ДИНАМИКА ИЗМЕНЕНИЯ НАЧАЛЬНОЙ СКОРОСТИ ГАЗОВЫДЕЛЕНИЯ ПРИ ПЕРЕСЕЧЕНИИ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫМИ ВЫРАБОТКАМИ ТЕКТОНИЧЕСКИХ РАЗЛОМОВ

Скачать
Представлены данные экспериментальных исследований о влиянии тектонических разломов на изменение начальной скорости газовыделения при пересечении подготовительными выработками структурных нарушений на угольном месторождении.
Ключевые слова: газодинамическое районирование, начальная скорость газовыделения, динамическое проявление, горное давление,  тектонический разлом, угольный пласт, панель, блок, выработка.

Eremenko V.A., Eruslanov A.P., Prokhvatilov S.A.
INITIAL GAS EMISSION RATE DYNAMICS AT INTERSECTIONS OF ENTRIES AND FAULTS
The article describes the experimental research data on the effect exerted by faulting on the initial gas emission rate at intersections of entries and faults in a coal mine.
Key words: geodynamic zoning, initial gas emission rate, dynamic event, rock pressure, fault, coal bed, panel, block, mine roadway.


   
Еременко Виталий
Андреевич - доктор
технических наук,
ведущий научный
сотрудник ИПКОН
РАН,
eremenko@ngs.ru;
Ерусланов Александр
Петрович -
заместитель командира
Новокузнецкого
военизированного
горноспасательного
отряда филиала
«ВГСЧ»,
profnvgso@vgsch.ru;
Прохватилов Сергей
Анатольевич - помощник
командира
Новокузнецкого
военизированного
горноспасательного
отряда филиала
«ВГСЧ», profnvgso@
vgsch.ru

Наиболее опасной по проявлению аварий в Российской Федерации является горнодобывающая отрасль. На протяжении всего периода существования угольной промышленности возникают все новые опасные производственные факторы, связанные с развитием процессов угледобычи. В последние десятилетия в связи с интенсивной техногенной нагрузкой на геологическую

среду наблюдается усиление геодинамических процессов. При подземной разработке угольных месторождений в Кузбассе значительно возросло количество динамических и газодинамических проявлений — горные удары, обрушения с повышенным газовыделением, мгновенная просадка угленосной толщи и пр. В настоящее время необходимо продолжать детальное изучение

закономерностей формирования катастрофических явлений и разрабатывать меры борьбы с ними [1—5]. Также возникают сложности с идентификацией событий, например: авария, последствие горного удара или обрушения; взрыв метано — воздушной смеси в горных выработках следствие динамического проявления или наоборот, динамическое воздействие на массив было вызвано взрывом и т.п.

Происходящие в шахте динамические и газодинамические проявления требуют разработки технических решений для обеспечения эффективной и безопасной работы, материальных и трудовых затрат на предотвращение аварий при ведении горных работ в дальнейшем. В настоящее время недостаточно собрано и систематизировано исследовательской базы по определению закономерностей формирования зон концентрации напряжений, динамических и газодинамических явлений, сейсмической опасности горных предприятий и пр. [6, 7]. В результате имеем место большое количество аварий не только с неопределенными

причинами, но и классифицированными от типичных горных ударов, названных «Обрушениями» или «Внезапными отжимами…», до недоказанных «Сейсмических воздействий», вызвавших аварию в шахте и др.

 


Рис. 1. Изменение начальной скорости газовыделения при проходке вентиляционного
штрека 1-1-5-5 «бис» в районе разлома «Пилотный»



Рис. 2. Изменение начальной скорости газовыделения при проходке вентиляционного
штрека 1-1-5-5 в районе разлома «Встречный»





Рис. 3. Изменение начальной скорости газовыделения при проходке вентиляционного
штрека 1-1-5-5 в районе разлома «Пилотный» (а) и «Тальжинский» (б)



Рис. 4. Изменение начальной скорости газовыделения при проходке вентиляционного
штрека 1-1-5-5 в районе разлома «Широтный»



Рис. 5. Изменение начальной скорости газовыделения при проходке обрезного
конвейерного штрека 1-1-5-8 «бис» в районе разлома «Тальжинский»



Рис. 6. Изменение начальной скорости газовыделения при проходке обрезного
конвейерного штрека 1-1-5-8 «бис» в районе разлома «Широтный»






Рис. 10. Изменение начальной скорости газовыделения при проходке конвейерного
штрека 1-1-5-7 «бис» в районе разломов «Широтный» (а) и «Сейсмичный» (б)



 

 

 

На сегодняшний день существует несколько нерешенных задач в области геомеханики при разработке угольных шахтных полей: влияние на устойчивость горных выработок тектонических разломов; влияние тектонической структуры шахтного поля на газовыделение из угольных пластов; особенности проявления горного давления в зоне влияния тектонических разломов; исследование возможностей предсказывать аварийные риски на стадии проектирования горных работ с достаточной степенью точности.

Существующая нормативная база не учитывает в полной мере такой опасный производственный фактор, как существование тектонических разломов и влияние тектонической структуры шахтного поля на безопасность горных работ. Необходимость определения структуры шахтного поля путем геодинамического районирования указана в «Инструкции по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих угольные пласты, склонные к горным ударам» (РД 05-328-99) [8]. Однако, во-первых, в этом документе рассмотрен только вопрос предотвращения горных ударов и не затронуты другие аспекты проблемы, во-вторых,

положения этого документа выполняются, как правило, формально. Кроме того, многие положения документа на практике невыполнимы. Так, в приложении 4 п.11 указано, что «…расположение шахтных полей следует предусматривать в пределах

одного — двух тектонических блоков 4 ранга». Даже учитывая, что ранг блока в литературе трактуется по-разному, необходимо отметить, например — в пределах участка «Малиновский — Глубокий» (половина шахтного поля филиала ОАО «Южкузбассуголь» шахта «Алардинская») — восемь блоков, на шахте «Осинниковская » в пределах одной выемочной панели (3 выемочных участка) так же восемь блоков.

Согласно вышеуказанной «Инструкции…», «раскройка шахтных полей месторождения, выбор последовательности и порядка их отработки должны производиться с учетом результатов опережающего геодинамического районирования». Практически ни на одной из шахт это положение не выполняется из-за неконкретности норматива — применения слов «с учетом», «рекомендуется» и т.д. В «Инструкции по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах России» так же указано: «Инструкция не распространяется на применение анкерной крепи в специфических и особо сложных условиях, к которым относятся: массивы с высокими геодинамическими и тектоническими напряжениями…». Однако нет критериев, по которым массивы относятся к массивам с «высокими геодинамическими и тектоническими напряжениями», да и само понятие «высокие» неконкретно. Неконкретность вызвана как раз тем, что нет ответа на вопросы — как влияют тектонические разломы на условия отработки угольных месторождений. Закономерности же влияния тектонической структуры шахтных полей на особенности газовыделения так же не достаточно изучены и являются следствием малой исследованности тектоники шахтных полей.

Осиновское угольное месторождение разрабатывается в регионе современной тектонической активности недр — сейсмоактивной Алтае — Саянской складчатой области и характеризуется сложной глубинной тектоникой региона, современным формированием складчатых структур и тектоническими движениями [9, 10]. Физико-географические характеристики территории месторождения

обусловлены ее положением на стыке крупных региональных геологических систем — Кузнецкой Котловины, Кузнецкого Алатау и Горной Шории. Рельеф района расчлененный, с резко эрозионными формами, характерными для низкогорий с хорошо развитой гидросетью. Абсолютные отметки рельефа поверхности изменяются от 210 м в долинах рек и до 620 м на водоразделах. Характеристики рельефа, такие как резкая расчлененность, резкие границы ландшафтных оформлений по границам природных образований, линеаризованные формы строения долин и водоразделов, ступенчатый профиль речных долин, активное

развитие современных оползневых процессов в целом указывают на современные блоковые движения земной коры.

Угленосные отложения на Осиновском месторождении представлены Казанково-Маркинской и Ускатской свитами Кольчугинской серии. Отложения делятся на три продуктивные толщи — Елбанскую, Кандалепскую и Полкаштинскую. В стратиграфическом разрезе насчитывается до 30 пластов угля, из которых 20 имеют рабочую мощность. Уголь представлен ценными марками

Ж, ПЖ, КЖ, толщина пластометрического слоя до 36 мм. Вмещающие породы представляют чередование слоев алевролитов и аргиллитов, реже песчаников, с крепостью пород по шкале проф. М.М. Протодъяконова от 3 до 14. Угленосная

толща перекрыта юрскими отложениями.

Шахтное поле филиала ОАО «ОУК «Южкузбассуголь» «Шахта «Осинниковская» расположено в юго-западной части месторождения. Северо-западная часть шахтного поля приурочена к территории лесостепной зоны, принадлежащей Кузнецкой котловине, юго-восточная — к гористо-таежным отрогам Кузнецкого Алатау и Горной Шории. В пределах горного отвода шахты — 11 балансовых пластов мощностью 0,9-3,8. Размеры шахтного поля — 18 Ч 8,5 км. Шахтное поле условно поделено на 4 блока, в настоящее время отрабатывается один, 1-й.

Основной элемент складчатой тектоники недр представлен Щелканской синклиналью. Крылья Щелканской синклинали на всем протяжении осложняются рядом дополнительных складок и большим числом нарушений.

 


Номер: 9
Год: 2012
ISBN:
UDK:
DOI:
Авторы: Еременко В.А., Ерусланов А.П., Прохватилов С.А.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.