Особенности формирования техногенных коллекторов при отработке угольных пластов в условиях ЦРД

Встановлено, що в умовах Центрального району Донбасу довгострокова багатократна підробка призводить до утворення у масиві гірських порід квазірегулярної мережі вертикально орієнтованих техногенних колекторів, що у багато разів збільшує фільтраційні властивості вміщувальних гірських порід....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2013
Автори:	Дрибан, В.А., Грищенков, Н.Н., Ходырев, Е.Д., Дуброва, Н.А
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України 2013
Назва видання:	Наукові праці УкрНДМІ НАН України
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57218
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:	Особенности формирования техногенных коллекторов при отработке угольных пластов в условиях ЦРД / В.А. Дрибан, Н.Н. Грищенков, Е.Д. Ходырев, Н.А. Дуброва // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 13, ч. 1. — С. 220-237. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-57218
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-572182025-02-10T00:55:39Z Особенности формирования техногенных коллекторов при отработке угольных пластов в условиях ЦРД Special Considerations Relating to Formation of Man-Induced Reservoirs in the Process of Working Coal Seams in Conditions of the Central Region of the Donets Coal Basin Дрибан, В.А. Грищенков, Н.Н. Ходырев, Е.Д. Дуброва, Н.А Встановлено, що в умовах Центрального району Донбасу довгострокова багатократна підробка призводить до утворення у масиві гірських порід квазірегулярної мережі вертикально орієнтованих техногенних колекторів, що у багато разів збільшує фільтраційні властивості вміщувальних гірських порід. Its is determined that in conditions of the Central region of the Donets Coal Basin long-time repeated undermining results in formation of quasiregular network of vertically-aligned man-induced reservoirs that gives manifold increase in filtration properties of enclosing rocks. 2013 Article Особенности формирования техногенных коллекторов при отработке угольных пластов в условиях ЦРД / В.А. Дрибан, Н.Н. Грищенков, Е.Д. Ходырев, Н.А. Дуброва // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 13, ч. 1. — С. 220-237. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57218 556.3 ru Наукові праці УкрНДМІ НАН України application/pdf Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Встановлено, що в умовах Центрального району Донбасу довгострокова багатократна підробка призводить до утворення у масиві гірських порід квазірегулярної мережі вертикально орієнтованих техногенних колекторів, що у багато разів збільшує фільтраційні властивості вміщувальних гірських порід.
format	Article
author	Дрибан, В.А. Грищенков, Н.Н. Ходырев, Е.Д. Дуброва, Н.А
spellingShingle	Дрибан, В.А. Грищенков, Н.Н. Ходырев, Е.Д. Дуброва, Н.А Особенности формирования техногенных коллекторов при отработке угольных пластов в условиях ЦРД Наукові праці УкрНДМІ НАН України
author_facet	Дрибан, В.А. Грищенков, Н.Н. Ходырев, Е.Д. Дуброва, Н.А
author_sort	Дрибан, В.А.
title	Особенности формирования техногенных коллекторов при отработке угольных пластов в условиях ЦРД
title_short	Особенности формирования техногенных коллекторов при отработке угольных пластов в условиях ЦРД
title_full	Особенности формирования техногенных коллекторов при отработке угольных пластов в условиях ЦРД
title_fullStr	Особенности формирования техногенных коллекторов при отработке угольных пластов в условиях ЦРД
title_full_unstemmed	Особенности формирования техногенных коллекторов при отработке угольных пластов в условиях ЦРД
title_sort	особенности формирования техногенных коллекторов при отработке угольных пластов в условиях црд
publisher	Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
publishDate	2013
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57218
citation_txt	Особенности формирования техногенных коллекторов при отработке угольных пластов в условиях ЦРД / В.А. Дрибан, Н.Н. Грищенков, Е.Д. Ходырев, Н.А. Дуброва // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 13, ч. 1. — С. 220-237. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
series	Наукові праці УкрНДМІ НАН України
work_keys_str_mv	AT dribanva osobennostiformirovaniâtehnogennyhkollektorovpriotrabotkeugolʹnyhplastovvusloviâhcrd AT griŝenkovnn osobennostiformirovaniâtehnogennyhkollektorovpriotrabotkeugolʹnyhplastovvusloviâhcrd AT hodyreved osobennostiformirovaniâtehnogennyhkollektorovpriotrabotkeugolʹnyhplastovvusloviâhcrd AT dubrovana osobennostiformirovaniâtehnogennyhkollektorovpriotrabotkeugolʹnyhplastovvusloviâhcrd AT dribanva specialconsiderationsrelatingtoformationofmaninducedreservoirsintheprocessofworkingcoalseamsinconditionsofthecentralregionofthedonetscoalbasin AT griŝenkovnn specialconsiderationsrelatingtoformationofmaninducedreservoirsintheprocessofworkingcoalseamsinconditionsofthecentralregionofthedonetscoalbasin AT hodyreved specialconsiderationsrelatingtoformationofmaninducedreservoirsintheprocessofworkingcoalseamsinconditionsofthecentralregionofthedonetscoalbasin AT dubrovana specialconsiderationsrelatingtoformationofmaninducedreservoirsintheprocessofworkingcoalseamsinconditionsofthecentralregionofthedonetscoalbasin
first_indexed	2025-12-02T08:57:11Z
last_indexed	2025-12-02T08:57:11Z
_version_	1850386239156387840
fulltext	Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 220 УДК 556.3 ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕХНОГЕННЫХ КОЛЛЕКТОРОВ ПРИ ОТРАБОТКЕ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ В УСЛОВИЯХ ЦРД Дрибан В. А., Грищенков Н. Н., Ходырев Е. Д., Дуброва Н. А. (УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина) Встановлено, що в умовах Центрального району Донбасу довгострокова багатократна підробка призводить до утворення у масиві гірських порід квазірегулярної мережі вертикально оріє- нтованих техногенних колекторів, що у багато разів збільшує фільтраційні властивості вміщувальних гірських порід. Its is determined that in conditions of the Central region of the Donets Coal Basin long-time repeated undermining results in for- mation of quasiregular network of vertically-aligned man-induced reservoirs that gives manifold increase in filtration properties of en- closing rocks. Центральный геолого-промышленный район Донбасса – старейший горнодобывающий регион Украины, разработка кото- рого началась в конце 19 столетия и послужила базой для разви- тия металлургических, химический и машиностроительных пред- приятий. На его территории расположены горные отводы 28 шахт, крупное производственное объединение «Стирол», Горлов- ский химзавод, Никитовский ртутный комбинат и целый ряд дру- гих крупных промышленных объектов. Высокая степень техногенной нагрузки территории привела к аварийной ситуации отравления шахтной атмосферы летально опасными концентрациями вредных загрязняющих веществ (ВЗВ) [1] в 1989-1990 гг. на шахтах Углегорская и Александр- Запад, что показало необходимость как изучения путей поступ- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 221 ления ВЗВ в массив горных пород, так и оценки состояния вме- щающих пород, подвергшихся воздействию многолетней отра- ботки. Изучение и прогнозирование распространения загрязните- лей в массиве горных пород является весьма сложной комплекс- ной задачей с необходимостью учета многочисленных техноген- ных и эндогенных факторов влияния (тектонических, гидрогео- логических, геохимических, геодинамических, геомеханических), особенно в условиях долгосрочной многократной систематиче- ской подработки горного массива, сложного геологического стро- ения и высокой степени тектонической нарушенности исследуемой территории. Подчеркнем, что именно многократная подработка массивов в условиях ЦРД, ведущаяся более 130 лет является одним из наиболее значимых факторов, определяющих кардинальное изменение фильтрационных характеристик вмещающих пород. Поэтому, целью данной работы является оценка степени нарушенности массива горных пород вследствие многократного поэтапного воздействия знакопеременных разнонаправленных деформаций, возникающих в процессе эксплуатации место- рождения, для дальнейшего прогноза изменения его фильтрационных свойств. В качестве объекта исследования (рис. 1, а) выбраны горные отводы шахты Александр-Запад (где произошло отравление шахтной атмосферы) и двух прилегающих шахт им. Калинина и Кондратьевка общей площадью более 45 км2. Горные предприя- тия работают с начала прошлого столетия и отрабатывают до 20 пластов на глубинах до 750-1000 м. Следует отметить, что масштаб изучаемого массива, коли- чество отрабатываемых угольных пластов, количество очистных выработок (несколько тысяч по каждому объекту), отсутствие полных данных являются факторами, чрезвычайно затрудняю- щими определение пространственно-временного распределения деформационных параметров. Поэтому, в качестве тестовой мо- дели для получения оценочных характеристик полей деформаций в произвольной точке массива горных пород, были выбраны три угольных пласта (k5 2, k7, k7 1) шахты им. Калинина. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 222 Р ис . 1 . а ) Г ор ны е от во ды ш ах т им . К ал ин ин а, К он др ат ье вк а и А ле кс ан др -З ап ад [1 ]; б) П ро ек ци и ап пр ок си м ир ов ан ны х по в ре м ен но м у па ра м ет ру к он ту ро в оч ис тн ы х го р- ны х вы ра бо то к Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 223 Пласты k5 2, k7, k7 1 отрабатывались на протяжении 80 лет с 20 по 90 гг. прошлого столетия и имеют углы падения от 52° до 56°. Для проведения расчетов был использован следующий под- ход. Все лавы в пределах каждого пласта были объединены по временным периодам отработки. В качестве шага был установлен интервал 10 лет. В результате аппроксимации около 1000 лав вы- делено 125 контуров горных работ по трем угольным пластам, которые разбиты на группы, соответствующие восьми времен- ным интервалам отработки – 20-е, 30-е, 40-е, 50-е, 60-е, 70-е, 80-е и 90-е годы (см. рис. 1, б). Для определения значений деформа- ций в произвольной точке массива, исходные данные о глубине отработки всех аппроксимированных контуров очистных горных выработок на горизонте «0» приведены к значениям, соответ- ствующим горизонтам «-250», «-450» и «-650» метров. Из расчета исключены контуры, которые фактически расположены выше обозначенного горизонта. Горно-геологические условия отработки исследуемой тер- ритории - большое количество отрабатываемых пластов, крутое падение и малое межпластовое расстояние – требуют учета мно- гократности подработки для получения достоверной оценки напряженно-деформированного состояния массива. Поэтому, при расчете параметров деформаций точки массива необходимо учи- тывать влияние множественных вышележащих старых горных работ на каждом этапе последующей отработки. Согласно «Пра- вилам подработки» [2], максимальное оседание земной поверхно- сти ŋm определяется по формуле (1): 0 1 2cosm q m N N  , (1) где N1, N2 – условные коэффициенты, характеризующие сте- пень подработанности земной поверхности; q0 – относительная величина максимального оседания, вычисляется по формуле (2): 0 0 0,0017q q   , (2) где α – угол падения пласта. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 224 Максимальное оседание от старой выработки m св определя- ется по формуле (3): 1 2cosсв m qm N N   , (3) где Δq – разность между относительными максимальными оседаниями при повторной и первичной подработках, которую принимают для условий Донбасса равной 0,15. Для расчета максимальных оседаний от текущих горных ра- бот с учетом влияния старых выработок, использовано рекур- рентное соотношение вида (4): 1 0 n n n общ нов общ t t t q q        , (4) где tn – расчетный период; n – количество расчетных перио- дов. В качестве примера, приведем расчет максимального оседа- ния общ90 от горных работ по самому глубокому горизонту, соот- ветствующему 90 гг. отработки. 0 0 0,0017 0,8 0,0017 53 0,71q q       , 0 0,15 0, 21 0,71 q q    , , где ηt нов - максимальные оседания при первичной подработ- ке; ηt общ - суммарные максимальные оседания с учетом влияния старых выработок. Расчет и построение мульд (рис. 2) выполнены с помощью программы «Подработка» (версия 2.1), разработанной в УкрНИ- МИ на основе методики, изложенной в действующих «Правилах подработки» [2].      90 90 80 70 60 50 40 30 200,21 0,21 0,21 0,21 0,21 0,21 0,21общ нов нов нов нов нов нов нов нов                    Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 225 Р ис . 2 . З он ы в ли ян ия к он ту ро в го рн ы х ра бо т по п ла ст у k 5 2 Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 226 Расчет деформаций массива горных пород от каждой группы контуров позволяет отобразить динамику изменения напряженно- деформированного состояния массива с шагом в десять лет для произвольной точки массива. В качестве примера, на рисунке 3 приведены карты распределения значений горизонтальных де- формаций Ep в направлении простирания горных пород в преде- лах исследуемого участка по десятилетиям. Распределение зна- чений горизонтальных деформаций в пределах исследуемой площади характеризуется чередующимися пространственно- сопряженными зонами сжатия и растяжения, которые прослежи- ваются на всех этапах отработки. Зоны сжатий и растяжений, представляют собой приблизительно равные по площади области, характеризующиеся близкими по абсолютной величине значени- ями и приблизительно равным пространственным шагом чередо- вания в пределах каждого рассматриваемого временного периода. Так расстояния между чередующимися максимумами и миниму- мами значений: для 20 -50 гг. в среднем 350 м, 60-90 гг. около 1000 м. Из рисунка 3 видно, что области массива (например, интер- вал 4000-5000 м), испытывают деформации растяжения на про- тяжении двух первых десятилетий отработки, которые затем трансформируются в зоны сжатия, что наблюдается во всех обла- стях исследуемого массива. Это говорит о том, что в процессе ве- дения горных работ, массив горных пород находился под воздей- ствием горизонтальных знакопеременные деформаций с много- кратным поэтапным замещением зон сжатия зонами растяжения и наоборот. Подобное чередование зон сжатия и растяжения вы- явлено и на горизонтах «-250», «-450» и «-650» метров, что поз- воляет говорить о подверженности всего массива влиянию знако- переменных деформаций, которые, в процессе многократных смен зон сжатия и растяжения, приводят к увеличению их тре- щиноватости и, соответственно, к значительному изменению фильтрационных характеристик массива в целом. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 227 Рис. 3. Динамика изменения напряженно-деформированного состояния массива горных пород на горизонте «0» по десятилетиям Поэтапное (по периодам ведения очистных работ) рассмот- рение деформаций массива дает возможность отследить транс- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 228 формации деформированного состояния массива во времени. На рисунке 4 представлены векторные диаграммы пошагового изме- нения деформированного состояния подрабатываемого массива во времени. Рис. 4. Динамика изменения напряженно-деформированного состояния массива горных пород на горизонте «0» по десятилетиям, с векторной составляющей изменения горизонтальных деформаций Ep Совместное рассмотрение деформаций произвольной точки массива горных пород на протяжении всего периода отработки, представленных в виде векторов, позволяет визуализировать раз- нонаправленность и варьирование значений испытываемых де- формаций (рис. 5). Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 229 Р ис . 5 . В ек то ры и зм ен ен ия н ап ра вл ен ия г ор из он та ль ны х де ф ор м ац ий E p в не ко то ры х то чк ах ра сч ет но й се тк и на г ор из он те « 0» Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 230 Учет многократности подработки при расчете деформаций позволил построить карты суммарного погоризонтного распреде- ления показателей горизонтальных деформаций по простиранию (Ep) и вкрест простирания (Eq) пласта. На рисунках 6, 7 приведе- ны карты погоризонтного распределения суммарных горизон- тальных деформаций Ep и Eq от влияния горных работ по пла- стам k5 2, k7, k7 1. Распределение суммарных горизонтальных деформаций в массиве, отраженное на рисунке 6, носит более "спокойный ха- рактер", по сравнению с поэтапным распределением по времен- ному параметру, что связано с обнулением значений знакопере- менных деформаций вследствие многократного наложения зон сжатия и растяжения. Однако общая тенденция образования зон повышенной проницаемости сохраняется с увеличением шага знакопеременных изменений в среднем до 800 м. Увеличение значений горизонтальных деформаций растя- жения, достигающих на некоторых участках 57 мм/м, превы- шающих предельные значения в 2030 раз, свидетельствует о кардинальном изменении естественного состояния вмещающих пород вследствие подработки. Рис. 6. Погоризонтное распределение суммарных горизон- тальных деформаций Ep от влияния горных работ по пластам k5 2, k7, k7 1 (по простиранию) Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 231 Рис. 7. Погоризонтное распределение суммарных горизон- тальных деформаций Eq от влияния горных работ по пластам k5 2, k7, k7 1 (вкрест простирания) На основе методики, изложенной в [3], выполнен расчет вертикальных деформаций (Ez) точек массива горных пород. Шаг расчетной сетки и расчетные горизонты идентичны модели рас- чета горизонтальных деформаций. Погоризонтное изменение по- лей вертикальных деформаций представлено на рисунке 8. Таким образом, мы имеем значения горизонтальных деформаций по простиранию, горизонтальных деформаций вкрест простирания горных пород и вертикальных деформаций для произвольных то- чек массива, что дает возможность получить оценку изменения полей проницаемости подработанного массива. Перед тем, как перейти к расчетам, необходимо сделать ряд замечаний. Прежде всего, для адекватного описания накопления поврежденности массива горных пород в процессе подработки, следует учитывать тот факт, что породы различным образом реа- гируют на различные виды деформаций. Наиболее устойчивы горные породы к деформациям сжатия, в то время как прочность на растяжение составляет, как правило, не более 10 % от прочно- сти на сжатие [4]. Предельные значения деформаций растяжения, для пород исследуемого района, при которых происходит разру- шение и образование трещин колеблются в пределах 0,05 – 0,25 мм/м, а сжатия – 2 мм/м [5, 6]. Полученные значения (толь- ко по трем пластам) деформаций растяжения, превышают пре- дельные значения в более чем 10 раз, а деформации сжатия соиз- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 232 меримы с предельными. Вторым важным обстоятельством явля- ется именно необратимость состояния массива, претерпевшего предельное деформирование. То есть, если после прохождения цикла растяжение-сжатие, суммарные деформации близки к ну- лю, то это отнюдь не означает отсутствие поврежденности, по- скольку трещины после появления не «залечиваются». С точки зрения оценки фильтрационных характеристик массива, в этом случае можно говорить лишь о некоторой временной их пассив- ности. Таким образом, исключительно важным является именно динамический анализ напряженно-деформированного состояния массива. Рис. 8. Погоризонтное распределение суммарных верти- кальных деформаций Ez от влияния горных работ по пластам k5 2, k7, k7 1 При отработке каждой из лав различные области массива горных пород притерпевают знакопеременные деформации по- рядка 10-3. Если учитывать многократность и долго-временность воздействия очистных работ при которых суммарная мощность отработанных угольных пластов в некоторых точках достигает 8 – 10 м, то можно утвержать следующее. Многократная подработка в условиях ЦРД приводит к развитию мно- жественных различным образом ориентированных систем техногенных трещин и, как следствие, образованию зон повы- шенной трещиноватости и, следовательно к существенному из- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 233 менению проницаемости массива горных пород и его фильтраци- онных свойств. Подчеркнем также, что изучаемая территория характеризу- ется сложным строением, где имеют место многочисленные тек- тонические разрывы продольного (Осевой, Продольный и др.) и широтного (Калининский, Байракский, Кондратьевский) прости- раний, сопровождающиеся развитой малоамплитудной нарушен- ностью, что обуславливает образование региональных и локаль- ных зон повышенных напряжений и разгрузки. Как отмечалось выше, анализ полученных результатов сви- детельствует о деформациях массива, превышающих предельные в десятки раз. То есть имеют место необратимые деформации, которые не ограничиваются лишь раскрытием уже существую- щих трещин. В процессе необратимого деформирования наряду с раскрытием первоначальных трещин происходит рост и образо- вание новых систем трещин. Полученные данные позволяют оценить степень изменения проницаемости вмещающих пород в результате воздействия за- предельных деформаций. Вопрос изучения влияния необратимых деформаций на из- менение проницаемости горных пород рассмотрен в работе [7]. Авторами введено понятие трещинной проницаемости, ограни- ченное лишь системами сообщающихся между собой пор и тре- щин или так называемыми транспортными каналами, включаю- щими в себя обширный класс различного рода пустот. Указанные пустоты характеризуются большими по сравнению с размерами молекул фильтрующихся веществ величинами свободного про- света и обеспечивают значительный расход флюида. Под терми- ном структуры порового пространства понимаются геометриче- ские характеристики транспортных каналов (форма, густотность, ориентация, раскрытие и т.д.). Авторами [7] получены определяющие соотношения, отра- жающие влияние необратимых деформаций на изменения прони- цаемости КР деформируемых горных пород, которые в случае ко- нечного числа трещин имеют вид (5). Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 234 2 3 1 1 ( ) ( ) 12 r P P i nn i K L I nn    , (5) где P nn – нормальная к плоскости трещины деформация; Li – расстояние между стенками смежных трещин в i-той си- стеме; PK – тензор проницаемости; I – единичный тензор; nn – векторная диада. Соотношение (5) может быть использовано для предвари- тельных оценок изменений проницаемости с рядом оговорок от- носительно условий деформирования горных пород. Будем считать, что условия сжатия и растяжения в пределах одного горизонта не влияют на величину остаточных изменений объема горных пород. Такое допущение вполне приемлемо для участков с большой степенью усреднения результатов по площа- ди. Ниже приведены результаты расчетов нормированной со- ставляющей тензора проницаемости Kn по нормали к напласто- ванию пород для горизонтов «0», «-250», «-450», «-650» (рис. 9), полученные в соответствии с (5) для двух ортогональных систем трещин. Следует отметить, что на рисунке 9 необратимые дефор- мации образуются в области от 0 до 1, а отрицательные значения следует отнести к области упругих деформаций. Анализ полученных оценочных значений нормированной составляющей тензора проницаемости по нормали к на- пластованию горных пород позволяет сделать вывод о многократном увеличении пропускной способности вмещающих пород под действием запредельных деформаций, вызванных многократной подработкой. Максимальные значения Kn приурочены к зонам ведения горных работ на разных глубинах и варьируются в зависимости от их интенсивности (количества отработанных лав, их размера в плане). Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 235 Рис. 9. Погоризонтное распределение значений нормиро- ванной составляющей тензора проницаемости Kn по нормали к напластованию пород Необходимо отметить, что рассматриваемая модель, являет- ся укрупненной моделью происходящих в массиве процессов, т.к. при расчете использовались обобщенные данные о ведении гор- ных работ и не рассматривалось влияние каждой отдельной лавы. Следовательно, изменения напряженно-деформированного со- стояния массива – образование зон сжатия и растяжения, а также их смена и, соответственно, трансформация в области повышен- ной трещиноватости и проницаемости, вероятно, происходила с меньшим пространственным шагом. В работе [8] была выдвинута, и подтверждена обработкой экспериментальных данных распределений ВЗВ, гипотеза о Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 236 принципиальном изменении природной проницаемости массива и приобретении им квазиоднородных по фильтрационным пара- метрам свойств, вследствие многократной долгосрочной подра- ботки, что подтверждается текущими исследованиями. Установлено, что долгосрочная многократная подработка угольных пластов в условиях крутого падения приводит к обра- зованию в массиве горных пород чередующихся пространствен- но-сопряженных зон сжатий и растяжений, замещающих друг друга в процессе ведения горных работ и генерирующих квазире- гулярную сеть вертикально ориентированных техногенных кол- лекторов. Анализ результатов расчета нормированной составляющей тензора проницаемости по нормали к напластованию пород Kn также свидетельствует о кардинальном изменении структуры вмещающих пород, произошедшем при необратимых деформациях с образованием новых систем трещин и локализа- цией необратимых деформаций в плоскостях сдвигов, что много- кратно увеличило проницаемость массива горных пород и его фильтрационные свойства. Заметим, что приведенная модель является первым прибли- жением действительного состояния массива. Поскольку в усло- виях крутого падения наличествует большое количество сов- местно разрабатываемых угольных пластов с весьма малым меж- пластовым расстоянием, что приводит к перекрытию зон влияния очистных работ и, как следствие, к более интенсивному измене- нию деформационных полей и составляющих тензора проницае- мости. По мнению авторов, разработанный инкрементальный под- ход, заключающийся в пошаговой временной оценке трансфор- маций полей напряжений, деформаций и проницаемости массива в процессе подработки, может служить базисом для решения за- дач прогноза развития контаминационных процессов в условиях многократной систематической подработки массивов горных по- род. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 237 СПИСОК ССЫЛОК 1. Отчет о результатах разведки очагов загрязнения и созданию сети наблюдательных скважин на полях шахт Центрального района Донбасса: отчет о НИР (закл.) / Госуглепром Украины, ПО «Укруглегеология», ЦДГРЭ; рук. О. А. Кущ; ГР 39-90; Инв. 743/I. –– Донецк, 1993. –– 117 с. 2. ГСТУ 101.00159226.001-2003. Правила підробки будівель, споруд і природних об’єктів при видобуванні вугілля підзем- ним способом. Введ. 01.01.2004. –– К., 2004. –– 128 с. 3. Расположение, охрана и поддержание горных выработок при отработке угольных пластов на шахтах. Методические указа- ния : КД 12.01.01.201-98 : Утв. Минуглепромом Украины 25.06.98. –– Донецк: УкрНИМИ, 1998. –– 154 с. 4. Флоренский П. В., Милосердова Л. В., Балицкий В. П. Осно- вы литологии : Учебное пособие. М., РГУ Нефти и газа им. И. М. Губкина, 2003 –– 105 с. 5. Распределение и корреляция показателей физических свойств горных пород : Справочное пособие / М. М. Протодьяконов, Р. И. Тедер, Е. И. Ильницкая и др. М. : Недра, 1981. –– 192 с. 6. Прочность и деформируемость горных пород / Ю. М. Карта- шов, Б. В. Матвеев, Г. В. Михеев, А. Б. Фадеев. М., Недра, 1979. –– 269 с. 7. Расчетные методы в механике горных ударов и выбросов : Справочное пособие / И. М. Петухов, А. М. Линьков, В. С. Сидоров и др. –– М. : Недра, 1992. –– 256 с. 8. Дрибан В. А. Изучение количественных и пространственных параметров распределения вредных загрязняющих веществ в техногенно нарушенном массиве горных пород сложного строения / Дрибан В. А., Дуброва Н. А. // Наукові праці Укр- НДМІ НАН України. –– Донецьк : УкрНДМІ НАНУ, 2012. –– № 11. –– С. 306––318.

Особенности формирования техногенных коллекторов при отработке угольных пластов в условиях ЦРД

Репозитарії

Схожі ресурси