Введение к работе
Актуальность работы. Тенденция увеличения глубины ведения горных работ при подземной разработке угольных месторождений предопределяет іштенсификацию проя'вления неЛтивных факторов, одним из которых является газодинамическая активность угольных пластов и пород. Так, по состоянию на 01.01.95 г. На 107 шахтах рэзрабатыващсь 447 шахтопластов, из них 226 являлись -выбросоопаснымн, на которых уже зарегистрированы выбросы угля и газа, а 192 - угрожаемыми (потенциально выбросоопасными).
Разработка выбросоопасных пластов осуществляется с применением комплекса мер по обеспечеиишо безопасных условии труда, базирующегося на многолетних фундаментальных исследованиях в этой области,, выполненных крупными научными организациями: МакНИИ, ИГД ИМ.А.А.СКОЧННСКОГО, ВНИМИ, ВостНИИ, ИПКОН РАН, ИГТМ НАН Украины и др. Однако, несмотря на прилагаемые усилия, выбросы угля, породы и газа продолжают происходить.
Особую опасность представляют выбросы угля и газа, не связанные с технологическими процессами, непосредственно воздействующими на гатсг, происходящие при проведении подготовительных выработок нблизи выбросоопасных пластов из-за разрушения разделяющей их породной толщи.
Основная причина происшедших явлений - отсутствие надежного и эффективного контроля величины породной толщи, разделяющей подготовительную выработку и выбросоопасный пласт.
Единственный 'существующий метод контроля величины породной толщи, основанный на бурении ртпедочных скважин,, ірудос-мок и.'йетехнологнчои. Кроме того, и ряде случаен, норма! нппые документы не исключают iiciicvi:,юи.шие маркшейдерских присмол
.4
при определении взаимного расположения выработки и выбросо-опасного пласта, что может приводить к серьезным ошибкам.
Следовательно, необходим поиск новых техшіческих решений,
обеспечивающих надежность, оперативность и исключающих субъ
ективизм при контроле величины породной толщи, разделяющей
выработку и выбросоопасный пласт. -'../-
В -пой саязи перспективным является направление исследований, связанное с использованием резонансных явлении, возникающих при импульсном искусственном возбуждении слоистого массива горных пород.
. Изложенное определяет актуальность для угольной промьиц-ленносш Украины научной задачи установления' зависимости параметров акустического сигнала, искусственно возбуждаемого в горном массиве, от взаимного положения полевой выработки и выбросоопасного пласта и на ее основе разработку бесскважинно-ю способа контроля, обеспечивающего безопасность' и эффективность ведения горноподготовительных работ.
Диссертация базируется на результатах, получеїшьіхпри выпол
нении отраслевой научно-исследовательской программы Мннут-
леирома Украины в 1992-1995 гг. № 1719201000 "Разработка спосо-.
бов и технических средств контроля состояния выбросоопасногб
горного массива, прогноза и борьбы с внезапными выбросами уг
ля, породи и газа". * -
Степень исследованноеш тематики диссертации. В диссертации отражены теоретические обоснования возможности разработки бесскіїижинної о способа контроля величины породной толщн, разделяющей выработку и выбросоопасный пласт, подтвержденные исследованиями в различных, горно-геологических условиях', положительными результатами промьшшенных испытаний и внедрения способа.
Целью работы является установление зависимости параметров акустического сигнала, искусственно возбуждаемого в горном массиве, от величины породной толгци, разделяющей подготовительную выработку и выбросоопасный пласт, для разработки бес-скважиш-гого способа ее контроля, обеспечивающего повышение безопасности и эффективности ведения горноподготовительных работ.
Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи исследований:
-
Обосновать возможность контроля величины породной тол-нщ между выбросоопасным пластом и выработкой, проводимой в слолстом массиве.
-
Исследовать характер изменения параметров импульсного искусственно возбуждаемого акустического сигнала от горно-геологических условии, приемов его возбуждения, регистрации и обработки на ЭВМ.
-
Разработать методические приемы регуляризации при определении величины породной толщи, разделяющей выработку и выбросоопасный пласт.
-
Разработать алгоритм обраоотки акустической информации.
-
Разработать методические приемы реализации способа.
-
Провести промышленные испытания способа,
7. Выполнить технико-экономическую оиегасу эффективное ш способа.,
Идея работы заключается в использовании резонансных явлений, возникающих в слоне юм горном массиве при его искусственном импульсном возбуждении для контроля величины породноіі толщи, разделяющей подготовит ельтто выработку и выбросоопасный пласт.
.Тсорепиесгсяя н-іфлкчпчсі'їсяя інішоегг. исследоіг.ііпгіі, их иауч-
пая новизна. На оснований теоретических и экспериментальных исследований сформулированы следующие научные положения:
-
Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) импульсного акустического сигнала, искусственно возбуждаемого в слоистом массиве, отражает величину породной толщи между выработкой и вьібросоопасішм пластом и обусловлена резонансньши явлениями за счет плоскостей послойной трещдноватости, формирующихся в приконтурной области выработки. " '
-
Параметры импульсного искусственного акустического сигналь зависят от приёмов его возбуждения и регистрации, прочностных характеристик горного массива и горно-геологических, условий проведения подготовительной выработки..
-
Надежность определения величины породной толщи, разделяющей подготовительную выработку и выбросоопасньщ пласт, определяется объемом акустической информации, обеспечивающим необходимую точность.
Получены следующие научные результаты:
1. Установлена зависимость АЧХ импульсного сигнала, искус
ственно возбуждаемого в подготовителышйвьтработке, от величи
ны, разделяющей ее и выбросоопасный пцает породной толщи,
контрастность проявления которой предопределяется ее антологи
ческим составом и прочностными свойствами, их взаимной<ориен-
тацией, а также взаиморасположением приемника сигналов, места
возбуждения и забоя выработки. '
2. Разработаны принципы регуляризации при возбуждении и обработке искусственных импульсных акустических сигналов, обеспечивающие надежность контроля величины породной толщи между выработкой и выбросоопасным пластом.
3. Разработан алгоритм обработки акустическ'он информации.
Методы исследований. В работе использован комплекс методов,
включающий анализ и обобщение научно-техшгееских источников и фондовых материалов, аналитические исследования параметров импульсных акустических сійгналоп? искусствешю возбуждаемых в горном массиве, экспериментальные исследования в шахтных условиях, обработку результатов методами математической статистики.
Личный вклад автора в решение проблемы безопасного ведения горных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля, породы и газа, заключается в установлении зависимости АЧХ импульсного искусственно возбуждаемого акустического сигнала от величины породной толщи, разделяющей выработку и выбросо-опасный пласт, в разработке алгоритма обработки акустической информации и методических приемов реализации бесскважищгого способа.контроля, обеспечивающих необходимую точность и надежность,
Практическая ценность работы. Разработан оперативный, надежный, низкозатратный, лишенный субъективизма способ контроля величины породной тог :;и между полевой выработкой и выбросоопаепым пластом, обеспечивающий повышение безопасности при ведении горноподготовительных работ.
Реализация результатом работы. Основные положения п результаты, работы включены а "Руководство по щ пмененшо бесскважинцого способа контроля расстояния от ти-люй выработки до . выбросоопаспого угольного пласта при ведспип подготовительных работ", "Руководство по применению, способа двухстадш'шого проведения выработок по особо пыбросооиасньш пластам", "Руководство но локальной разгрузке кыбросоопзеных угольных пластов полевыми выработками".
Способ внедрен на інахге'им. К.И. Поченког.а ПО "Максев-
уТОЛЬ" ПрИ П]1"ЛС.ГС;ЦП1 I'-Of.-'V'ili.r-'O' Л у КЛОНЯ. ПГПоЧО] МЇСЛ1-ПОГО '}.
людского ходков пласга ks.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и одобрены горной секцией Ученого совета МакНИИ (Макеевка, 1993-1994 гг.), Центральной комиссией по борьбе с газодинамическими явлениями на шахтах угольной промышленности Украины (Донецк, 1993-1994 гг.).
Публикации. Результаты исследований изложены в четырех печатных работах и трех нормативных документах.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введеній, основной части, включающей семь разделов, и заключения, доложенных на 151 странице, содержит 35 рисунков и 13 таблиц, список литературы из 56 наименований и .2 приложения.
