Научно-технические принципы эффективного заложения полевой газосборной выработки
На базі аналітичних та експериментальних досліджень на шахтах ім. О. Ф. Засядьмо і «Краснолиманська» виявлено механізм прояву гірського тиску навколо польових газозбірних виробок, що дозволило сформулювати науково-технічні принципи розробки параметрів їх закладання. On the basis of analytical...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Геотехническая механика |
|---|---|
| Дата: | 2011 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2011
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33587 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Научно-технические принципы эффективного заложения полевой газосборной выработки / С.А. Курносов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 95. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859645270975840256 |
|---|---|
| author | Курносов, С.А. |
| author_facet | Курносов, С.А. |
| citation_txt | Научно-технические принципы эффективного заложения полевой газосборной выработки / С.А. Курносов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 95. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехническая механика |
| description | На базі аналітичних та експериментальних досліджень на шахтах ім. О. Ф. Засядьмо і
«Краснолиманська» виявлено механізм прояву гірського тиску навколо польових
газозбірних виробок, що дозволило сформулювати науково-технічні принципи розробки
параметрів їх закладання.
On the basis of analytical and experimental researches on mines of A.F. Zasjadko and "Krasnolimansky" the mechanism of display of mountain pressure round field gas-collection developments that has allowed to formulate scientific and technical principles of working out of their parametres of placing is revealed.
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:27:02Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 622.831.325.3
С.А. Курносов, к. т. н.
(ИГТМ)
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ЭФФЕКТИВНОГО
ЗАЛОЖЕНИЯ ПОЛЕВОЙ ГАЗОСБОРНОЙ ВЫРАБОТКИ
На базі аналітичних та експериментальних досліджень на шахтах ім. О. Ф. Засядьмо і
«Краснолиманська» виявлено механізм прояву гірського тиску навколо польових
газозбірних виробок, що дозволило сформулювати науково-технічні принципи розробки
параметрів їх закладання.
SCIENTIFIC AND TECHNICAL PRINCIPLES EFFECTIVE OF
PLACING FIELD GAS-COLLECTION OF DEVELOPMENT
On the basis of analytical and experimental researches on mines of A.F. Zasjadko and "Kras-
nolimansky" the mechanism of display of mountain pressure round field gas-collection develop-
ments that has allowed to formulate scientific and technical principles of working out of their pa-
rametres of placing is revealed.
Анализ результатов аналитических и экспериментальных исследований
закономерностей проявления горного давления вокруг полевых газосборных
выработок, заложенных в подработанных массивах пластов m3 шахты
им. А. Ф. Засядько и k5 шахты «Краснолиманская» показывает, что в доле
безопасного ведения горных работ высоконагруженными лавами и промыш-
ленного извлечения метана важную роль играет сохранение устойчивости
данных выработок на весь период эксплуатации. Поддержание газосборных
выработок в состоянии, позволяющем эффективно выполнять возложенные
на них функции, достигается как применением современных способов креп-
ления, так и защитой от вредного влияния проявлений горного давления, вы-
званных отрабатываемыми смежными лавами и выработанным пространст-
вом ранее отработанных лав, за счет правильного выбора места расположения
выработок в горном массиве. Доказано, что способ охраны полевых вырабо-
ток путем заложения их в подработанном (надработанном) массиве не только
снижает величину смещений кровли-почвы, но и меняет характер проявления
горного давления. Установлено, что размещение полевых выработок в зоне
активизации сдвижений и давлений, а тем более в зоне максимального их
воздействия, может привести к негативным явлениям разрушения крепи, вне-
запным выбросам угля, породы и газа с тяжелыми материальными последст-
виями и травмированием людей. В связи с этим, для определения рациональ-
ных условий и параметров заложения газосборных выработок, которые отве-
чали бы двум основным требованиям – устойчивости и эффективной дегаза-
ции, важное значение имеет выявление механизма и закономерностей форми-
рования зон повышенного горного давления (ПГД).
На примерах отработки 16-ой западной лавы пласта m3 шахты
им. А. Ф. Засядько (рис. 1) и 6-ой южной лавы пласта k5 шахты «Красноли-
манская» [1, 2] впервые экспериментально с применением механических и
геофизических методов исследований доказано, что геомеханические и га-
зодинамические процессы, происходящие в массиве
С1-С8 – комплексные измерительные станции
Рис. 1 – Выкопировка из плана горных работ экспериментального участка вентиля-
ционного ходка и газосборного штрека пласта 3m шахты им. А. Ф. Засядько
отрабатываемой смежной лавы и сдвижения нависающих пород кровли в
подработанном массиве ранее отработанных лав находятся в тесной взаимо-
связи и формируют общую картину образования разгруженных зон и зон
проявления ПГД. При этом следует отметить, что при проведении очистных
работ формирование зон разгрузки и ПГД в пространстве и во времени пред-
ставляет единый процесс, как по простиранию, так и по восстанию пласта.
В процессе отработки панели, породы выработанного пространства мед-
ленно оседают, образуя мульду сдвижения, а в результате последующего уп-
лотнения пород создается свод сдвижений. В начальный период отработки
панели, на краевую часть массива зависающие породы кровли передают на-
грузку от давления по простиранию. Это давление в пределах выемки столба
будет наращиваться до обрушения основной кровли, т.е. через каждые 130-
140 м подвигания 16-ой западной лавы циклы нагружения будут повторяться.
При этом впереди лавы, в зависимости от расстояния до забоя, образуются
зоны активного влияния очистных работ, ПГД и ОД.
При отработке последующих лав и увеличении размера выработанного
пространства по восстанию, наращиваются размеры мульды сдвижений и де-
формации пород в подработанном массиве. При этом в кровле пласта проис-
ходит процесс последовательного нарушения сплошности пород: на глубину
до 8 м от обнажения образуется зона интенсивного беспорядочного обруше-
ния, на глубину до 26 м – хрупкого разрушения, на 38 м – зона трещинообра-
зования, а выше – прогибание слоев породы с образованием зоны разгрузки.
В почве пласта, как следует из работы [3], происходит упругое восстановле-
ние.
В процессе дальнейшей отработки лав, на краевую часть пласта, со сторо-
ны подработанного массива по восстанию, давление увеличивается, изменяя
соотношение с величиной давления по простиранию. Это будет продолжаться
до тех пор, пока размер выработанного пространства по простиранию боль-
ше, чем по восстанию. Таким образом, в процессе отработки последующих
лав и наращивания площади выработанного пространства по восстанию, в
подработанном массиве изменяются закономерности формирования зон про-
явления горного давления и их параметры – в начальный период, в результате
обрушения непосредственной и частично основной кровли, в сторону днев-
ной поверхности развиваются зоны растягивающих напряжений, вышележа-
щие слои горных пород с течением времени разупрочняются, наращивая вы-
соту столба нарушенных пород h1, h2 и т.д. (рис. 2). Согласно исследований
ВНИМИ [4, 5], когда длина выработанного пространства по восстанию дос-
тигнет значений глубины разработки Н, наступит период полных сдвижений
подработанного массива вплоть до дневной поверхности, после чего начнется
следующий цикл формирования сдвижений.
Если за точку отсчета принять выработанное пространство, начиная с
12-й западной лавы, то для условий доработки западного крыла пласта m3 пе-
риод полных сдвижений наступит после отработки 20-й западной лавы. Из
этого следует, что при отработке 16-й западной лавы параметры зон разгруз-
ки, ПГД и ОД еще не достигли своих максимальных значений. Однако, ана-
лиз существующего опыта, выполненные экспериментальные исследования и
установленные закономерности и взаимозависимости позволяют прогнозиро-
вать ожидаемые параметры данных зон по мере отработки смежных лав, что
весьма важно при проектировании места заложения газосборных выработок.
Опыт практического использования газосборных выработок на шахтах
им. А. Ф. Засядько и «Краснолиманская», а также результаты выполненных
нами аналитических и экспериментальных исследований закономерностей
протекания геомеханических процессов в углепородном массиве под влияни-
ем сдвижения пород в подработанном массиве и очистных работ в отрабаты-
ваемой смежной лаве, позволили разработать методический подход к опреде-
лению параметров заложения газосборных выработок, который базируется на
следующих научно-технических принципах [3, 5, 6]:
1 – вентиляционный ходок; 2 – полевой газосборный штрек
Рис. 2 – Схема сдвижений подработанного массива при отработке с 12-ой по 20-ю
западную лаву пласта 3m ш. им. А.Ф. Засядько (разрез вкрест простирания пласта)
– определение границ разгрузки, защиты, ПГД и ОД, применительно к ох-
ране выработок и расположению основных источников газовыделения, явля-
ются основой для определения параметров разгруженных и пригруженных
зон и решения вопросов рационального выбора мест заложения газосборных
выработок и направления бурения дегазационных скважин в конкретных гор-
но-геологических условиях;
– в зонах разгрузки и защиты пород кровли-почвы пласта существенно
снижается прочность массива, происходит расслоение и проскальзывание
слоев на контактах, появляются новые и раскрываются эндогенные трещины
вдоль и поперек напластования, что способствует снижению напряженного
состояния и повышению газопроницаемости массива;
– в породах почвы отрабатываемого пласта в основном происходит упру-
гое восстановление, кровли – беспорядочное обрушение, расслоение, трещи-
нообразование и сдвижение в сторону выработанного пространства, вследст-
вие чего в под- и надработанном массиве возникают зоны разгрузки, а над и
под краевыми частями и целиками угля – зоны ПГД;
– в полевых штреках, расположенных в разгруженной зоне, пучение поч-
вы и деформация кровли не выходят за пределы допустимых значений при
условии установившегося характера сдвижений толщи пород выработанного
пространства и отсутствия избыточной влагонасыщенности;
– дизъюнктивные нарушения и прилегающие к ним зоны являются потен-
циальными участками пригрузки и источниками газовыделения, а интенсив-
ность проявления горного давления и газовыделения зависят от расстояния до
нарушения по нормали и в обе стороны от плоскости смещения, для условий
«Краснолиманского сброса» это расстояние составляет не менее 40 м от гра-
ниц нарушения;
– существенную роль в обеспечении устойчивости газосборной выработки
и дегазационных скважин играет их ориентация в направлении действия
главной максимальной составляющей поля напряжений;
– высота заложения газосборной выработки в кровле подработанного мас-
сива определяется размерами зоны хрупкого трещинообразования и разруше-
ния и может быть уменьшена при наличии прочных и мощных слоев, обеспе-
чивающих достаточную устойчивость выработки;
– при выборе места заложения газосборной выработки, ожидаемая конвер-
генция ее кровли-почвы и боков снижается по мере удаления от борта венти-
ляционного штрека действующей лавы за пределы зоны ПГД и зоны активно-
го влияния очистных работ;
– расположение газосборной выработки в зоне влияния подготовительной
выработки значительно снижает ее устойчивость, наиболее интенсивной де-
формации подвержен бок со стороны смежной выработки;
– наиболее благоприятно располагать газосборную выработку и осуществ-
лять дегазацию углепородного массива в зоне защиты, где низкий уровень
горного и газового давлений;
– максимальные деформации газосборная выработка испытывает в период
суперпозиции зон стационарного и временного опорных давлений, поэтому
граничная область ее заложения определяется параметрами указанных зон с
учетом расположения источников газовыделения и предельных размеров зон
полных сдвижений;
– процесс восстановления исходных напряжений в зоне защиты зависит от
расстояния до борта вентиляционного штрека в сторону падения и интенсив-
ности проявления горного давления по простиранию, газосборную выработку
наиболее приемлемо размещать в пределах этой зоны как с позиции устойчи-
вости, так и для повышения эффективности дегазации.
При проведении полевой газосборной выработки по обрушенным породам
необходимо руководствоваться следующими положениями:
– выработка проводится после завершения активной стадии смещений по-
род в зоне полных сдвижений, период формирования области полных сдви-
жений (при скорости подвигания лавы 100-150 м/мес) длится от 1,5 до
2,0 мес;
– полевую газосборную выработку рекомендуется размещать в зоне раз-
грузки или, по крайней мере, за зоной ПГД;
– места расположения газосборной выработки в зонах ПГД определяют
параметрами безопасной высоты подработки, что, зачастую, значительно от-
даляет ее от вентиляционного штрека, а это влечет за собой необходимость
проведения протяженных сбоек для обеспечения вентиляции дегазационного
участка.
На базе выполненных исследований разработаны рекомендации по обес-
печению устойчивости газосборных выработок при отработке 17-ой западной
лавы пласта m3 шахты им. А. Ф. Засядько и 7-ой южной лавы пласта k5 шахты
«Краснолиманская».
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Булат А.Ф. Научно-методические основы и реализация технологии дегазации углепородного массива
– «газового горизонта» / А.Ф. Булат, Е.А. Звягильский // Материалы Международного энергетического фо-
рума «МЭФ-СНГ-2004, г. Ялта, 2004, секция Уголь СНГ. – С. 1-4.
2. Булат А.Ф. Создание индустрии шахтного метана в топливно-энергетическом комплексе Украины /
А.Ф. Булат // Геотехническая механика: Межвед. сб. научн. тр. ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск,
1998. – Вып. 10, – С. 3-8.
3. Зборщик М.П. Охрана выработок глубоких шахт в выработанном пространстве / М.П. Зборщик. – К:
Техника, 1978. – 176 с.
4. Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных
шахтах СССР. – Л.: ВНИМИ, 1986. – 126 с.
5. Эффективность использования защитных пластов для предотвращения газодинамических явлений /
А.В. Анциферов, Д.И. Ходырев, В.А. Канин, А.В. Кузнецов // Уголь Украины, – 2002. – № 11. – С. 10-12.
6. Курносов С.А. Особенности методического подхода к изучению процессов сдвижения углепородного
массива для прогнозной оценки направления миграции метана / С.А. Курносов, И.Н. Слащев, И.А. Ефремов
и др. // Геотехническая механика: Межвед. сб. научн. тр. ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск, 2006. –
Вып. 67. – С. 288-292.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-33587 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T13:27:02Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Курносов, С.А. 2012-05-28T17:54:51Z 2012-05-28T17:54:51Z 2011 Научно-технические принципы эффективного заложения полевой газосборной выработки / С.А. Курносов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 95. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33587 622.831.325.3 На базі аналітичних та експериментальних досліджень на шахтах ім. О. Ф. Засядьмо і «Краснолиманська» виявлено механізм прояву гірського тиску навколо польових газозбірних виробок, що дозволило сформулювати науково-технічні принципи розробки параметрів їх закладання. On the basis of analytical and experimental researches on mines of A.F. Zasjadko and "Krasnolimansky" the mechanism of display of mountain pressure round field gas-collection developments that has allowed to formulate scientific and technical principles of working out of their parametres of placing is revealed. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехническая механика Научно-технические принципы эффективного заложения полевой газосборной выработки Scientific and technical principles effective of placing field gas-collection of development Article published earlier |
| spellingShingle | Научно-технические принципы эффективного заложения полевой газосборной выработки Курносов, С.А. |
| title | Научно-технические принципы эффективного заложения полевой газосборной выработки |
| title_alt | Scientific and technical principles effective of placing field gas-collection of development |
| title_full | Научно-технические принципы эффективного заложения полевой газосборной выработки |
| title_fullStr | Научно-технические принципы эффективного заложения полевой газосборной выработки |
| title_full_unstemmed | Научно-технические принципы эффективного заложения полевой газосборной выработки |
| title_short | Научно-технические принципы эффективного заложения полевой газосборной выработки |
| title_sort | научно-технические принципы эффективного заложения полевой газосборной выработки |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33587 |
| work_keys_str_mv | AT kurnosovsa naučnotehničeskieprincipyéffektivnogozaloženiâpolevoigazosbornoivyrabotki AT kurnosovsa scientificandtechnicalprincipleseffectiveofplacingfieldgascollectionofdevelopment |