Введение к работе
Диссертация в форме научного доклада выполнена автором на основе исследований, опубликованных в І984-Ї992г.г.
Акт^альность_работы^ Центральний район Донбасса (ЦРД) характеризуется весьма сложными условиями разработки угольных пластов:
і»
большая глубина ведения горных работ, как правило, более 1000м; промышленные запасы представлены весьм? тонкими, тонкими, часто многопачечными крутыми пластами; выбросоопасность и склонность пластов к обрушениям, обусловленная структурно-текстурными особенностями залегания, приведшими к тому, что число внезапных обрушений угля на шахтах Центрального района примерно в 4 раза превыша-ет количество внезапных выбросов угля газа.
Для предотвращения внезапных выбросов на шахтах применяют в основном гидрорыхление угольных пластов. В условиях отработки крутых пластов применение его способствует обрушениям пород хровли, сползанию пород почвы пласта. В качестве мероприятий, направленных на обеспечение безопасной отработки пластов, склонных к обрушениям, традиционно применяют следующие:
однорядную, двухрядную и даже иногда трехрядную органную <репь, устанавливаемую под -ависаюшим угольным обнажением по мере зыемки угля;
технологические пазы глубиной до 3 м,> в которые заводятся заспилы толщиной не менее 40 мм, с неснижаемым опережением не мете 0,5 м;
кольевую крепь ;з распилов, устанавливаемую вслед за вывы-юй угля, и с последующей установкой однорядной или двухрядной ір-анной крепи;
забивную крепь из клиньев, устанавливаемую вслед за выемкой тля, и с последующей установкой двухрядной органной крепи под на-исаюшим массивом.
Применяемые традиционные способы предотвращения обрушений угля, как показала практика, на больших глубинах недостаточно аффективны.^
В шестидесятые-се-идесягие годы в горной науке и практике на метилось новое направление создания способов предотвращения обру шений угля (повышения устойчивости угольных обнажений)-с помощью нагнетания в призабойную часть угольных пластов полимерных кошо зиций. Теоретические основы и рекомендации полимерного укпеплени угольного массива содержатся в работах докторов технических наук В.В.Васильева, Ю.Ф.Вассчкова, 3.U.Москаленко; кандидатов техничв ких наук В.Е.Касы, А.Г.Егорова. В.В.Качака, В.П.Качкоиа, В.И.Лев ченко. А.М.Мусина и ДР. Для успешного практического применения н учно обоснованных разработок нового направления в специфичных ус ловиях шахт ДРД возникла необходимость решения следующих вопоосо
исследовать зависимость удельного насыщения призабой.чой ча ти угольного пласта полимерными растворами от расстояния до нагн тагельной скважины;
разработать методику определения радиуса эффективного нагн гания полимерного раствора /L. .^-области призабойной части угол ного пласта, в которой происходит необходимое упрочнение угольно массива;
установить изменение прочностных свойств угольного пласта его пачек в призабойной части, происходящее в результате нагнэта полимерных растворов (при физико-химическом воздействии на пласт
разработать для условий шахт ЦРД, в тем числе v с учетом г логических нарушений типовые схемы зиіожения екзааин, черзз кото рые нагнетаются полимерные растворы;
осуществить промышленные испытания способа и техналогическ схемы физико-химического воздействия (6ХВ) на призабойную часть
юта для повышения устойчивости угольных обнажений в подготови-аьных выработках крутых пластов.
Цельк^работы является обоснование способа и технологической эмы упрочнения угольных обнажений га счет нагнетания полимер- ' )с растворов для предотвращения обрушений угля и уменьшения склон-стй его к внезапным выбросам в подготовительных выработках кру-х пластов.
Идяя_работьі заключается в увеличении полимерными композициями очности обнажений (нависавшей краевой части угольного массива), разувшихся вследствие проведения подготовительной выработки.
Метр^д^исследования^ Использован комплексный метод, включаю-й анализ опыта разработки крутых пластов: лабораторные и тахт- е эксперименты: обработку результатов измерений методами матема-ческой статистики; промышленные испытания и внедрр"ие способа, репеление его экономической эффективности.
95й1}ЦЙ_Ь^НЙУ9_П2525нй5А_В2су^е_на_эащитух_и их новизна.
j..Зависимость удельного насыщения призабойной части угольнсго аста полимерными растворами от расстояния до нагнетательной сква-ны, позволясиая оценивать степень физико-химического воздействия пласт.
2.Методика определения радиуса іффєктивного влияния нагнета-я полимерных растворов, позволяющая устанавливать область упрочнил угольных обнажений в подготовительных выработках крутых астов, достаточного для предотвращения обрушений и уменьшении лонности к внезапным вь"росам угля и газа.
3.Зависимость прочности и энергоемкости разрушения угля от іельн го насыщения его полимерными растворами.
4.Особенность изменения прочности различных пачек крутого іаста при нагнетании в них полимерных растворов, заключагицаяся в
4 наибольшем упрочнении более нарушенных пачек и в достижении приблизительной равнопрочности всех угольных пачек пласта. 0боснованность_и_достове2ность_на^чных_пол
рчкомещаций_подтве2»щаетсяі
проведением лабораторных и натурных (шахтных) экспериментальных исследований и анализом результатов измерений с применением методов математической статистики, позволившими подтвердить высокую надежность установленных корреляционных зависимостей (корреляционные отношения не менее 0,830, коэффициенты надежности не менее 3,5);
удоанетьорителыюй сходимостью расчетных и фактически измеренных величин: в частности, по содержанию полимера на различных расстояниях от нагнетательной скьакины различие не превысило 16%; погрешность между темпом нагнетания заданным в автоматизированной технологии и фактическим составила + 10%; по удельному насыщению раствора в автоматизированной технологии не более 20 и т.п.;
полоиптелькыми результатами промышленных испытаний и внедрения физию-хиыического способа повышения устойчивости угольных обнажений в подготовительных выработках шахт ЦРД, подтвержденными как отсутствием обрушений в зонах ФХВ, так и расчетами экономической эффективности способа.
0ШЩ2_2наченирработы заключается в том,что зависимость уделі ного насыщения призабойной части угольного пласта полимерными растворами от расстояния до нагнетательной скважины; методика определения радиуса эффективного влияния нагнетания полимерных растворов; зависимость прочности, энергоемкости разрушения угля от удельного насыщения его полимерными растворами и зависимость изменения прочности отдельных пачек пласта от степени их нарушенное, приводящей к достижении равнопрочности пачек, получены для крутых пластов
условиях ЦРД впервые. Они явились и-ходной научно-методической зой для обоснования параметров и технологии физико-химического действия на пласт.
Пактичвское_значение_Еботы состоит в разработке способг по-пения устойчивости угольных обнажений в подготовительных выра-гках крутых пластов, основанного на применении полимерных компоти и позволяюиего предотвращать обрушенні, угля, уменьшать склон-:ть его к внезапным выбросам. Он включ-ет параметры и средства шко-химического воздействия на пласт, типовые схемы заложения іажин для нагнетания растворов и технологию понменения способа.
Реализация_вуводов_и_екомендаі}ийі_ Разтэаботанный способ и тех-югические схемы физико-химического упрочнения псизабойной части (льного пласта внедрены на шахтах ЦРД. Экономический эффект і внедрении способа только на шахтах ПО Дзержинскуголь за пеїзи-и в ценах І985-І99ІГ.Г. составил около 3 млн.руб.
*ЯШ^5У!53_Е5ЕЇУі Основные положения и отдельные результаты [ладывались, обсунпались и были одобрены на научно-технических ютах производственных объединений Артемуголь и Дзержинскуголь. 1ных советах ЫГИ, ДонУГИ, ДЛИ. "Автоматизированная технологичес-[ схема воздействия на опасные по выбросам и высыпаниям пласты [ииерньши соединениями" экспонировалась в 1988 г. на ВШИ СССР.
Публикации^, По теме диссертации опубликована монография и 5 чей.
Автор благодаоит проф., к.т.н. Александрова С.Н. за= консульскую помощь пои подготовке диссеитсции в форме научного доків, а также всех тавотников шахт и объединений Артемуголь и шжиьскуголь , вместе с которыми проводились шах.ные экспери: эн-
поомыпленные испытания и внедрение физико-химического способа іьішения устойчивости обнажений 'подготовительных выработок.