Рациональное ведение очистных работ в зонах влияния на технические скважины
На основі аналізу експериментальних даних уточнено параметри залежності ступеня порушеності вертикальних гірничих виробок у зоні опорного тиску від їх діаметру. Розроблено рекомендації щодо раціонального ведіння очисних робіт у зонах впливу на технічні свердловини. Based on the analysis of the exper...
Gespeichert in:
| Datum: | 2009 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2009
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/18054 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Рациональное ведение очистных работ в зонах влияния на технические скважины / Б.В. Хохлов, С.Б. Кулибаба // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2009. — № 5, ч. 1. — С. 316-326. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-18054 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Хохлов, Б.В. Кулибаба, С.Б. 2011-03-16T21:56:58Z 2011-03-16T21:56:58Z 2009 Рациональное ведение очистных работ в зонах влияния на технические скважины / Б.В. Хохлов, С.Б. Кулибаба // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2009. — № 5, ч. 1. — С. 316-326. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/18054 622.837:622.016.25.001.5 На основі аналізу експериментальних даних уточнено параметри залежності ступеня порушеності вертикальних гірничих виробок у зоні опорного тиску від їх діаметру. Розроблено рекомендації щодо раціонального ведіння очисних робіт у зонах впливу на технічні свердловини. Based on the analysis of the experimental data parameters of the dependence of the degree of failure of vertical mine workings on their diameter in the bearing pressure zone are defined more exactly. Instructions for efficient mining in areas of influence on technical wells are worked out. ru Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України Рациональное ведение очистных работ в зонах влияния на технические скважины Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Рациональное ведение очистных работ в зонах влияния на технические скважины |
| spellingShingle |
Рациональное ведение очистных работ в зонах влияния на технические скважины Хохлов, Б.В. Кулибаба, С.Б. |
| title_short |
Рациональное ведение очистных работ в зонах влияния на технические скважины |
| title_full |
Рациональное ведение очистных работ в зонах влияния на технические скважины |
| title_fullStr |
Рациональное ведение очистных работ в зонах влияния на технические скважины |
| title_full_unstemmed |
Рациональное ведение очистных работ в зонах влияния на технические скважины |
| title_sort |
рациональное ведение очистных работ в зонах влияния на технические скважины |
| author |
Хохлов, Б.В. Кулибаба, С.Б. |
| author_facet |
Хохлов, Б.В. Кулибаба, С.Б. |
| publishDate |
2009 |
| language |
Russian |
| publisher |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| format |
Article |
| description |
На основі аналізу експериментальних даних уточнено параметри залежності ступеня порушеності вертикальних гірничих виробок у зоні опорного тиску від їх діаметру. Розроблено рекомендації щодо раціонального ведіння очисних робіт у зонах впливу на технічні свердловини.
Based on the analysis of the experimental data parameters of the dependence of the degree of failure of vertical mine workings on their diameter in the bearing pressure zone are defined more exactly. Instructions for efficient mining in areas of influence on technical wells are worked out.
|
| issn |
1996-885X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/18054 |
| citation_txt |
Рациональное ведение очистных работ в зонах влияния на технические скважины / Б.В. Хохлов, С.Б. Кулибаба // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2009. — № 5, ч. 1. — С. 316-326. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT hohlovbv racionalʹnoevedenieočistnyhrabotvzonahvliâniânatehničeskieskvažiny AT kulibabasb racionalʹnoevedenieočistnyhrabotvzonahvliâniânatehničeskieskvažiny |
| first_indexed |
2025-11-26T06:58:06Z |
| last_indexed |
2025-11-26T06:58:06Z |
| _version_ |
1850616209476681728 |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009
316
УДК 622.837:622.016.25.001.5
РАЦИОНАЛЬНОЕ ВЕДЕНИЕ ОЧИСТНЫХ РАБОТ В
ЗОНАХ ВЛИЯНИЯ НА ТЕХНИЧЕСКИЕ СКВАЖИНЫ
Хохлов Б. В., Кулибаба С. Б.
(УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина)
На основі аналізу експериментальних даних уточнено пара-
метри залежності ступеня порушеності вертикальних гірничих
виробок у зоні опорного тиску від їх діаметру. Розроблено реко-
мендації щодо раціонального ведіння очисних робіт у зонах впли-
ву на технічні свердловини.
Based on the analysis of the experimental data parameters of the
dependence of the degree of failure of vertical mine workings on their
diameter in the bearing pressure zone are defined more exactly. In-
structions for efficient mining in areas of influence on technical wells
are worked out.
Одной из основных проблем оптимизации подземной разра-
ботки месторождений является максимальное извлечение запасов
полезного ископаемого из недр при сохранении удовлетвори-
тельного состояния горных выработок, в частности технических
скважин. Эффективное решение этой проблемы может быть осу-
ществлено на основе создания новых, более совершенных пара-
метров их защиты. Ввиду недостаточной проработанности вопро-
са охраны технические скважины охраняются целиками, постро-
енными по углам сдвижения, без учета безопасной глубины под-
работки по аналогии с вертикальными шахтными стволами [1].
При этом законсервированные в целиках запасы угля, как прави-
ло, теряются безвозвратно.
В то же время многочисленные эксперименты, проводимые
в соответствии с рекомендациями УкрНИМИ по отработке цели-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009
317
ков, показывают, что их размеры у технических скважин часто
имеют завышенные размеры. Следовательно, имеется реальная
возможность расконсервации миллионов тонн запасов угля из
этих целиков при сохранении эксплуатационных способностей
технических скважин.
Результаты проведенных исследований [2-10] позволили оп-
тимизировать условия охраны технических скважин, при которых
обеспечивается максимальное извлечение запасов угля из недр.
Основными этапами такой оптимизации являются следующие:
− оценка степени влияния очистных работ на техническую
скважину;
− выбор (при необходимости) адекватных мер защиты под-
рабатываемой скважины.
При разработке проекта подработки или проекта мер охраны
[11] производится оценка влияния очистных работ на техниче-
скую скважину, которая содержит следующие основные этапы:
1) расчет мощности приповерхностной зоны подрабатывае-
мого околоскважинного массива горных пород и сравнение его с
фактической глубиной технической скважины;
2) определение безопасных условий подработки забоя тех-
нической скважины при сокращении размеров целика;
3) расчет сдвижений и деформаций массива горных пород
по оси скважины от конкретной подрабатывающей очистной вы-
работки и их сравнение с критическими значениями для крепи
скважин;
4) прогноз степени нарушенности технических скважин в
зоне опорного давления.
1. Расчет мощности приповерхностной зоны М подрабаты-
ваемого околоскважинного массива горных пород проводят по
формуле [7]:
294ln4,55 −⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛=
m
HM , (1)
где Hср – средняя глубина разработки подрабатывающей
очистной выработки, м;
m – вынимаемая мощность пласта, м.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009
318
В том случае, если фактическая глубина технической сква-
жины не превышает данной величины, можно принимать реше-
ние о возможности ее подработки без каких-либо дополнитель-
ных мероприятий.
2. Определение безопасных условий подработки забоя тех-
нической скважины при сокращении размеров целика проводят в
том случае, если условие предыдущего этапа не выполняются,
т.е., если глубина скважины превышает мощность приповерхно-
стной зоны. Допустимость подработки технической скважины в
таких условиях определяется соотношением [4] (рис. 1):
( ) зc hHH ≥− , (2)
где H – глубина точки пересечения осью скважины подраба-
тывающего пласта, м;
Hс – глубина подрабатываемой технической скважины, м;
hз – безопасная глубина подработки забоя скважины для
рассматриваемых условий, м:
( ) 0/138340 ≥⋅−= muhз , (3)
где u – полнота отработки условного целика, построенного
по граничным углам от устья скважины.
3. Расчет сдвижений и деформаций массива по оси подра-
батываемой скважины проводят в том случае, если для рассмат-
риваемого случая взаимного расположения подрабатываемой
технической скважины и подрабатывающей очистной выработки
условие (2) не выполняется. В этом случае по методике
УкрНИМИ [12] рассчитывают ожидаемые наклоны и относи-
тельные вертикальные деформации массива горных пород по оси
подрабатываемой скважины, которые сопоставляют с критиче-
скими значениями деформациями для ее крепи [10]. Допусти-
мость подработки определяется условием, при котором ожидае-
мые сдвижения и деформации массива не превышают критиче-
ских.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009
319
β и γ – углы сдвижения, по которым строится целик
Рис. 1. Схема к определению безопасной глубины подработ-
ки забоя технической скважины при сокращении
размеров предохранительного целика
4. Прогноз степени нарушенности технических скважин в
зоне опорного давления осуществляют по аналогии с вертикаль-
ными шахтными стволами по трехбалльной системе (1 балл –
крепь не нарушена, 2 балла – нарушения средней степени тяже-
сти, 3 балла – нарушения тяжелой степени). Ранее на примере
вертикальных шахтных стволов диаметром от 4,5 до 8,5 м нами
было показано, что в зоне опорного давления, помимо фактора
очистных работ, на состояние крепи влияет также их диаметр,
при увеличении которого степень ее нарушенности возрастает
при прочих равных условиях [3].
Проведенные дополнительные исследования позволили
расширить диапазон исследуемых условий, добавив в него дан-
ные по техническим скважинам. Проведенные дополнительные
исследования позволили расширить диапазон исследуемых усло-
вий, добавив в него данные по техническим скважинам. При этом
для корректного совместного анализа разнородных данных
(трехбалльная система оценки состояния стволов и бинарная –
скважин [2]) были отобраны 27 случаев, в которых технические
скважины, оказавшись в зоне опорного давления, остались нена-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009
320
рушенными, т.е. фактическая оценка состояния их крепи соответ-
ствовала 1 баллу в трехбалльной системе.
Статистический анализ исходных данных (всего 80 экспе-
риментальных случаев подработки) позволил установить вид и
параметры зависимости, учитывающей совместное влияние на
степень нарушенности вертикальных горных выработок обоих
рассматриваемых факторов – фактора влияния очистных вырабо-
ток X и диаметра вертикальной выработки d:
( ) 210
adXlnaaY += , (4)
где Y – прогнозируемая степень нарушенности вертикальной
горной выработки в трехбалльной системе оценок, балл;
ai – эмпирические коэффициенты, которые для рассматри-
ваемой выборки равны: a0 = 1,33; a1 = 0,877; a2 = 0,325;
d – диаметр вертикальной горной выработки, м.
Анализ формулы (4) позволил сделать вывод о характере
влияния диаметра вертикальной горной выработки на степень на-
рушенности ее крепи, которая возрастает с его увеличением при
прочих равных условиях. Так, при увеличении диаметра верти-
кальной горной выработки от 0,1 м до 8,0 м состояние ее крепи в
одинаковых условиях влияния очистных работ может ухудшить-
ся от ненарушенного (1 балл) до аварийного (2,5 – 3 балла).
Корреляционное отношение полученного уравнения регрес-
сии (4) составило 0,93, что говорит о хорошей сходимости рас-
четных значений прогнозируемой величины с фактическими, и
позволяет рекомендовать ее для прогноза нарушенности крепи
вертикальных горных выработок в зоне опорного давления.
В случае если расчеты по приведенным выше этапам оценки
влияния очистных работ на техническую скважину не позволяют
принять решения о подработке последней, следует применить
меры ее защиты, которые разделяют на две крупных категории –
конструктивные и горные.
Цель конструктивных мер защиты подрабатываемых объек-
тов – приспособление их конструкции к восприятию тех или
иных деформаций массива горных пород и земной поверхности,
что, в конечном счете, обеспечивает сохранение функциональных
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009
321
способности данных объектов, как в процессе подработки, так и
после нее.
Горные меры защиты призваны снижать сдвижения и де-
формации массива горных пород и земной поверхности до безо-
пасных для подрабатываемого объекта величин. В качестве ос-
новных горных мер защиты на практике применяются такие, как
уменьшение эффективной мощности пластов (закладка вырабо-
танного пространства), изменение размеров выемочного участка,
гармоническая отработка пластов под объектом и др.
Вследствие отсутствия доступа в большинство технических
скважин по причине малого диаметра или отсутствия подъема
введение конструктивных изменений в их крепь возможно, как
правило, лишь на этапе строительства. Поэтому основными ме-
рами их защиты являются горные меры.
Наиболее опасными для технических скважин являются де-
формации разрыва и среза ее крепи [4, 8], которые приурочены к
участкам массива с деформациями вертикального растяжения и
послойных сдвигов пород. Путем варьирования размеров очист-
ной выработки и эффективной мощности разрабатываемого пла-
ста в зоне влияния на подрабатываемую техническую скважину
можно определить условия оптимальной отработки пласта в ее
окрестностях, при которых ее крепь не будет нарушена. Так, на
рис. 2 показаны возможные положения технических скважин при
подработке их очистной выработкой. Уменьшение размера лавы с
D1 до D1
1 приведет к следующим изменениям:
− для скважин I и II уменьшится полнота отработки u ус-
ловного целика, что согласно формуле (3) приведет к уменьше-
нию безопасной глубины их подработки;
− зона полных сдвижений 1 (пунктирная штриховка, парал-
лельная пласту) уменьшится до размеров 11 (сплошная штрихов-
ка, параллельная пласту), вследствие чего нижний участок сква-
жины I окажется вне зоны полных сдвижений и, следовательно,
значения относительных вертикальных деформаций растяжения
массива горных пород на этом участке массива уменьшатся;
− скважина II окажется вне зоны послойных сдвигов пото-
му, что эта зона переместится из положения 2 (косая пунктирная
штриховка) в положение 21 (косая сплошная штриховка).
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009
322
Рис. 2. Схема возможных положений технических скважин в
области сдвижения горных пород при уменьшении
размеров подрабатываемой лавы
Уменьшение эффективной мощности пласта в области
влияния на подрабатываемые скважины I, II и III:
− увеличит кратность подработки земной поверхности и,
следовательно, вызовет увеличение мощности приповерхностной
зоны M (скважина III);
− увеличит кратность подработки забоев Kз, что вызовет
уменьшение безопасной глубины их подработки при сокращении
размеров целика;
− снизит деформации массива по осям скважин.
На рис. 3 показана структурно-логическая схема реализации
подработки технических скважин, обобщающая приведенные
здесь рекомендации.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009
323
Рис. 3. Структурно-логическая схема реализации подработ-
ки технических скважин
Применение описанной выше методики позволит произво-
дить рациональную отработку угольных пластов в зонах влияния
на технические скважины. Так в 2008 г. по нашим рекомендаци-
Гость
Rectangle
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009
324
ям была проведена частичная отработка предохранительного це-
лика под вентиляционную и воздухоподающую скважины шахты
"Добропольская" ГП "Добропольеуголь" в пласте m4
0 (рис. 4), в
результате которой было расконсервировано более 54 тыс. т угля.
Рис. 4. Выкопировка из плана горных выработок пласта m4
0
шахты "Добропольская"
ВЫВОДЫ
1. Анализ экспериментальных данных показал, что на на-
рушенность вертикальной горной выработки при подработке в
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009
325
условиях повышенного горного давления помимо фактора очист-
ных работ влияет также ее диаметр, при увеличении которого
степень нарушенности крепи возрастает при прочих равных ус-
ловиях. Так, при увеличении диаметра вертикальной горной вы-
работки от 0,1 м до 8,0 м состояние ее крепи может ухудшиться
от ненарушенного до аварийного.
2. Определены вид и параметры уравнения регрессии, опи-
сывающего зависимость нарушенности вертикальной горной вы-
работки от ее диаметра и степени влияния очистных выработок.
3. На основе проведенных исследований разработаны реко-
мендации по рациональному ведению очистных выработок в зо-
нах влияния на технические скважины.
СПИСОК ССЫЛОК
1. Правила підробки будівель, споруд і природних об'єктів при
видобуванні вугілля підземним способом [Текст]: ГСТУ
101.00159226.001-2003: Затв. Мiнпаливенерго України
28.11.2003. – Київ, 2004. – 128 с.
2. Кулибаба С. Б. Безопасная глубина подработки технических
скважин [Текст] / С. Б. Кулибаба, Б. В. Хохлов // Наукові
праці УкрНДМІ НАН України: зб. наук. пр. – Донецьк,
2007. – № 1. – С. 128–134.
3. Кулибаба С. Б. Диаметр вертикальных горных выработок как
фактор, влияющий на степень их нарушенности при подра-
ботке [Текст] / С. Б. Кулибаба, Б. В. Хохлов // Наукові праці
УкрНДМІ НАН України: зб. наук. пр. – Донецьк, 2008. –
№ 2. – С. 7–13.
4. Кулибаба С. Б. Оптимізація розташування очисних виробок в
зоні впливу на технічні свердловини [Текст] / С. Б. Кулибаба,
Б. В. Хохлов, Ю. В. Пакін // Наукові праці УкрНДМІ НАН
України: зб. наук. пр. – Донецьк, 2008. – № 3. – С. 105–113.
5. Хохлов Б. В. Конструктивный способ защиты технических
скважин от вредного влияния очистных выработок [Текст] /
Б. В. Хохлов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України: зб.
наук. пр. – Донецьк, 2009. – № 4. – С. 140–144.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009
326
6. Кулибаба С. Б. Проблема охраны технических скважин от
вредного влияния очистных выработок / С. Б. Кулибаба, Б. В. Хох-
лов, В. С. Дзюбак // Уголь Украины. – 2005. – № 11. – С. 44–46.
7. Кулибаба С. Б. Особенности процесса сдвижения массива
горных пород в приповерхностной зоне [Текст] / С. Б. Кули-
баба, А. В. Шиптенко, Б. В. Хохлов, А. А. Шоломицкий // Ві-
сті Донецького гірничого інституту ДонНТУ. – Донецьк,
2007. – Вип. 1. – С. 137–145.
8. Кулибаба С. Б. Деформации крепи технических скважин при
их подработке / С. Б. Кулибаба, Б. В. Хохлов // Проблеми гір-
ського тиску. – Донецьк: ДонНТУ. – 2007. – Вип. 15. –
С. 141–150.
9. Кулибаба С. Б. Определение точек максимальных наклонов в
мульде сдвижения [Текст] / С. Б. Кулибаба, М. Д. Рож-
ко, Б. В. Хохлов // Наукові праці Донецького національного
технічного університету. Серія гірничо-геологічна: зб. наук.
пр. – Донецьк, 2009. – № 9 (143). – С. 158–167.
10. Хохлов Б. В. Оценка критических деформаций породного
массива при подработке технических скважин [Текст] /
Б. В. Хохлов // Уголь Украины. – 2009. – № 3. – С. 35–37.
11. Иофис М. А. Геолого-маркшейдерское обеспечение безопас-
ного освоения и сохранения недр [Текст] / Иофис М. А., Ку-
лешов В. М., Помельникова В. В.; Под ред. академика РАН
К. Н. Трубецкого – М.: ИПКОН РАН, 2008. – 308 с.
12. Расположение, охрана и поддержание горных выработок при
отработке угольных пластов на шахтах [Текст]. Методические
указания: КД 12.01.01.201-98: Утв. Минуглепромом Украины
25.06.98. – Донецк: УкрНИМИ, 1998. – 154 с.
|