Введение к работе
Актуальность работы1- Условия залегания угольных пластов на шахтах Карагандинского- угольного бассейна, являются достаточно благоприятными для их интенсивной разработки с применением высокопроизводительной; техники и прогрессивной технологии. В то же время шахты бассейна одни из наиболее газообильных в- угольной отрасли. Суммарная абсолютная метанообильность в настоящее время превышает 3,2 млн. м3 в сутки, а на отдельных шахтах превышает 250 тыс. м3 в сутки.
Темпы роста глубины горных работ в 'бассейне составляют 7—8 м в год и- средняя глубина разработки достигла к настоящему времени' 500 м,
Важной особенностью условий разработки угольных пластов является, резкое снижение газопроницаемости массива горных пород на глубинах свыше 600 м-
(Эффективность применяемых способов дегазации на этих глубинах также резко снижается, а некоторые способы (например, вертикальные скважины, с поверхности) становятся з-кономически невыгодными. За последние 10 лет затраты на дегазацию возросли на 45%. а эффективность, дегазации возросла на 2,3% при увеличении о'бъема извлечения метала да 8%. Решение проблемы эффективного управления газовыделением путем совершенствования» проветривания также не дает существенных результатов, так как несмотря на увеличение сечения выработки и рост общего о'бъема подаваемого в шахту воздуха количество воздуха для проветривания очистных забоев снижается вследствие увеличения протяженности поддерживаемых горных выработок. Газообильность же очистных забоев за последние 5 лет возросла в среднем на 20%.
Кроме проблемы нормализации газовой обстановки в данных горно-геологических условиях резко обостряется проблема управления гортгам давлением, что особенно^ отражается в вопросах поддержания горных, выработок.
Эти основные проблемы а привели- к. снижению показателей работы шахты «Стахановская»,-в аналогичных условиях
в ближайшие 5 лет окажутся еще 9 шахт^бассейна, при этом доля добычи из пластов Км, Кп составит до 40%.
Для решения возникшей проблемы предложена первоочередная отработка нижележащего пласта Кю, создающая благоприятные условия для эффективной дегазации и управления, горным давлением при ведении горных работ по пласту Ки- Пласты ІСю и К\2 являются сближенными (мощность пород междупластья до 30 м), поэтому возникла новая проблема обеспечения требуемой концентрации горных работ при допустимых потерях угля, а также извлечения метана, выделяющегося из подрабатываемого пласта К\2-
"Анализ результатов исследований изменения состояния массива подрабатываемой угленосной толщи позволил" сделать" вывод о возможности .решения возникших проблем путем рационального развития торных работ по сближенным пластам при их совместной отработке с учетом специфики поведения массива на'больших глубинах.
:В связи с изложенным создание технологии совместной отработки сближенных угольных пластов на больших глубинах, обеспечивающей эффективное управление газовыделеннем, горным давлением и извлечение кондиционного' мегана для"утилизации за счет управления состоянием массива горных пород путем рационального развития горных работ во. времени.и пространстве, представляет актуальную научную и-'практическую 'задачу.
Целью работы является установление зависимостей газодинамического и напряженного состояния угленосной толши приготработке сближенных угольных пластов на больших глубинах' для разработки рациональной топологии сети горных выра'боток и календарного плана совместной отработки.; сближенных угольных пластов, обеспечивающих снижение' трудоемкости работ при их максимальной концентрации.
"Идея работы заключается в том, что эффективное управ-, ление газовыделением и горным давлением при совместной отработке сближенных угольных пластов, на больших глубинах достигается изменением состояния массива горных пород при его подработке и использования газодренажных выра'боток и скважин с учетом специфики сдвижения пород и динамики газопроницаемости подработанной толщи на больших глубинах..
Научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна:
— зависимости'изменения газодинамического и налряжен-Н.ОГО состояния.угленосной толщи при совместной отработке сближенных пластов, отличающиеся учетом специфики сдвижения подрабатываемого массива и изменения его проницаемости на больших глубинах;
топология сети горных выработок и календарный,план совместной отработки сближенных угольных пластов, обеспечивающие снижение трудоемкости горных работ при их максимальной концентрации и допустимых потерях запасов;
технология дегазации и извлечения кондиционного метана, отличающаяся учетом изменения состояния массива при совместной отработке сближенных угольных пластов.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:
- — корректным использованием стандартных методик исследования газодинамического и напряженного состояния угольных пластов;
положительными результатами подготовки и отработки' угольных пластов Кю и Ки, извлечения и утилизации метана на южном блоке -шахты «Стахановская» (4 подготовительных забоя* один очистной забой);
удовлетворительной сходимостью расчетных и фактических показателей газообильности подготовительных выработок и выемочных участков- (расхождение ±Ю-*-15%).
Научное значение работы состоит в установлении зависимостей изменения газодинамического и напряженного состояния угленосной толщи при совместной отработке сближенных угольных пластов с учетом специфики сдвижения подрабатываемого массива и изменения его проницаемости на больших глубинах.
Практическое значение работы состоит в разработке топологии сети горных выработок и календарного плана совместной отработки сближенных пластов, обеспечивающих максимальную концентрацию горных работ и снижение их трудоемкости при допустимых потерях угля, а также извлечение метана, пригодного для прямой утилизации.
Реализация работы. Разработанная технология совместной отработки сближенных угольных пластов на больших глубинах использована при отработке пластов Кю, К и на южном блоке шахты «Стахановская» и принята институтом «Караган-дагипрошахт» при проектировании отработки нижних горизонтов 9 шахт бассейна..
Фактический экономический эффект по шахте «Стахановская» по состоянию «а 01.04.1992 г. составил 542 тыс. рублей. Апробация работы. Основные научные результаты работы были доложены и обсуждены на научно-техническом совете объединения «Караганда-уголь» (Караганда, 1990—1991 гг.), на научно-техническом семинаре «Совершенствование методов ведения горных работ на шахте «Стахановская» объединения «Каратандаутоль» ('Караганда, 1991 г.), на научном семинаре кафедры «Технология, механизация и организация подземной разработки угля» (Москва, 19912 г.).
Публикации. По материалам диссертации оп-у&ч 7 работ, в том числе 'і авторское свидетельство.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, заключения и изложена на135 страницах, содержит 16 таблиц, 22 рисунка, а список литературы из 75- наимено-ва-ний.
