Введение к работе
Актуальность работы Перед угледобывающей промышленностью России в ;ловиях реструктуризации отрасли ставится задача перехода на высоко произво-тгельные технологии с увеличением объема добычи угля из одного забоя при жращении числа действующих забоев. В условиях шахт Юго-Восточного Дон-icca при добыче угля на глубинах 400-1000м будет возрастать опасность дииа-ических проявлений горного давления, в том числе горных ударов. Актуальной дачей является создание в пределах шахтного поля систем непрерывного регио-ільного контроля геодинамической активности горного массива и локального іеративного прогноза степени удароопасности участков, а также объединения их единую систему средств сбора информации для обоснованного управления и .ібора технологий добычи с учетом требований обеспечения безопасности веде-ія горных работ.
Задача регионального контроля может быть решена при помощи сейсмостан-т с пространственно-распределенной сетью датчиков. Для условий шахт Юго-эсточного Донбасса методические и технические вопросы постановки непре-івного контроля геодинамической активности шахтного поля по естественным йсмическим колебаниям ранее не решались.
Локальный прогноз удароопасности в настоящее время выполняется на осно- бурения скважин в краевую часть угольного пласта с оценкой выхода штыба, знный метод трудоемок и не везде технически выполним. Актуальной является ггребность в малотрудоемких, мобильных и оперативных методах прогноза, звестен опыт успешного применения на каменноугольных пластах метода ло-льного прогноза не требующего бурения скважин и основанного на регистрации тественного электромагнитного излучения (ЕЭМИ), вызванного хрупким раз-'шением углей. Для адаптации данного метода к контролю разрушения антраци-вых пластов , с учетом специфики их свойств, требовалась постановка исследо-ний по обоснованию и разработке основных параметров приема ЕЭМИ и ітодики контроля.
Цель работы Обоснование и разработка применительно к условиям шахт го-Восточного Донбасса комплекса оперативных методов оценки активности рного массива и прогноза степени удароопасности для выбора эффективной хнологии безопасного по проявлению горных ударов ведения горных работ по іемке угля на антрацитовых пластах.
Идея работы заключается в обеспечении достоверной оперативной инфор-щии о подготовке и реализации процессов разрушения угля и пород в зонах дения работ на антрацитовых пластах за счет сочетания в единой системе ре-онального непрерывного контроля сейсмической активности пород в пределах іхтного поля , и оперативного диагностирования наличия удароопасности уча-ков выработок путем применения бесскважинного метода регистрации ЕЭМИ и бирательного уточнения категории удароопасности по выходу штыба.
Задачи исследований
-
Обосновать рабочие параметры системы контроля сейсмической активност пород в пределах шахтного поля шахты "Южная".
-
Установить закономерности изменения сейсмической активности в предела шахтного поля на шахте "Южная" на основе данных сейсмостанции "Дон".
-
Установить закономерности изменения естественного электромагнитного изл; чения (ЕЭМИ) антрацитовых пластов в горных выработках в зависимости от сті пени удароопасности краевой части массива.
-
Разработать методику и критерии оперативной оценки степени удароопасносі на основе регистрации ЕЭМИ.
Методика исследований включала : анализ и обобщение данных о проявл< нии горных ударов на антрацитовых пластах, лабораторные и шахтные натурнь эксперименты, обработку результатов региональных и локальных наблюдеш методами математической статистики.
Научные положения, выносимые на защиту: 1.Показателем аномального изменения геомеханического состояния участке массива в пределах поля шахты Юго-Восточного Донбасса по добыче антрациті вых пластов является возникновение сейсмоактивных зон, в которых плотное сейсмических событий с энергией свыше 150 Дж составляет не менее 5 і 0,01 км3.
2. Наличие удароопасности на участке выработки по антрацитовому пласту можі быть определено по повышению количества (пС) импульсов ЕЭМИ в единиі времени и снижению коэффициента (В) распределения импульсов по амплитуда в заданном рабочем диапазоне пороговых уровней регистрации.
Научная новизна работы
-
Обоснованы рабочие режимы выявления зон активизации процессов разруш ния пород горного массива в пределах шахтного поля по сейсмическим данным.
-
Установлено наличие генерации электромагнитной эмиссии при разрушені антрацитов и изучена связь интенсивности ЕЭМИ в выработках с удароопасн стью прилегающих участков антрацитового пласта і 3".
-
Разработаны параметры регистрации и количественные критерии вьіявлені удароопасных участков антрацитовых пластов по показателям выборок сигналі электромагнитной эмиссии пС и В.
Лично автором
-
Обоснованы и проверены рабочие параметры сети непрерывного контроля сейсмической активности горного массива на шахте "Южная".
-
Проведен анализ результатов работ сейсмостанции "Дон" за 1993-1996 г.
-
Выполнен комплекс шахтных наблюдений методом выхода буровой мелочи и регистрации параметров электромагнитного излучения .
-
Проведена обработка и анализ результатов лабораторных и шахтных экспер ментов и установлен характер изменения параметров электромагнитного излуч ния в выработках и скважинах в зоне опорного давления .
5. Разработаны методика и критерии оценки наличия удароопасности участков антрацитовых пластов Юго-Восточного Донбасса по параметрам ЕЭМИ.
Достоверность и обоснованность результатов исследований подтверждается проведением свыше 500 шахтных сопоставительных экспериментов на 4-х шахтах в пунктах с разной степенью удароопасности буровым методом и методом регистрации электромагнитной эмиссии, применением лабораторной и шахтной аппаратуры, проверенной стандартными метрологическими методами, комплексной обработкой данных регионального и локального контроля, промышленной проверкой и внедрением на шахтах результатов исследований
Научное значение работы заключается: в обосновании возможности распространений области применения метода прогноза удароопасности на основе регистрации ЕЭМИ на антрацитовые пласты шахтных полей ОАО "Ростовуголь" .
Практическое значение работы заключается : в разработке обоснованного комплекса методов и средств непрерывного регионального контроля сейсмической активности шахтного поля и дискретного периодического оперативного контроля ЕЭМИ в горных выработках, пройденных по антрацитовым пластам.
- в разработке "Временных методических указаний по оценке удароопасности антрацитовых пластов на основе регистрации электромагнитной эмиссии".
Реализация результатов исследовании заключается в следующем:
-
Создана и успешно функционирует региональная сейсмическая система сбора информации о активности горного массива на шахте "Южная".
-
На 4-х шахтах ОАО "Ростовуголь" внедрен метод оперативной оценки ударо-эпасности на основе "Временных методических указаний по оценке степени удароопасности антрацитовых пластов на основе регистрации электромагнитной эмиссии".
Апробация работы : Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на заседаниях секции Ученого совета ВНИМИ по горному давлению и горным ударам, НТС по горным ударам и внезапным выбросам /гля и газа , на заседаниях комиссии по горным ударам и внезапным выбросам лри ОАО"Ростовуголь", на НТС ОАО "Ростовуголь",на НТС Ростовского округа Госгортехнадзора РФ, на Всероссийском совещании по обмену опытом в области эбеспечения безопасности горных работ в г. Шахты (1994 г),на симпозиуме Торное дело в Арктике" в г.Санкт-Петербурге (1994г)
Объем работы : Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на >8 страницах машинописного текста, содержит 21 рисунок, 5 таблиц, и список штературы из 53 наименований, в том числе три публикации автора по теме дис-:ертационной работы.
Автор выражает глубокую признательность за помощь и ценные рекомендацій в работе к. т. н, Проскурякову В. М. , к. т. н. Скакуну А. П., инж. Мулеву С. Н.,
акад. Мелькову А. Д., к. с. н. Жигунову Л. Э., к. т. н. Посыльному С. И., д. т. н Бичу Я. А., д. т. н. Обухову А. А., к. г-м. н. Бондареву М. П., к. т. н. Дьяконо ву Ю. Я. и ИТР ОАО "Ростовуголь".
