Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Прогнозирование аномально-напряженных зон методами шахтной сейсморазведки при подземной разработке угольных месторождений Захаров, Валерий Николаевич

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Захаров, Валерий Николаевич. Прогнозирование аномально-напряженных зон методами шахтной сейсморазведки при подземной разработке угольных месторождений : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 05.15.11.- Москва, 1995.- 21 с.: ил.

Введение к работе

Актуальность работы. Результаты многочисленных исследовании свидетельствуют о том, что в ближайшее десятилетие подземная добыча угля на шахтах России и стран ближнего зарубежья будет в основном обеспечиваться за счет работы ныне действующих шахт, горно-геологические условия залегания угольных пластов на которых усолжняются в связи с тем, что:

происходит переход на выемку нижележащих пластов, что приводит к необходимости ведения горных работ под целиками, оставляемыми на отработанных горизонтах;

горные работа смещаются на края шахтных полей, отрабатываются прикоатурные запасы и отдельные линзы;

вводятся в эксплуатацию шахтопласты с сильно развитой тектонической нарушениостыо;

ведется отработка угольных пластов под водными объектами, гражданскими и промышленными сооружениями.

Перечисленные факторы, осложняющие ведение горных работ, в подавляющем большинстве случаев являются основными причинами возникновения зон: повышенного горного давления (ПГД), трещшгаватости, опасных по внезапным выбросам угля и газа, опасных по прорывам воды в горные выработки.

Приближение горных работ к нарушению вызывает концентрацию напряжений между забоем п нарушением, что приводит к формированию благоприятных условий для инициирования газодинамических явлений и горных ударов. Поэтому при выборе рациональной технологии подземных горных работ, параметров и порядка отработки месторождений первостепенное значение имеет нетолько надежный прогноз горно-геологических условий залегания угольного пласта, его нарушенности, но и фундаментальные знания об исходном напряженном состоянии массива и его изменении в процессе ведения горных работ, особенностях свойств и структуры пород.

Современные геологические, геомеханические и геофизические методы прогнозирования нарушенности углепород-ного массива не обеспечивают необходимой надежности выявления и локализации аномально-напряженных зон. Одним из возможных путей повышения надежности прогнозирования таких зон угольного пласта и вмещающих пород является применение методов шахтной сейсморазведки, а также современных методов математического моделирования волновых полей и автоматизированной обработки для оценки информативных параметров отдельных типов волн и выбора оптимальной схемы проведения шахтных сейсмоисследований.

Таким образом, задача теоретического и экспериментального исследования влияния зон ПГД и зон трещиноватости на структуру полного волнового поля и параметры отдельных типов волн, а также разработка на этой основе информативных критериев и методики прогнозирования аномально-напряженных зон угольного пласта и вмещающих пород является актуальной.

Цель работы - установление закономерностей изменения структуры полного волнового поля и параметров отдельных типов волн при движении по углепородному массиву с различными типами нарушений, для разработки информативных критериев и методики протезирования аномально-напряженных зон методами шахтной сейсморазведки, повышающих эффективность и безопасность ведения горных работ на нарушенных угольных пластах.

Основная идея работы заключается в использовании закономерностей изменения структуры волнового поля, а также кинематических и динамических параметров отдельных типов волн при распространении через аномально-напряженные зоны для разработки критериев и методики определения размеров и параметров исследуемых зон нарушенности углепородного массива.

Научные положения, защищаемые в диссертации;

сейсмогеологнческая модель углепородного массива, учитывающая трещинную пористость угольного пласта и вмещающих пород;

математическое описание, способы и результаты расчетов процесса формирования и распространения полного волнового поля в углепородном массиве через аномально-напряженные зоны;

теоретические и экспериментальные зависимости между параметрамианомальио-напряженныхзониструктуройволново-

го поля в целом, а также динамическими и кинематическими характеристиками отдельных типов волн;

информативные критерии выявления и определения основных параметров аномально-напряженных зон;

методику сейсмоакустипсского прогноза аномально-напряженных зон, основанную на использовании методов математического моделирования для предварительного исследования полного волнового поля с целью разработки эффективной методики проведения шахтных сейсморазведочных работ.

Научная новизна работы состоит в следующем:

разработано математическое описание влияния аномально-напряженных зон на переменые коэффициенты системы линейных дифференциальных уравнений в частных производных, описывающих формирование и распространение волновых полей;

установлено оптимальное конечно-разностное разложение частных производных дифференциальных уравнений, позволяющее получить теоретическое волновое поле, близкое к реальному;

установлены теоретические и экспериментальные зависимости параметров боковых и каналсвых волн от степени изменения эффективных модулей упругости в зоне и ее размеров;

установлены теоретические зависимости мощности отраженного сигнала от величины скачка эффективных модулей упругости углепородиого массива на границах зон ПГД и зон трещино-ватости;

теоретически и экспериментально обоснованы параметры системы шахтных сейсмоакустическах исследований при выделении и оценке параметров аномально-напряженных зон.

Достоверность разработанных научных положений и выводов подтверждается:

высокой степенью надежности (0,93) применяемого метода математического моделирования, использованного в работе;

результатами комплексного экспериментального исследования влияния горного давлення на параметры волнового поля при одновременном использовании метода сейсмоакустического просвечивания и метода скважинных деформометров;

высокой степенью надежности (0,95) прогнозирования аномально-напряженных зон методом сейсмопросвечивания и методом отраженных волн.

Практическое значение работы состоит в разработке на основе результатов теоретических и экспериментальных исследо-ваний методики выявления и идентификации нарушенное угольного пласта (включая и аномально-напряженные зоны), что увеличивает надежность прогноза и тем самым создает дополнительные возможности для рационального планирования горных работ, эффективного применения высокопроизводительного очистного и проходческого оборудования и своевременного прогноза газодинамических явлений.

Реализация работы. "Комплект программ моделирования процесса распространения волнового поля в угленосной толще" зарегистрирован в Государственном фонде алгоритмов и программ. "Комплект программ обработки..." зарегистрирован в Государственном фонде алгоритмов и программ. Указанные комплекты программ внедрены в экспедиции "Печоруглеразведка" с подтвержденным экономическим эффектом 149,7 тысруб. (в ценах 1991-1992 гг.) при долевом участии автора 36%. В УкрНИМИ внедрена "Методика выявления аномально-напряженных зон методами шахтной сейсморазведки" с подтвержденным экономическим эффектом 4,368 млн.руб. (в ценах 1994 г.) при долевом участии автора 38 %.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на Всесоюзной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов (г. Люберцы, 1987 г.), Всесоюзной научно-технической конференции "Молодые ученые - КАТЭКу" (г. Красноярск, 1988 г.), 10-м Всесоюзном научно-техническом семинаре "Использование новых геофизических методов для решения инженерно-геологических и гидрогеологических задач" (г. Москва, 1989 г.), 6-м Всесоюзном семинаре "Аналитические методы и применение ЭВМ в механике горных пород" (г. Новосибирск, 1991 г.), научно-технических советах УкрНИМИ.

Публикации. По результатам выполиеных исследований опубликовано 13 печатных работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и содержит 131 страницу машинописного техс-та, 39 рисунков, 4 таблицы, список литературы из 156 наименований и два приложения.