Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время дальнейшая разработка существующих угольных месторождений сопряжена с усилением влияния ряда отрицательных факторов. Это связано, в частности, с усложнением горно-технологических условий при увеличении глубины горных работ. В последние годы участились случаи динамических проявлении горного давления, одним из видов которых являются внезапные разрушения почвы горных выработок с прорывом метана из надработанной части массива горных пород. Результатом таких явлений становится интенсивное загазирование выработок, длительное прекращение горных работ в связи с превышением норм содержания метана в атмосфере выработок.
Возможность внезапных прорывов метана из почвы в тон или иной части выработки определяется наличием в почве выработки полостей, которые могут быть заполнены метаном. Нераз-рушающие методы обнаружения таких полостей - локальных зон вероятного скопления метана в почве горных выработок - в настоящее время не разработаны. Отсутствуют методы прогноза внезапных разрушений пород почвы выработок, основанные на исследовании особенностей строения и состояния надрабатывае-мого массива в каждой конкретной точке выработки. В этой связи разработка геофизического метода обнаружения полостей в почве выработок представляется актуальной задачей. Решение этой задачи позволит своевременно производить в выработке защитные мероприятия, что обеспечит безопасность горных работ и устойчивость технологического процесса.
Цель работы - обоснование и разработка сейсмоакустиче-ского метода установления наличия, глубины и протяженности полостей в почве горных выработок.
Идея работы заключается в установлении и использовании зависимости между частотой колебаний поверхности почвы выра-
ботки при ударном возбуждении сигналов и мощностью породного слоя, расположенного между выработкой и полостью.
Научная новизна работы заключается в следующем:
установлены теоретические и экспериментальные зависимости между параметрами сейсмоакустического сигнала и глубиной расположения полости в почве выработки;
осуществлена возможность раздельного возбуждения, регистрации и анализа продольных и поперечных волн в массиве горных пород;
разработана принципиально новая аппаратура, позволяющая производить анализ параметров акустических сигналов (амплитуда сигнала, время его прохождения между датчиками, спектр сигнала) непосредственно в выработке;
разработан комплект программ для обработки записей сейс-моакустических сигналов на ЭВМ, включая статистическую обработку результатов экспериментов. Обработка записей сигналов на ЭВМ позволяет повысить надежность прогноза по сравнению с их анализом в шахтных условиях. Установлены факторы, влияющие на спектр сейсмоакустического сигнала.
Достоверность основных положений работы определяется соответствием между результатами экспериментальных работ по определению строения массива и геологическими разрезами почвы, а также экспериментальным подтверждением теоретических положений работы.
Практическая ценность. Разработаны метод и аппаратура определения физических свойств пород и строения массива, позволяющие оценить вероятность возникновения внезапных прорывов метана из почвы в конкретном месте выработки. Это дает возможность оперативно принимать инженерные решения по предотращению этих явлений и защите людей.
Реализация выводов и рекомендаций. Методика, составляющая основу диссертационной работы, отработана в течение ряда лет на шахтах Донбасса (в частности, на шахте имени газеты "Социалистический Донбасс" ПО "Донсцкуголь" и на шахте "Холодная балка" ПО "Максевуголь"). Разработанная аппаратура, позволяющая дать прогноз состояния массива непосредственно в выработке, готова к применению в шахтных условиях. Метод принят для внедрения в ПО "Максевуголь" и "Донецкуголь".
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на научных семинарах МакНИИ (1989-1990 гг.), ИФЗ (1991 г.), Санкт-Петербургского
гооного'института (1993 г.) к ИГД им, А.А.Скочинского (199!-1993 гг.).
Социальная значимость результатов работы заключается в повышении безопасности и эффективности горных работ за счет своевременного проведення мероприятий по предотвращению прорывов метана из почвы горных выработок.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано четыре печатные работы.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 135 страницах машинописного текста, содержит 23 рисунка, 8 таблиц и список литературы из 64 наименований, 3 приложения.