Введение к работе
Совершенствование'прогрессивной технологии добычи угля на базе высокоэффективной техники должно сопровождаться надежной оценкой горно-геологических, условий выемки подготовленных к обработке угольных пластов. Выбор наиболее оптимальной технологии проведения работ должен основываться на достоверной информации об условиях эксплуатации добычных участков. Наблюдаемая в угольной промышленности тенденция перехода от разработки лучших по горно-теог логическим условиям залегания месторождений к освоению худших значительно осложняет проблему ^прогноза типа и параметров нарушенное угольных пластов.
Переход горно-геологических нарушений подготовительными и очистными выработками приводит к осложнению управления кровлей, увеличению расхода крепежных материалов, повышению зольности угля, трудоемкости работ, снижению производительности труда вплоть до преждевременной остановки горных работ. Все это ухудшает экономические показатели подготовительных и очистных работ и работу шахты в целом.
Поэтому особую важность имеют сейсмоакустические методы, с .помощью которых наиболее успешно решаются задачи оперативного прогноза в пределах уже нарезанных и подготовленных к отработке выемочных столбов и лав. Однако средний уровень надежности сейсмоакустического прогноза не превышает 70%. О'н зависит от конкретных горно-теологических условий и применяемой аппаратуры.
Одним из возможных путей повышения надежности сей-смоа'кустического прогноза является применение методов математического моделирования для предварительной оценки информативных параметров волнового поля, и выбор на этой основе оптимальных условий для его возбуждения и регистрации. Это повышает надежность интерпретации и полноту извлечения информации.
Таким образом, актуальной является задача разработки информативных критериев и методики определения типа и параметров тектонических нарушений на основе установления
закономерностей процесса изменения параметров волнового поля при его распространении через 'нарушения угольного пласта.
Цель работы — установить закономерности процесса изменения параметров волнового поля при распространении его через малоамплитудное тектоническое нарушение угольного пласта и разработать информативные критерии и методику определения типа и параметров нарушения, повышающих на: дежность и эффективность сейсмоакустичеокого метода.
Идея работы заключается в использовании закономерностей изменения характеристик волнового лоля при его распространении через тектонические нарушения для разработки критериев и методики определения тиша и параметров этих нарушений.
Научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна:
' разработан способ снижения погрешности конечно-разностного метода математического моделирования процесса распространения волнового поля в угленосной толще, впервые основанный на экстрополяции решения на граничные точки счетной решетки с учетом пространственного расхождения;
— установлены теоретические зависимости между параметрами тектонического нарушения и амплитудой, частотными и скоростными характеристиками каналовых и боковых волн, структурой сигнала -в целом, впервые учитывающие степень изменения физико-механических (параметров среды в зоне нарушения и ее протяженность;
впервые установлено расположение относительно центра пласта зон наиболее благоприятных для регистрации сейсмоакустическим методом изменения параметров пакетов колебаний 'каналовых и боковых волн всех типов при наличии тектонических нарушений;
установлены информанионные критерии, новизна которых заключается в комплексном использовании наряду с параметрами каналовых и боковых шолн характера изменения конфигурации сигнала в целом;
фазработаїна методика сейсмоакустичеокого прогноза малоамплитудной тектонической нарушенное угольного пласта, влервые основанная на 'применении конечно-разностного метода математического моделирования для предварительной оценки информативных параметров волнового поля и выбора оптимальных условий его возбуждения и регистрации.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:
достаточной степенью надежности (0,98) применяемого метода математического моделирования, использованного автором для решения задачи;
удовлетворительной сходимостью результатов прогноза аміплитуд тектонических нарушений в реальных условиях с их фактическими значениями (среднеквадратичная погрешность — 15%; вероятность 0,9);
положительными результатами внедрения в производство разработанных с участием автора методики и критериев определения типа и параметров тектонической нарушенное угольных пластов.
Значение работы.
Научное значение работы заключается в установлении зависимости между конфигурацией волнового поля, информативными параметрами волновых пакетов и параметрами тектонических нарушений разных типов, уточняющих теорию сейсмоакустического метода прогноза условий залегания угольных пластов в зонах .перекрещивающейся нарушенное.
(Практическое значение работы состоит в установлении закономерностей процесса изменения -параметров волнового поля при распространении его через тектонические нарушения и в разработке на этой основе методики выявления и идентификации нарушенное угольного пласта лри использовании предварительного прогноза параметров волнового поля с помощью математического моделирования, что позволяет увеличить надежность шахтных еейсмоакустических исследований. Основные положения реализованы в «Комплекте программ моделирования -процесса распространения волнового поля в угленосной толще» и в «Методике определения типа и параметров тектонической нарушенное угольных пластов».
Реализация выводов и рекомендаций работы. «Комплект программ моделирования процесса распространения волнового поля в угленосной толще» зарегистрирован в Государственном фонде алгоритмов и щрограмм и использован в экспедиции «Печор угле разведка» и в ПО «Октябрьутоль». Разработанная при участии автора «Методика определения типа и параметров тектонической '-нарушенное угольных пластов», использующая указанный «Комплект'программ...», внедрена в У'крНИМИ с подтвержденным экономическим эффектом 32,57 тыс. руб. (в ценах 1991 г.), при долевом участии автора 40%.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на секции НТС УкрВИМИ (1989— 1992 гг.), на VI Всесоюзном семинаре «Аналитические методы и применение ЭВМ в механике горных пород» (Новосибирск, 1991 г.), на научно-технической конференции, посвященной 20-летию кафедры технологии и техники геолого-раз-ведочных работ Донецкого политехнического института (Донецк, 1991 г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовало .пять печатных ра'бот.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения и содержит 180 страниц машинописного текста, 59 рисунков, 2 таблицы, описок литературы из 129 наименований и 3 приложения.