книги / Сдвижение и дегазация пород и угольных пластов при очистных работах
..pdf
|
5 . Газовый баланс |
добычного участка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Зная общий объем газа,выделившегося с нахдого ЛСТОЧШВ ыегановыде- |
||||||||||||||||||
ления, |
можно перейти |
к |
определению |
объема га за |
& » выделявшегося на |
учас |
|||||||||||||
ток |
за |
время |
è |
|
обработка лавы |
мэ всех источников Метановыделения: |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
* % * 1 , * Ь * - * 1 » ’ |
|
|
|
|
|
|
|||||
где |
|
количество |
|
r a s a iноогуиявшее i s |
разрабатываемого пласта,м3; |
|
|||||||||||||
|
£ /» •••» |
Яп |
“ |
объем г а з а ♦ поступавшего |
соответственно |
из |
|
я |
|||||||||||
спутника ала |
|
слоя. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Общую абсолютную метавообильность участка |
ооределим из |
выражения |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Vg uve 0 * va t * va 2 * '" * van |
f * 8/***J> |
(У.оО) |
|||||||||
где |
|
vaû |
- |
дебит |
г а з а |
аз разрабатываемого |
пласта, |
мэ/мжя; Var a 2'" ’a/T' |
|||||||||||
дебит |
гава,определяемый |
по формулам (У.24) я |
(У.25) |
соответственно |
нз |
||||||||||||||
I, |
2, |
, . |
|
я |
опутника, |
мэ/мин. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Общая относительная метаяообильяость добычного участка определяет |
||||||||||||||||||
ся как сумма составляющих метанообильности для каждого спутника: |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W -31) |
|
|
где |
|
Vщ |
- |
составляющая о т |9смтельной |
метанообильности за |
|
счет |
раз |
|||||||||||
рабатываемого |
пласта»м8; |
f y , |
|
von |
» |
- составляющие относи |
|||||||||||||
тельной матанообильнсюти,определяемые по формулам (У,28)и (У,29), м8. |
|||||||||||||||||||
|
Уравнения (У .24), |
(У.2 5), |
(У .28)-(У .31) |
|
характеризуют |
дебит |
га за |
на участок для заданного момента времени,которому соответствуют определен ные значения входящих параметров: размеры очистной выработки, мощность разрабатываемого ж сближенных пластов .расстояние между, ними,скорость подвигания эабоя лавы и др. Приведенные уравнения являются основой метода оперативного прогноза метанообильности газового баланса добычного участ к а . Подстановка в эти уравнения средних значений имеющихся исходных пара метров позволяет получить прогноз средних значений метанообильности до
бычного участка.
С целью проверки предложенных в настоящей работе зависимостей, полу ченных на баае разработанных в предыдущих главах математических моделей динамики процесса сдвижения горных пород и газового давления в них .были выполнены расчеты общего количества г а з а , выделившегося на добычные участ ки шахты "Ясиновская-Глубокая" и шахты им.К.Й.Поченкова в-Донбассе.Резуль таты расчета по предложенным зависимостям и сравнение их с фактическими данными представлены на р и с .3 5 ,3 6 ,из которых видно,что при уходе западной
лавы |
шахты "Ясиновокая-Гдубокая" от разрезной |
почв на 800 и выделилось |
|
4 ,7 |
млн.м9 метана (ри с.3 5 ),причем искусственная дегазация |
отсутствовала. |
|
Расчетное количество г а з а за указанный период |
составляло |
4 ,8 ион.м8. |
Q 'IO 'W
Рис .35 . Расчетная |
(1) и экспе |
Рис.36. Зависимость общего количе |
||||
риментальная (2) кривые зави |
ства газа,выделившегося |
ва добыч |
||||
симости общего количества газа, |
ный участок,o r положения |
забоя |
||||
выделившегося иа добычной учас |
1-й восточной лавы западного брем |
|||||
ток, от положения |
забоя |
1-й за |
сберга |
(пласта |
.горизонт 915 и ): |
|
падной лавы пласта |
i l |
шахты |
1,2 - |
объем г а з а , |
полученного соот |
|
"Ясиновская-Глубокая . |
|
ветственно в результате ведения де |
||||
|
|
|
газационных работ |
и проветривания; |
||
|
|
|
3 - суммарное количество |
газа,п о |
||
|
|
|
лученного при дегазации и провет |
|||
|
|
|
ривании участка; |
4 - объем газа, |
||
|
|
|
полученного по расчетным формулам, |
В условиях шахты им.К,И.Поченкова фактическое количество га за при удалении лавы от разрезной печи на расстояние 520 м составило 4 ,9 мдн.м9 а расчетное - 4,5 млн.и9 (рис.3 6). В этом случае кроме 3 ,2 ыдн.м9 га за , поступающего на исходящую отрую участка, учтен объем га за , полученный в результате дегазационных работ.За указанный период он составил
1,3 млн.м9.
З а к л ю ч е н и е
Установленные на базе шахтных экспериментальных н теоретических ис следований закономерности сдвижения земной поверхности и массива гордых Пород в процессе ведения .очистных работ дозволили разработать математи ческое описание процесса сдвижения горных пород при движущемся забое ла вы, количественно оценить параметры процесса сдвижения с учетом горногеологических и технологических факторов, получить уравнения зоны сдви жения, граничной поверхности, зоны нетронутого массива горних пород.
Выполненный комплекс шахтных экспериментальных исследований показал, что пластовая надработка выбросоопасных пород,являяоь средством разгрузки массива от дополнительных напряжений и давления га за , приводит к необра тимым сдвижениям и остаточным деформациям пород. Эти исследования явились основой для разработки математической модели сдвижения надрабатываемого
выбросоопасного массива горных пород, находящегося |
в зонах активных |
сов |
|
ременных движений земной коры. |
изученных глубинах |
||
. Напряженное состояние |
выбросоодасиых пород при |
||
разработки характеризуется |
наличием дополнительных |
к гравитационным |
на |
пряжений, обусловленных влиянием современных движений земной коры.
В работе впервые на основе исследований и математического описания
процесса сдвижения усыновлены закономерности образования полостей рас слоения горних пород при движущемся забое лавы.позволившие получить рас четные формулы для определения объемов полостей расслоения.объемов пу стот в зоне беспорядочного обрушения.а также, коэффициента разрыхления пород.Выполненные исследования показали,что при увеличений глубины раз работки плаота происходит увеличение объемов полостей расслоения,как коллекторов га за , достигающих в определенных уоловиях о£$ объема выну того полезного ископаемого.
На базе комплексных экспериментальных наблюдений за сдвижением и де газацией надрабатываемого выбросооласного,газонасыщенного песчаника в условиях шахты им.н.И.Почелкова в Донбассе, 'а также на основе исследова ний газовой динамики сближенных пластов Донбасса, Кузбасса,Караганды,Вор куты и Сучена, выполненных в институте физики земли АН СССР,установлено
качественное подобие процесса сдвижения и процесса падения давления газа в породах и сближенных пластах.
Разработанный метод определения параметров дегазации разгруженных от горного давления пластов и пород с изменяющимися фильтрационными па раметрами позволил количественно оценить процесс изменения газового дав
ления, а |
также распределение остаточного газового давления.для верхнего |
и нижнего |
полупространства. |
Предложенный метод расчета метанообильнооти добычного участка с уче |
том процесса сдвижения пород дает возможность дифференцированно подойти к количественному определению доли участия всех пластов-спутников в об щем газовом балансе добычного участка,что является основой для создания методов прогноза метанообильнооти и газового баланса добычных участков.
Л i i в p a i у р в
1, Абрамов Ф.А., ЫякенькиЙ В.И. Образовавже полостей на границе очистной выработки и явление активизации сдвижения горных пород. - В к н .: Техника безопасности, охрана труда и горно-спасательное дело,8 (2 6 ), "Недра", М.,1969.
2 . Абрамов Ф.А., Мякенькнй В.И. И определенно зон разгрузки пород вокруг очистной выработки. - В кн»: Выбросы породы и г а з а . "Наукова думка ,
Киев, 1971.
3* Авершин С.Г. Расчет деформаций массива горных пород под влиянием под
|
земных разработок. Изд.ВНИМИ, Л ., |
I960. |
|
через |
|||
4 . Айруви А .Т ., Поморцев В .А ., Князьков Е.Ф. О фильтрации метана |
|||||||
|
междупластовую толщу при подработке крутых угольных пластов. - В |
||||||
|
к н .: |
Проблемы борьбы с рудничными газами и пыль». "Наука", |
Ы», |
||||
|
1969. |
|
|
дегазации подрабатываемых и надрабаты- |
|||
5 . Айруни А.Т. О закономерности |
|||||||
|
ваемых крутых угольных пластов. - |
В к н .: Проблемы борьбы с |
руднич |
||||
|
ными газами ж пылью. "Недра", М., |
1969. |
|
|
|||
6 . Акимов |
А.Г, Сдвижение горных пород при подземной разработке уголь |
||||||
|
ных и сланцевых месторождений."Недра", М .,1970. |
|
|||||
7 . Ватутин |
и.А . Сдвижение и деформации земной поверхности и горных по- |
||||||
|
над |
движущимся забоем. - |
В к н .: Сб.трудов |
ВНИМИ, 47 . Изд.ВНИМИ, |
|||
8 . |
Г , 1962. |
|
|
|
|
|
|
Батугин |
С.А ., Шаманская А.Т. Исследование напряженного состояния мае- - |
||||||
|
сива пород методом разгрузки в условиях Таштагальского железорудно |
||||||
|
го месторождения. - В к н .: Физико-технические |
проблемы разработки |
|||||
9 . |
полезных ископаемых, 2 . . "Наука", |
Новосибирск, |
1965. |
|
|||
ьатугив'С.А . К расчету |
деформаций земной поверхности при подземных |
||||||
|
разработках. - В к н .: |
Со.трудов ВНИМИ, 58. Изд. ВНИМИ, Л ., 1966. |
10.Вереда В.С. и др. Донбасский полигон по изучению современных движе ний земной коры и первые результаты исследований на нем. - В к н .:
I I . |
Современные движения земной коры, 4 . Изд. ВНИТИ, М .,1966. |
Ершов Н.М. Аналитическое исследование поверхности мульды сдвжжения.- |
|
, |
В к н .: Сб.трудов ВНИМИ. 32. Изд. ВНИМИ,Л., 1958. |
12.Земисев В.Н. Расчет деформаций подработанной слоистой толщи при раз работке пологих пластов. Автореферат нанд.дяс. Ленинградский горный институт, Л .,1966.
13.Иофис М.А. Активизация сдвижения земной поверхности при совместном
14. |
влиянии двух лав. - |
В к н .: Сб»трудов ВНИМИ,4 2 . Изд. |
ВНИМИ,Л.Л961. |
Иофис М.А. Расчет |
деформаций'земной поверхности во |
Львовско-Волын- |
|
. |
ком бассейне. - В к н .: Сб.трудов ВНИМИ,50. Изд. ВНИМИ,л., 1963. |
15.Иофис М.А., Мякенький В.И. Уравнение мульды сдвижения земной поверх-' вости при отработке свиты пластов в условиях Западного Донбасса. -
В к н .: |
Разработка месторождений полезных ископаемых, 19. ”Техн1ка", |
|
Киев, |
1970. |
с горными ударами и внезап |
16. Использование защитных пластов для борьбы |
||
ными выбросами угля и га за . Изд.ВНИМИ,Л., |
1966. |
17.Кнотте (Г. Уравнение профиля окончательно сформировавшейся мульды сдвижения. - В к н .: Вопроси расчета сдвижений поверхности под влиянием горвых выработок. Углегохиздат, М .,1956.
ных пород, - В кв. : Разработка месторождений полезных вскопаеыых,
30, "Техн1ка", |
Киев, |
11/72. |
в подработанной |
|||
40. Мякенький В.И ., |
Василенко Г Л '. Полости расслоения |
|||||
толще пород. - |
В к н .: Технология добычи угля подземным способом, |
|||||
М (71). *Недра", |
М .,1972, |
Ярембаш И.Ф, Газоносность пород |
больших |
|||
41. Николин В .И ., Лысеков |
Б Д ., |
|||||
глубин. "Донбасс", |
Донецк, |
1969, |
моделях |
из экви |
||
42. Оглоблил Д .Н ., |
Зоря |
|
Креыев Н.И. Изучение на |
|||
валентных материалов сдвижения горных пород и земной поверхности |
||||||
при выемке свиты пологоладащнх пластов. - В кн. Î |
Сб.трудов ВИНЧИ, |
|||||
44. Изд.ВНИМИ Л ., |
1962. |
|
|
|
43. Осипов С.Н. Расчет метанообвльыости выемочного участка при системе разработки парными штреками. - В к в .: Методы определения газоносно сти пластов и прогноза газообвльносги шахт. Госнаучтехнздат литера туры по горному делу, М .,1962.
44. Осипов С.Н. Мегановвделение из сбдихенных пластов в выработки раз рабатываемого пласта при комбинированной системе разработки пологих пластов парными штреками. - В к н .: Вопросы безопасности в угольных шахтах,13. Госгортехиэдат, М .,1962.
45. Паназов Й7Г., Могильный С .Г. Теория ошибок и способ наименьших квад ратов. "Недра", М .,1968.
46. Пет*юсяв А ., Сергеев И. Метановыделеыия и борьба с газом в глубоких угольных шахтах. Доклад на международной конференции научно-исследо вательских институтов по безопасности работ в горной промышленнос ти. Изд.МакШ , Донецк, 1971.
47Петухов 11.М. Опыт разработки угольных пластов опасных по горным ударам, Иэд.ПНИТИ, Я .,I960.
48. Петухов И.М., Федотов А.П. К вопросу о размерах защищенной зоны при недостаточной мощности защитного пласта. - В к н .: Сб.трудов ВНИМИ, 5 2 ."Недра", М .,1964.
49. Петухов И.И. и др. Горные удары и борьба с ними на шахтах Кизеловсюь го бассейна. Пермское областное книжное иэд-во, Пермь,1969.
50. Петухов И.М., Тетеревенков В.В. Механизм, границы, степень действия
защитных пластов. - |
В к н .: Внезапные |
выбросы в |
угольных шахтах |
|
(Сб, трудов У Всесоюзного научно-технического |
совещания по борьбе |
|||
с внезапными выбросами угля и г а з а ) . |
"Недра",' М.. 1970. |
|||
51. Петухов И.М. и др. |
Защитные пласты."Недра", Л ., 1972, |
|||
52. Печук и.м. |
Дегазация спутников угольных пластов скважинами.Угле- |
|||
техиздат, |
м .,1956, |
|
|
|
63. Правила безопасности в угольных я оданцевых шахтах."Недра",М ., 1964,
54. Правила охраны сооружений н природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок в донецком угольном бассейне. Иэд.МУП
СССР,М.,1972.
55. Ребиндер П .А ., Шрайнер Л.А ., Кихач К,Ф, Понизители твердости в бурении. Изд-во АН UUCP.М., 1944.
56. Рыжик И.М., Грандштейн И.С. Таблицы ядтегралов, сумм,рядов я произ ведений. Физматгнз, М .,1963.
57. Середняков П.Я. Дегазация сыехных пологих и наклонных угольных плаотов, - В кя. : Вопросы теория дегазации угольных пластов vТруды все-> союзного научно-технического совещания по теории дегазации,М осква,' 1961 г . ) . Госнаучтехиздат литературы по горному деду, Я ,, 1963.
58. Слесарев В.Д. Управление горным давлением при разраоотке угольных пластов Донецкого бассейна. Углетехиздаг, М., 1952.
59. Тарасов Б .Г . Прогноз газообильности выработок и дегазация шахт. •Недра", М., 1973.
60..Турчанинов И .А ., Марков Г,А . Влияние новейшей тектоники на напря
женное состояние пород в Хибинских |
аппатитовых рудниках. - Изв. |
АН СССР.Фиэика земли, 1966, 8 . |
* |
61. Указания по установлению очередности и порядка отработки пластов на шахтах Центрального района Донбасса, разрабатывающих пласты,
опасные по внезапным выбросам угля и г а з а . Йзд.ВШШ, Л ., |
1971. |
62. Ходот В.В. Внезапные выбросы угля и г а з а . Госнаучтехиздат |
литерату |
ры по горному делу. М .,1961. |
|
63* |
Ходот В.В. 1 др. Физические основы прогноза |
и нредупоехденяя гаао - |
||||||
|
ивамических явлений. - |
В кн. : Физико-технические проблемы разра- |
||||||
|
§ |
|
ископаемых, |
5 . "Наука", Новосибирск, 1967. |
||||
64* |
отки полезных |
|||||||
Эттингер И .Л ., |
Протодьяконов U.M. Изменения в твердости каменных |
|||||||
65. |
углей при насыщении их метаном. - |
ДАН СССР, |
1952, 3 4 .6 . |
|||||
Эттингер И .Л ., |
Ламба Е .Г ., |
Адамов В .Г . Родь |
газа как |
понизителя проч |
||||
66. |
ности каменных углей. - ДАН СССР, |
1954. £ 9 ,6 . |
среды в процессах |
|||||
Эттингер И .Л ., |
Ламба Е .Г ., Адамов |
В .Г . Роль газовой |
||||||
67. |
разрушения угля. - ДАН СССР, 1956, |
И З . |
|
^ |
||||
Эттингер И .Л ., |
Ламба Е .Г . Изменение механической прочнооти углей |
|||||||
68. |
при насышении |
их газами. - Уголь, 1957, 10. |
и структура угля, нед- |
|||||
Эттингер И.Л. Внезапные |
выбросы угля и га за |
|||||||
69. |
Вебер н ! ’Горное давление как причина газоносности, суфляров, внезап |
|||||||
|
ных выбросов и горных ударов. - |
|
Grubengaaae 1M Oeblrge |
|||||
70 . P a tte ie k y К. |
Die. Art d a r |
Vorhandenaeinea dee |
||||||
|
und eeia e e |
A u ftrate n a . - |
B erg b au a rc h ir,1954,' 2. |
|
||||
71. Poraxaan R, |
Zur |
S la g w e tte rfra g e . - |
Rluokauf . |
1940» |
|
О г л а в л е н и е |
|
|
|
|
|
|
|
||
Предисловие |
* |
.................................................... |
|
|
|
|
. . . . . |
3 |
|
Глава I. Сдвижете горнах пород к эемноН поверхности при |
6 |
||||||||
движущейся забое лавы . . . . . . . . .................. |
|||||||||
1. Условия применимости интегральной функции Гаусса для |
5 |
||||||||
описания процесса сдвижения горнах пород |
. . . . |
||||||||
2 . Математическая модель процесса сдвижения горнах |
пород |
9 |
|||||||
- при движущемся забое лава |
........................................ |
|
|
||||||
3 . Определение параметров сдвижения подработанной толщи |
16 |
||||||||
горнах |
пород |
|
. ; |
................................... .... |
|
|
|
||
4 . Математическая интерпретация вона сдвижения.граничной |
21 |
||||||||
поверхности, зона нетронутого массива горнах пород |
|||||||||
Глава Я, Сдвижение надрабатнваеыой толщи горнах пород в зонах |
24 |
||||||||
повашеннах тектонических напряжении ........................... |
|
|
|||||||
1. Напряженное состояние нетронутого массива горных |
24 |
||||||||
пород в зонах современных движений земной |
коры |
. . . |
|||||||
2 . Исследование сдвижения надрабатнваемой толщи выбросо- |
2? |
||||||||
опасньх песчаников |
|
|
. ..................................................... |
||||||
3. Исследование характера вертикальных сдвижений надра- |
29 |
||||||||
батываемого массива |
гордых пород |
. . . . . . . . . |
|||||||
Глава -Ш. Образование полостей расслоения в подработанной |
33 |
||||||||
толще горных пород |
|
.................................................................. |
|
|
|
|
|||
1. Методы исследования процесса образования полостей |
|
||||||||
расслоения |
|
|
............................................ |
|
|
|
|
||
2 . Параметра полостей расслоения ............................................ |
|
|
|
|
|||||
3. Динамика образования полостей и пустот в подрабатываемой |
40 |
||||||||
толше горных пород |
|
|
......................................................... |
расслоения при раз |
|||||
" 4 . Особенности образования полостей |
45 |
||||||||
работке дластов на больших глубинах |
. . . . . . . |
||||||||
5 . влияние процесса расслоения пород на газодинамику |
49 |
||||||||
выемочного участка |
• . ................................................ .... |
||||||||
6 . Погашение полостей расслоения при проведении смежной |
50 |
||||||||
очистной выработки |
|
|
................................ |
|
|
|
|||
7. Экспериментальные исследования процесса образования |
Н |
||||||||
полостей |
в шахтных |
условиях |
. . . . . . . . . . . . |
||||||
Глава 1У. Динамика давления газа в сдвигающемся массиве |
|
|
|||||||
горнах пород й сближенных пластах при равномерно |
57 |
||||||||
движущемся забое |
лава |
..................................................... |
|
|
. |
||||
1. Общие закономерности |
процессов сдвижения |
и дегазации |
57 |
||||||
горных пород под влиянием очистных ..................работ |
' |
, |
|||||||
2 . Зависимость относительного газового давления от рассто |
62 |
||||||||
яния до подрабатываемого |
и аадрабатываемого слоя . . . |
||||||||
3 . Математическая модель динамики газового давления в |
64 |
||||||||
сдвигающемся массиве |
горних пород .................. |
|
. . . |
||||||
4. Границы |
защищенной зона |
и оценка условий выбросоопас- |
66 |
||||||
’ HocTii |
в |
заданной точке |
массива |
. ............................... |
5 . Закономерности изменения давни кривой падения газового давления при удалении до нормали от очистной выработки
Глава У. Расчет метанСюбильности добычного у ч а с т к а ..................
I* Методологичёский подход к решению задачи расчета коли чества газа,выделяющегося из подработанного пласта,о использованием изотермы емкости .......................................
2 . Расчет общего объема газа,выделившегося иэ подработан ного (надработанного) пласта (пространственная задача)
3 . Абсолютная скорость дегазации сдвигающегося пласта |
• . |
|
4 . Составляющие абсолютной и относительной метанообильно- |
||
оти добычного участка при дегазации любого сближенного |
||
пласта ............................... ....................................................... |
• * • • . . ’ . ..... |
. |
5 . Газовый баланс'добычного участка |
. • |
|
Заключение .............................................................................................. |
|
• |
Литература ........................................................................... |
|
|
Валентны Иванович Иякенький
СДВИХЕНИЕ И ДЕГАЗАЦИЯ ПОРОД
И УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ ПРИ ОЧИСТНЫХ РАБОТАХ
Печатается по постановлению ученого совета Института геотехнической механики АН УССР.
Редактор Л,Е.Зборовская, И.Г.Бобрышева Художественный редактор И.П.Савицкая Оформление художника Г.М.Балюна Технический редактор И.М.Баядкиева Корректор С.ВЛисицына
Подписано к печати 12.XI 1975 г . БФ 02687. Бумага офо. Л 2, |
60x84 I/I6 * |
|
Уел.печ.листов 5,81 . Уч.-изд.листов 6,62, Тирах 800. Зак, |
b . |
|
Иэд. Л 66 . Цена 66 коп. |
|
7 |
Издательство "Наукова думка", Киев, Репина, 3 . |
производственного |
|
Киевская типография научной книги реЬпубликанского |
||
объединения "Подиграфкнига" Госкомиздата УССР, Киев, |
Репина, |
4 , |