ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ УПРАВЛЕНИЯ СОСТОЯНИЕМ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА ВИБРАЦИОННЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ НА НЕГО ЧЕРЕЗ ВМЕЩАЮЩИЕ ПОРОДЫ

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У першому розділі розглянуто актуальність теми дисертаційної роботи, виконано аналіз гірничо-геологічних умов ведення гірничих робіт на великих глибинах, сучасного уявлення про напружено-деформований стан вугільного пласта при вібраційній дії на нього і способів управління станом масиву гірських порід із застосуванням пасивних і активних факторів зміни його напружено-деформованого стану.

Велика роль у розвитку гірничої науки, в області управління станом вугільного пласта, при різних видах дії на нього, належить ряду науково-дослідних і проектно-конструкторських організацій ІГС ім. О.О. Скочинського, ІГТМ ім. М.С. Полякова НАН України, УкрНІМІ НАН України, ІФГП НАН України, ДВНУ «НГУ», ДонНТУ, ДонВУГІ, МДГУ, МакНДІ та ін., а також ряду вчених далекого зарубіжжя.

Одним з найбільш перспективних способів управління станом гірського масиву, який може бути застосований в даний час при веденні очисних робіт у механізованих лавах, є вібраційна дія, зокрема, імпульсна дія на вугільний пласт через вміщуючі породи, тобто механізоване кріплення працює як компактна вібромашина з певною частотою і амплітудою. Цей спосіб забезпечує економічність, ефективність і безпеку ведення гірничих робіт.

Відмінною особливістю вібраційної (імпульсної) дії на гірський масив є короткочасність дії без руйнування бічних порід, застосування зони опорного тиску вглиб масиву, зниження міцності вугілля, а отже зниження витрат енергії на його видобуток, збільшення газовиділення з масиву та ін.

Аналіз опублікованих робіт з створення способів вібраційної (імпульсної) дії на гірський масив показав, що немає достатнього теоретичного обґрунтування та експериментальної перевірки в промислових умовах, а, отже, не достатньо досліджено та обґрунтовано параметри процесів зазначених способів, умов їх застосування, технологічних параметрів і критеріїв їх ефективності. Це і визначило мету дисертаційної роботи.

У другому розділі роботи викладено результати теоретичних досліджень процесу вібраційної (імпульсної) дії на гірський масив через вміщуючі породи.

Фізична сутність способу полягає в тому, що при вібраційній дії на покрівлю і грунт енергія передається у вугільний пласт пружними хвилями. При цьому, масив з свого боку, робить на пружний імпульс дію аналогічну дії низькочастотного фільтру, що послаблює у великій мірі високочастотні складові, тобто максимум спектральної щільності імпульсу буде пересуватися у бік низьких частот. При цьому в бічних породах відбувається ослаблення зв'язків і в першу чергу по площинах нашарувань, що призводить до значного прискорення зближення грунту з покрівлею, а отже, і до підвищення привантаження на привибійну частину пласта. У той же час при проході пружних хвиль по контактах пласта з покрівлею і грунтом напруження у вугільному пласті перерозподіляються нерівномірно, наслідком чого є підвищення тріщинуватості привибійної зони пласта, чим обумовлюється активізація процесів фільтрації газу і його десорбції в межах області впливу дії.

Таким чином, створюються умови для значного збільшення зони віджиму вугільного пласта в його крайній частині і переміщення опорного тиску вглиб масиву.

У зв'язку з цим вирішено задачу про напружений стан порід і вугільного пласта при дії на покрівлю і грунт динамічних навантажень, що змінюються за довільним законом. Задача вирішена з урахуванням неоднакових властивостей пласта і бічних порід при різних умовах на контактах пласт – вміщуючі бічні породи.