Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ И СТЕПЕНЬ ИЗУЧЕННОСТИ ПРОБЛЕМЫ.. Зависимость развития экономики Украины от обеспеченности органическим топливом обусловливают необходимость вовлечения в эксплуатрции угольных месторождений дал со сложными горно-геологическими условиями. К числу таких относится Львовско-Волыьский уі -»ль-нкй бассейн (эксплуатацию ведут 14 шахт), для .продуктивні,Л толщь которого характерны высокая угленосность (40-60 пластов) при незначительной ступени плг новости, наличие водоносных горизонтов, слабых г отмыт пород с высокой дефогиационной способностью, развитие тектоники. Все это существ~мао ухудшает условия выемки угольных пластов, вызывает большие затраты, а также отрицательны" воздействия на природну сред," угледобывающего региона, которые проявляется в подпаботке земной поверхности, нарушении ландшафта, вывода сельскохозяйственных угодий из оборота.
Таким образом, наряду с повышением эффективности и безопасности эксплуатации месторождений, в ряд важнейших становится задг.ча экозащиты угледобыврюших регионов- и рационального при-родопользования. Совокупно определяется проблемі научного обоснования ресурсосберегающей и природосберегающей технологий эксплуатации месторождения Львовско-Во^^нского бассейне., разработка которого имеет перспективное зна^эние.
Большой внтад в разработку проблемы прогнозирования процессов сдвижения земной поверхности при выемке угольных пластов, в обоснование инженерно-технологических решение по управлению горным давлением в лавах я целях снижения интенсивности деформационных процессов в подрабатываемых тол-tax в..если коллективы институтов ВНИМИ, УкрНИМ., Государственной горной академии ікраинн, ДонУГИ, ИГТМ НАН Украины, НИГТЛ и до. организаций, а
4 также тгченыв Авершин С.Г., Батугич С.А.. Булат А.Ф., Воскобоев Ф.Н., Головчанский И.S., Зборщик М.П., Зорин Л.Н., Ива -нов Б.Ы , Исфис Ы,А., Сапицкий К.Ф., Колоколов О.В., Кузне -цов СТ., Курносов А.Т., лисица И.Г., Мякенький В.И., Парчев-ский Л.Я., Гзт.рук Е.Р., Потурасв В.Н., Усаченко Б.Ы. , Шапо-вал Н.А. и др. Однако, прямой перенос результатов, полученных в Других регионах, для решения задач отработки угольнчх пластов во Львовско-Волынском бассейне невозможен в силу специфичности горно-геологических условий. Наряду с этим, имеющиеся разработки не обеспечивают дальнейшее совокупное .решение задачи эффективности отработки угольных пластов и защиты подрабатываемых территорий в условиях исследуемого региона. Основные причины заключаются в том, что по известным методикам зачастую невозможно прогнозировать оседанио земной поверхности или расчетные их величины существенно сгличаются от фактических, а также ч -илу недостаточной разраоотаньости технологических регламентов ведения горных работ в таких условиях.
В связи с этим проблема обоснования инденерно-технологиче- ' ских р'шений снижения техногенн.ого воздействия и повышения эффективности отработки угольных пластов в бассейне на базе изучения деформационных процессов земной поверхности и надуголь-ной толщи является актуальной. Работа выполнена в период многолетней производственной деятелы.эсти автора и соответствует тематике исследований, определяемой Минуглеп^омгі Украины,
ЦЕЛЬ И ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ. Цель работы - обоснование ш. хенерных А технологических решений, обьопечивающих снижение техногенно:j влияния отработки угольных пластов на земную поверхност' посредством совокупной реализации эффективных 1 технологических регламентов и технических средств управления горным давлением в очистных выработках и природоохранных мер.
Длт ее р^аличацш поставлены и решс.ш следуюгие задачи:
-
Исследовать процессы сдвижения земной поверхности И Д.З-формирования подрабатываемого массива горныу пород при отра -ботче угольных пластов в условиях Львовско-Волын_кого иасс^йнр.
-
Изучить проявления горного давленк і в очистних чабоях и выполнить обоснование параметров способов управлсга.л reovexa-нкческим состоянием надугольной толщи горных пород.
-
Разработать методику расчета параметров сдвижений и деформаций земной поверхности лсд влиянием очистных работ для целей обоснования технологических регламентов их ведет., и горчо-геометрического прогнозирования охраны подрабатываемых территорий.
-
Разработать средства и обосновать инженерно-технологические решения, обеспечивающие управляемое деформиривание подра-б-тываеього массива горных порсд.
ОБОСНОВАНИЕ ГЕОРЕТИЧЕСКОЯ И ПРАКТИЧЕСКОЙ ЦЕННОСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ И ЕГО НАУЧНОЙ НОВИЗНЫ. Научноезначение работы состоит в устс.новлении закономерностей процесса сдвижения земной поверхности и деформирования надугольной толщи, заключающихся в учете параметров технології отработки угольного пласта, што-лого^геомеханических характеристик пород и ве.-ичины отпора сн-с 'емы поддержания кровли лавы, в конструкции которой примечены элементы из тростоматериала, компенсирующие перемещения кровли.
Практическое значение работы состоит в разработке: методики горно-геометрического прогнозирования охраны подрабатываемых территорий; научно-гехнических принципов выбора рациональных параметров отработки угольного пласта и ^основания способов управления горным давлением в очистных вг работах с приме ини-ем компенсирующих элементов из тростоматериала; стоек повні энной несі-цей способности из тростниковь"! материале; технологи-
чесного регламента применения указіншх стоек в качестве индивидуальной костровой креп., в со-іетагл:і с другими крепями; в определении области применения рекомендуемых разработок и выборе способов охраны пойм рек на участках эксплуатации месторождения бассейна. Научная новизна.
-
Установлены закономерности сдвижения зе-шой поверхности и деформирования массива горных пород под.влиянием отработки угольных пластов в условиях Львовско-Волынского бассейна, анализом которых доказано, что профиль полумульды сдвижет.л описывается интегральной функцией Гаусса, _ угловые параметры сдвижения отличаются от рекомендуемых "Правилами охраны..." .
-
Уточнена математическая модель сдвижения земной поверхности путем введения в нее зависимости определения полумульды сдвиженгя с учетом новых значений граничного угла и угла пол -ных сдвижений, чго повышает ее адекватность наблюдаемым деформационным процессам и позволяє'і' прогнозировать оседание поверхности в любой точке ее подработки и в заданный момент времени.
-
Разработана методика горно-геометрического прогнозирования охраны пойм рек, включакдая построение суммарных оседаний земной поверхности, дифференциарованный выбор применения технологии ' отработки угольных пластов по площади шахтного поля, определсіие рациональных условий и выбор способов охраны.
-
Установлены закономерности формирования зон опорного давления при выемке угольных пластов и закономерности изменения геомеханического состояния надуголшой толщи пород, заключающиеся в учете ее мощности, параметров расслоения при различных схемах выемки и ислеяении скорости подвигания лавы.
-
Выявлены особенности развития деформационных процессов вокруг очистных выгаботсд при управлении кровлей пол;гым обру-
шением, частичной . акладкой выработанного пространства и опусканием кровли на кострах, сттчающесп'учетом расслоения над-работанной тслщи при раздельной и совместной схемах выемки угля и порядка отработкч пласта.
6. Установлены зависимости между параметрами отгэра и шага установки допо;лительной крепи, учитывающие ее л^дгтливость, особенности формирования опорного давлеш'я, модность пласта и свойства ооковых пород.
УРОВЕНЬ РЕАЛИЗАЦИИ И ВНЕСЕНИЯ НАУЧНЧХ РАЗРАБОТОК. Основные научные положения, разработанные способы реализованы в "Методике горно-геометрического прогнозирования охраны пойм рек", "Рекомендациях по применению стоек повыше.шс Л несущей способности из тростниковых материалов в качестве индивидуальной и кострово;, крепи", "Технологическом регламенте для крепления горных наработок", утвержденных Минуглепромом ''крайни, в руководящем материале "Стойка шахтная из композитных материалов". По рекомендациям автора закреплены участки выработок с применение» стоек из тростома'ієриала по комби'Тїроьанной схеме, организовано производство по выпуску указанных стоек. Фактический экономический аффект от внедрения разработок автора -оставляет свыше 507000 млн.ноб.
АПРОБАЦИЯ И ПУБЛИКАЦИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Основные результаты работы дола..ены и получили одобрение на научных сминара" и научно-технических советах Инсти..ута геотехнической млханики НАН Украины (г.Днепропет ровск, 1994, 1996); Мин/глепрома Украины (г.І.'иеа, 199. 1995, 1996); на конференциях - Международной по прсілеме "Геологические аспекты загрязнения окружающей средч" (.г.Киев, 1996^; "Экология и здоровье чег^века, охрана воздушного и водного бассейна" 'Республика Крым, І99Ь); Ш-й нручно-тєхничєскс.і конфе-
8 ренции РУЗ'ов Украины (Маркшейдерское обеспечение горных работ), (г.Донепк, 1995); Международной конференции "Ресу^со-энергосбе-регающи'е и зоологически чистые технологій в производстве деталей из композитных материалов" (г.Киев, 1996).
По теме диссертации опубликоьдно 10 печатных работ (статьи, доклады, методические и технологические разработки).
Диссертация состоит из введения, пяти разделов и заключения, содержит 149 страниц машинописного текст.*, включающих 43 рисунков и Т4 таблиц, общий объем 219 страниц со списком литературы из 90 наименований и 4 приложениями.
ДЕКЛАРАЦИИ О ЛИЧНОМ ВКЛАДЕ В РАЗРАБОТКУ НАУЧНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ. 6 качестве руководителя и ответственного исполнителя научно» исследовательских рабо, проводившихся на шахтах ПО "Укрзапад-уголь", автор ііринимал непосредственное участие.
Постгчовка аналитических исследований, шахтных и лабораторных экспериментов, обобщение их результатов длл вибора эффективных икженерно-технилоги'есксх решений выполнена, а.цель, задачи исследований, идея работы, основные научные положения, выводы и рекомендации сформулированы автором смостояіельно,
1*і2Г0Д0Л0ГИЯ, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПгЕДМЕТА И ОБЪЕКТА. Основная идея работы заключается в следующем: обеспечение снижения техногенного воздействия отработки угольного пласта на земную поверхность достигается реализацией мер на двух этапах: раечет-но-прогнозном и на этапе применения конкретных ггрнотехнологических, решений, учитывая параметры ее сдвижения при обоснова -чий трхнмогіїи очистных работ и выбэр способов управляемого поддержания надугольнсі толщи.
Методология и методы исследования: в работе использованы
' комплексный подход к исследованиям, включаючий анализ литолого-
геомеханических условий эксплуатации угольных мє^торгждний, в
аналитических исследованиях - положения механики сплошнс.1 среды; маркшейдерские измерения и шахтные наблюдения, лаборатор -ные эксперименты; методы математической стат :стики и системного "налиэа.
Предмет и объект исследований; деформационные процессы при сдвижении земной поверхности горного массива при их подраСоткч и проявления горного давления в очистных выработках при отра -ботке гонких угольных пластов; технологические регламенты и средства управляемого по/*держашя надугольной породной толи# в лавах угольных шахт.
Автор выражает признательность научному руководителю А.Ф.Булату за методическую помощь в выполнении работы ч благодарит работников шахт объединения "Укрзападуголь", Института геотехнической механики НАН Украина за помошь в проведении экспериментов и внедрении разработок.
