gscienceMining Science and Technology (Russia)Горные науки и технологии2500-0632The National University of Science and Technology MISiIS (NUST MISIS)10.17073/2500-0632-2020-1-39-48gscience-207Research ArticleMINING ROCK PROPERTIES. ROCK MECHANICS AND GEOPHYSICSСВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД. ГЕОМЕХАНИКА И ГЕОФИЗИКАFindings of Studies on Wave Character of Pillar Support Pressure and Edge Parts of Coal SeamsРезультаты исследований волнового характера опорного давления целиков и краевых частей угольных пластовЛисС. Н.LisS. N.

Караганда.

Karaganda.

Институт проблем комплексного освоения недрКазахстанInstitute for Integrated Subsoil UseKazakhstan202014052020513948Copyright © Lis S.N., 20202020Лис С.Н.Lis S.N.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://mst.misis.ru/jour/article/view/207

Extraction of coal measures leads to origination of a large number of increased rock pressure zones in rock mass, caused by the influence of abutment pressure of rock mass edge parts and pillars kept in adjacent seams. The presence of such zones sharply worsens the condition of development and permanent workings when developing coal measures. The paper presents the findings of the observations made in the areas of the underground workings in coal mines of Karaganda coal basin, located under and above pillars and edge parts of overlying coal seams. If abutment pressure under pillars and edge parts of coal seams has been studied quite actively, abutment pressure above the pillars and the edge parts of the coal seams has not been practically studied. The findings of the performed studies showed that in all the workings in which the observations were made, the height of the workings located underneath the pillar (the edge part) varies wavily. The studies revealed wavily behavior of the stationary abutment pressure propagating along the seam, in which the working is located, according to the law of damped sinusoid while increasing distance from the source of the abutment pressure. At the same time, the half-wave length λ/2 corresponds to the thickness of the main roof above the working. The height of the workings located above the pillar (edge part) also varies wavily. At the same time, the nature of the abutment pressure influence varies depending on the distance of the working from the pressure source and is determined by undermining factor Ku. The abutment pressure half-wave length corresponds to the step of secondary collapse of the main roof of the coal seam on which the pillar (edge part) is located.

Разработка свит пластов приводит к образованию в толще пород большого количества зон повышенного горного давления, образованных влиянием опорного давления краевых частей массива и целиков, оставленных на соседних пластах. Наличие таких зон резко ухудшает состояние подготовительных и капитальных выработок при разработке свит пластов. В статье приводятся результаты проведенных наблюдений на участках подземных выработок угольных шахт Карагандинского угольного бассейна, находящихся под и над целиками и краевыми частями вышележащих угольных пластов. Если опорное давление под целиками и краевыми частями угольных пластов достаточно интенсивно исследовалось, то опорное давление над целиками и краевыми частями угольных пластов практически не изучалось. Результаты проведенных исследований показали, что во всех выработках, в которых проводились наблюдения, высота участка выработки, расположенного над целиком (краевой частью), изменяется волнообразно. Характер влияния опорного давления меняется в зависимости от удаленности выработки от источника этого давления и определяется коэффициентом подработки Kп. Длина полуволны опорного давления соответствует шагу вторичного обрушения основной кровли угольного пласта, на котором расположен целик (краевая часть). Результаты проведенных исследований показали, что во всех выработках, в которых проводились наблюдения, высота участка выработки, расположенного под целиком (краевой частью), изменяется волнообразно. В результате проведенных исследований выявлен волновой характер стационарного опорного давления, распространяющегося вдоль пласта, на котором расположена выработка, по закону затухающей синусоиды по мере удаления от источника опорного давления. При этом длина полуволны λ/2 соответствует мощности основной кровли над выработкой.

опорное давлениецеликкраевая часть пластазона повышенного горного давлениясвита пластовзатухающая синусоидадлина полуволныabutment pressurepillarseam edge partzone of increased rock pressurecoal measuresdamped sinusoidhalf-wave lengthReferencesХодырев Е. Д. Определение предельных размеров охранных угольных целиков и действующих в них напряжений. Наукові праці УкрНДМІ НАН України. 2010;(6):170–180.Khodyrev E. D. Determination of the limiting dimensions of protecting coal pillars and stresses in them. Proceedings of UkrNIMI, National Academy of Sciences of Ukraine. 2010;(6):170–180. (In Russ.).Зборщик М. П., Грищенков Н. Н. Компьютерное моделирование геомеханических параметров отработки свит угольных пластов. Сб. науч. тр. НГА Украины. 1999;(7):3–7.Zborshchik M.P., Grischenkov N.N. Computer simulation of geotechnical parameters for mining coal measures. Proceedings of National Mining Association of Ukraine. 1999;(7):3–7. (In Russ.).Грищенков Н. Н., Черняев В. И. Расчет и построение зон повышенного горного давления при многократной подработке и надработке угольных пластов. Горно-металлургические проблемы Донбасса: Сб. науч. тр. Донецк: ДонГТУ. 1995;(1):80–90.Grischenkov N. N., Chernyaev V. I. Calculation and simulation of increased rock pressure zones at mul-tiple undermining and overworking of coal seams. Mining and metallurgical issues of Donbass: Proceedings. Do-netsk, DonSTU. 1995;(1):80–90. (In Russ.).Литвиновская Н. А. Прогнозирование и предотвращение газодинамических явлений из почвы при проходке подготовительных горных выработок в подработанном массиве соляных пород: автореф. дис. … канд. техн. наук. Пермь; 2011. 17 с.Litvinovskaya N. A. Prediction and prevention of gas-dynamic phenomena in the soil during drifting of development drifts in undermined salt rock mass. Extended abstract of Cand. Sci. Dissertation in engineering sci-ence. Perm; 2011. 17 p. (In Russ.).Петухов И. М., Беляков П. К., Зубков В. В. и др. Оценка выбросоопасности угольных пластов в зо-нах повышенного горного давления. М.; 1987. 35 с.Petukhov I. M., Belyakov P. K., Zubkov V. V. et al. Evaluation of outburst hazard of coal seams under conditions of increased rock pressure. Moscow; 1987. 35 p. (In Russ.).Петухов И. М. Горные удары на угольных шахтах. СПб.; 2004. 238 с.Petukhov I. M. Rock bursts at coal mines. St. Petersburg; 2004. 238 p. (In Russ.).Калинин С. И., Лютенко А. Ф., Егоров В. П., Дъяконов С. Г. Управление горным давлением при разработке пологих пластов с труднообрушаемой кровлей на шахтах Кузбасса. Кемерово: Кемеровское кн. изд-во; 1991. 247 с.Kalinin S. I., Lutenko A. F., Egorov V. P., Dyakonov S. G. Rock pressure control during extraction of flat-lying seams with hard-to-collapse roofs at Kuzbass mines. Kemerovo: Kemerovo Publishing House; 1991. 247 p. (In Russ.).Расчет и экспериментальная оценка напряжений в целиках и краевых частях пласта угля: метод. указания. Л.: ВНИМИ, 1973. 130 с.Calculation and experimental assessment of stresses in pillars and edge parts of coal seam: Guidelines. Leningrad: VNIMI; 1973. 130 p. (In Russ.).Ходырев Е. Д. Построение зон ПГД на угольных пластах с учетом изменения горнотехнических и геологических факторов. Наукові праці УкрНДМІ НАН України. 2010;(7):64–75.Khodyrev E. D. Construction of increased rock pressure zones at coal seams taking into account changes in mining and geological factors. Proceedings of UkrNIMI, National Academy of Sciences of Ukraine. 2010;(7):64–75. (In Russ.).Рогачков А. В. Обоснование способов обеспечения устойчивости подготовительных выработок в зонах повышенного горного давления при разработке сближенных пластов: автореф. дис. … канд. техн. наук. СПб.; 2010. 20 с.Rogachkov A. V. Substantiation of the methods to ensure stability of development drifts in zones of in-creased rock pressure when extracting contiguous seams. Extended abstract of Cand. Sci. Dissertation in engineer-ing science. St. Petersburg; 2010. 20 p. (In Russ.).Черняк И. Л., Бурчаков Ю. И. Управление горным давлением в подготовительных выработках глубоких шахт. М.: Недра; 1984. 300 с.Chernyak I. L., Burchakov Yu. I. Rock pressure control in development drifts of deep mines. Moscow: Nedra Publ.; 1984. 300 p. (In Russ.).Кузяра В. И., Колесников В. Г., Комлев Е. С., Светличный В. Н. Закономерности формирования опорного давления впереди очистных забоев. Уголь Украины. 1990;(11):15–16.Kuzyara V. I., Kolesnikov V. G., Komlev E. S., Svetlichny V. N. Regularities of abutment pressure origination in front of stoping faces. Coal of Ukraine. 1990;(11):15–16. (In Russ.).Лис С. Н., Вареха Ж. П. Самоорганизация горного массива при техногенных воздействиях на не-го. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2016;(7):237–250.Lis S. N., Vareha J. P. Self-organization of a rock mass under anthropogenic impacts on it. Mining In-formational and Analytical Bulletin (scientific and technical journal). 2016;(7):237–250. (In Russ.).Рекомендации по рациональному расположению и креплению подготовительных выработок при технологии бесцеликовой выемки угольных пластов на шахтах Карагандинского бассейна. Караганда: КНИУИ; 1982. 40 с.Recommendations on rational arrangement and support of development drifts when using the method of pillar-free extraction of coal seams at the Karaganda basin mines. Karaganda: KNIU Publ.; 1982. 40 p. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.