. Современные достижения нелинейной геотехники и методологические основы для построения мониторинговых систем геомеханико-геодинамической безопасности на горнодобывающих предприятиях// Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. — 2015. — № 1. — С. 6–15.
  11. Полевщиков Г.Я. «Деформационно-волновые» процессы в массиве горных пород при движении очистного забоя в угольных пластах// Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2013. — № 5. — С. 50–60.
  12. Волнообразное распределение горного давления вдоль забоя лавы/ М. Ройтер, В. Курфюст, К. Майрхофер и др.// Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2009. — № 2. — С. 38–45.
  13. Мониторинг динамических проявлений горного давления в системе управления МАРКО «Цифровая шахта»/ М. Ройтер, М. Крах, К. Майрхофер и др.// Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. — 2015. — № 2. — С. 33–39.
  14. Опарин В.Н., Танайно А.С. Каноническая шкала иерархических представлений в горном породоведении. — Новосибирск: Наука, 2011. — 228 с.
  15. Water distribution characteristic and effect on methane adsorption capacity in shale clay/ J. Li, X. Li, K. Wu et al.// International Journal of Coal Geology. — 2016. — Vol. 159. — P. 135–154.
  16. Kedzior S. Methane contents and coal-rank variability in the Upper Silesian Coal Basin, Poland// International Journal of Coal Geology. — 2015. — Vol. 139. — № 1. — P. 152–164.
  17. Assessing coal burst phenomena in mining and insights into directions for future research/ C. Zhang, I. Canbulat, B. Hebblewhite, C.R. Ward// International Journal of Coal Geology. — 2017. — Vol. 179. — P. 28–44.
  18. Demineralization of Gondwana coal with Pseudomonas mendocina strain B6-1: a case study of coal from Gopinathpur top and bottom seams of Mugma mine, Dhanbad, Jharkhand (India)/ P.K. Singh, M.P. Singh, A.S. Naik et al.// International Journal of Coal Science and Technology. — 2016. — Vol. 3. — № 2. — P. 235–245. DOI: 10.1007/s40789-016-0128-z
  19. Шадрин А.В., Клишин В.И. Совершенствование методов автоматизированного прогноза опасности проявления динамических явлений в процессе разупрочнения кровли и профилактической гидрообработки угольных пластов// Вестник Научного центра ВостНИИ по промышленной и экологической безопасности. — 2017. — № 3. — С. 31–35.
  20. Черданцев Н.В., Шадрин А.В. Расчет траектории движения одиночной трещины, расположенной в массиве горных пород, нагруженной давлением жидкости// Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. — 2017. — № 4. — С. 18–26.
  21. К оценке ресурсов шахтного метана в выработанном пространстве/ О.В. Тайлаков, В.О. Тайлаков, М.П. Макеев и др.// Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2013. — № 6. — С. 160–165.
  22. Оценка параметров очагов самовозгорания породных отвалов угольных карьеров и способов их тушения/ В.А. Портола, Д.Е. Скударнов, С.И. Протасов, С.Н. Подображин// Безопасность труда в промышленности. — 2017. — № 11. — С. 42–47.
  23. A coupled DEM and LBM model for simulation of outbursts of coal and gas/ S. Xue, J. Wang, L. Yuan et al.// International Journal of Coal Science and Technology. — 2015. — Vol. 2. — Iss. 1. — P. 22–29.
  24. Coal-gas interaction: implications of changes in texture and porosity/ V.N. Romanov, L.C. Graeser, S.A. Jikich et al.// International Journal of Coal Science and Technology. — 2016. — Vol. 3. — Iss. 1. — P. 10–19. 

Журнал входит в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней кандидата и доктора наук, сформированный ВАК Минобрнауки России. Публикуются статьи по следующим отраслям и группам научных специальностей: 01.04.00 — физика; 05.26.00 — безопасность деятельности человека; 02.00.00 — химические науки.

Журнал включен в Российский индекс научного цитирования (РИНЦ) и в международные базы данных: Scopus, Chemical Abstracts Service (CAS), EBSCO Publishing, Ulrich's Periodicals Directory.

подробнее

DOI: 10.24000/0409-2961-2019-5-33-39
Год: 2019
Номер журнала: Май
Ключевые слова : массив горных пород метанообильность геомеханика рудничная газодинамика упругая энергия техногенная структуризация модель процессов длинный очистной забой
Авторы:
  • Шинкевич М.В.
    Шинкевич М.В.
    канд. техн. наук, ст. науч. сотрудник, gas_coal@icc.kemsc.ru ФИЦ УУХ СО РАН, Кемерово, Россия
  • Козырева Е.Н.
    Козырева Е.Н.
    канд. техн. наук, вед. науч. сотрудник ФИЦ УУХ СО РАН, Кемерово, Россия