Анализ возможного возникновения куполов в лаве

Исследования направлены на решение задач по оценке устойчивости горных выработок при подземной разработке в сложных горно-геологических условиях, повышающих надежность и безопасность проведения горных работ. Исследование геомеханических процессов, происходящих в горном массиве при отработке угольных пластов, с целью определения устойчивости кровли выемочного блока является важнейшей задачей. Выполнено цифровое моделирование массива горных пород по структурным колонкам пласта К1 и ближайшей скважине, которое позволило с высокой детальностью определить типы пород, залегающих в кровле пласта, и их прочностные характеристики, напряжения на сжатие. Для определения устойчивости кровли выемочного блока был использован показатель коэффициента запаса прочности пород, который определялся методом моделирования с использованием программного обеспечения Phase 28.0 и Rockscince. Контактом комплекса лавы с кровлей пласта был принят прослой углистого аргиллита мощностью 0,09–0,12 м, и для полноты анализа использовалась верхняя высокозольная пачка угля в кровле пласта мощностью до 0,7 м. Результаты моделирования, отраженные на графике изменения коэффициента запаса прочности в зависимости от расстояния между конвейерным и вентиляционными штреками, показывают, что вероятность образования куполов в лаве велика, так как коэффициент запаса прочности пород менее единицы, что указывает на неустойчивость кровли при отработке выемочного участка угольного пласта. Методами моделирования показана возможность произвести оценку устойчивости горных выработок, на основании которой своевременно разработать мероприятия, повышающие надежность и безопасность проведения горных работ, и принять правильные технические и технологические решения

1. Черняк И. Л. Периодичность изменения напряжённо-деформированного состояния массивов угля и пород впереди очистного забоя / И. Л. Черняк, В. Е. Зайденварг // Горный журнал. Изв. высших учебных заведений. 1993. № 3. С. 25-28.

2. Отчет о результатах исследования № 304 185 16 Казахстанская ДМТ ГмбХ энд Ко. КГ, Эссен. 2016 г.

3. Филимонов К. А. Исследование напряженного состояния подрабатываемого массива // Вестник Куз-ГТУ. 2003. № 5. С. 22-25.

4. Полевщиков Г. Я. Деформационно-волновые» процессы в массиве горных пород при движении очистного забоя в угольных пластах / Г. Я Полевщиков // ФТПРПИ. 2013. № 5. С. 50-60.

5. Долгоносов В.Н., Пак Г.А., Дрижд Н.А., Алиев С.Б., Низаметдинов Ф.К. Геомеханические и газо¬динамические процессы в угольных шахтах. Караганда: Изд-во КарГТУ, 2012. 214 с.

6. Полевщиков Г. Я. и др. Фрактальная особенность структуризации массива горных пород в измене¬ниях давления на призабойную часть отрабатываемого длинным очистным забоем угольного пласта // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. Научно-технический журнал. Кемерово. 2013. Вып. 1-1. С. 16-23.

7. Scott M., Mazumder S., Jiang J. Permeability Increase in Bowen Basin Coal as a Result of Matrix Shrink¬age during Primary Depletion, SPE International SPE 158152, 2012, vol. 1, pp. 323-343.

8. Pan Z., Connell L. D., Modeling Permeability for Coal Reservoirs: A Review of Analytical Models and Testing Data, Int. J. Coal Geol., 2012, 92, pp. 1-44.

9. Nazarova L. A., Nazarov L. A., Karchesvky A. L., Vandamme M. Determining Kinetic Parameters of a Block Coal Bed Gas by Solving Inverse Problem Based on Data of Borehole Gas Measurements, J. Min. Sci., 2015, vol. 51, no. 4, pp. 666-672.

10. Еременко А. А., Серяков В. М., Гахова Л. Р. Геомеханическое обоснование параметров и способа создания демпферного слоя в окрестности выработки для снижения уровня горного давления // ФТПРПИ. - 2014. № 4. С. 61-70.

11. Pinkun Guo, Yuanping Cheng. Permeability Prediction in Deep Coal Seam: A Case Study on No. 3 Coal Seam of the Southern Qinshui Basin in China, The Scientific World Journal, 2013, vol. 2013.

12. Seidle J., Jeansonne M., Erickson D. Application of Matchstick Geometry to Stress Dependent Permea¬bility in Coals, SPE Rocky Mountain Regional Meeting, Society of Petroleum Engineers, 1992.

13. Fedorov A. V., Fedorchenko I. A., Leont’ev I. V. Mathematical modeling of two problems of wave dy¬namics in heterogeneous media, Shock Waves Journ., Vol. 15, No. 8, 2006.

14. Oparin V. N., Tanaino A. S., Yushkin V. F. Discrete properties of entities of a geomedium and their ca¬nonical representation. Journal of Mining Science, No. 3(2007).

15. Wang X., Pan Y., Zhang Z., A Spatial Strain Localization Mechanism of Zonal Disintegration through Numerical Simulation, J. Min. Sci., 2013, vol. 49, no. 3, pp. 357-367.

16. Ройтер М. Волнообразное распределение горного давления вдоль забоя лавы / М. Ройтер, В. Кур- фюст, К. Майрховер, Ю. Векслер // ФТПРПИ. 2009. № 2. С. 38-44.

17. Козырева Е. Н., Шинкевич М. В. Структуризация массива горных пород в условиях отработки угольного пласта длинными столбами // Промышленная безопасность и геомеханика. - Кузбасс. Сборник трудов «Образование, наука, инновации». 2014. №1.

18. Козырева, Е. Н. Особенности газогеомеханических процессов на выемочном участке шахты / Е. Н. Козырева, М. В. Шинкевич // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промыш¬ленности. Кемерово. 2010. № 2. С. 28-35.

19. Леонтьева Е. В. Оценка возможностей методов компьютерного моделирования геомеханического процесса во вмещающем массиве [Электронный ресурс] / Кемерово. Инновационный конвент.

20. Захаров В. Н., Малинникова О. Н., Трофимов В. А., Филиппов Ю. А. Зависимость проницаемости угольного пласта от газосодержания и действующих напряжений // Физико-технические проблемы разра¬ботки полезных ископаемых. 2016. №2. С. 16-26.

21. Пак Г. А., Дрижд Н. А., Долгоносов В. Н. Методика расчета шагов обрушения основной кровли и прогноз газовыделения на шахтах Карагандинского бассейна // Безопасность труда в промышленности. 2010. № 10. С. 31-34.

22. Шпаков П. С., Пак Г. А., Долгоносов В. Н. Взаимосвязь шагов обрушения основной кровли и ин¬тенсивности газовыделения на шахтах «Сокурская» и «Саранская» Карагандинского бассейна // Маркшейдерия и недропользование. 2009. № 6. С. 70-72.

23. Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля и газа / Министерство энергетики и угольной промышленности РК, 1995. 92 с.

24. Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях. М.: Недра, 1981. 288 с.