Прогноз формирования зон повышенного горного давления при отработке свиты удароопасных угольных пластов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.20, кандидат наук Квятковская, Екатерина Евгеньевна

• Квятковская, Екатерина Евгеньевна
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Квятковская, Екатерина Евгеньевна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОБЗОР И АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПРОГНОЗА И ПОСТРОЕНИЯ ЗОН ПОВЫШЕННОГО ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ

1.1 Характеристика и анализ зон повышенного горного давления

1.2 Анализ существующих методов определения параметров зон повышенного горного давления

1.3 Выводы по главе 1

ГЛАВА 2 КРИТЕРИЙ ПОСТРОЕНИЯ ГРАНИЦ ЗОН ПОВЫШЕННОГО ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ ВОРКУТИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

2.1 Общая характеристика Воркутинского месторождения

2.2 Применимость метода численного моделирования для условий Воркутинского месторождения

2.3 Анализ динамических явлений и разработка критерия построения зон повышенного горного давления для Воркутинского месторождения

2.4 Анализ сейсмической обстановки на шахте «Комсомольская» ОАО «Воркутауголь»

2.5 Выводы по главе 2

ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОСНОВНЫХ ГОРНОТЕХНИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ФОРМИРОВАНИЕ ЗОНЫ ПОВЫШЕННОГО ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ

3.1 Влияние ширины выработанного пространства на формирование зоны повышенного горного давления в краевой части пласта

3.2 Влияние ширины целика на формирование зоны повышенного горного давления

3.3 Расчет ширины зоны опорного давления

3.4 Влияние угла падения пласта на размеры и конфигурацию зоны повышенного горного давления

3.5 Взаимовлияние зон повышенного горного давления от целиков на смежных

пластах свиты

3.6 Влияние глубины отработки на размер и конфигурацию зоны повышенного горного давления в краевой части подрабатывающего пласта

3.7 Влияние мощности междупластья на размер и конфигурацию зоны повышенного горного давления в краевой части подрабатывающего пласта

3.8 Выводы по главе 3

ГЛАВА 4. ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПЛАНИРУЕМЫХ ВАРИАНТОВ ОТРАБОТКИ СВИТЫ ПЛАСТОВ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОГО ВЕДЕНИЯ ГОРНЫХ РАБОТ

4.1 Прогноз геомеханического состояния пластов Четвертый и Тройной шахты «Комсомольская»

4.2 Региональный прогноз геомеханического состояния пластов Четвертый и Тройной шахты «Комсомольская»

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

126

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Прогноз формирования зон повышенного горного давления при отработке свиты удароопасных угольных пластов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. На угольных месторождениях России отрабатываются свиты пластов. В ряде случаев зоны повышенного горного давления, построенные в соответствии с Инструкцией по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих угольные пласты, склонные к горным ударам РД 05-328-99, не отвечают безопасным условиям отработки пластов свиты. Связано это с тем, что на размеры и конфигурацию зон повышенного горного давления влияет ряд факторов, которые не учитываются в данном нормативном документе. Исходя из этого, разработка рекомендаций по безопасному ведению горных работ требует создания новых эффективных методов прогноза зон повышенного горного давления, формирующихся в процессе ведения очистных работ. В них должны учитываться главные влияющие факторы, а именно: большие площади очистных пространств горные работы на смежных пластах свиты, влияние целиков и краевых частей на смежных пластах свиты. Результаты шахтных исследований по изучению напряженного состояния окружающего массива отражают сочетание конкретных геологических и горнотехнических факторов, но их трудно перенести на другие горногеологические условия.

Поэтому наряду с развитием экспериментальных исследований остаются актуальными работы по использованию математических методов моделирования геомеханических процессов при отработке пластовых месторождений.

Значительный вклад в теорию и практику геомеханического обоснования безопасного ведения горных работ при отработке пластовых месторождений внесли такие ученые и специалисты, как С.Г. Авершин, И.В. Баклашов, Я.А. Бич, A.A. Борисов, Н.С. Булычёв, А.П. Господариков, В.П. Зубов, В.В. Зубков, Б.А. Картозия, О.В. Ковалев, A.A. Козырев, A.B. Леонтьев, Ю.М. Либерман, A.M. Линьков, И.М. Петухов, А.Г. Протосеня, Н.М. Проскуряков, В.В. Ржевский, А.Н. Ставрогин, С.Е. Чирков, А.Б. Фадеев и многие другие.

Принимая во внимание, что при планировании этапов ведения горных работ

в отрабатываемых блоках необходимо заблаговременно установить местоположение зон повышенного горного давления, следовательно, рассмотрение вопросов их прогнозирования является актуальной задачей для безопасной отработки свиты удароопасных угольных пластов.

Цель работы состоит в установлении геомеханически обоснованного критерия построения границ зон повышенного горного давления для условий отработки свиты угольных пластов Воркутинского месторождения.

Идея диссертационной работы. Для геомеханического обоснования проектов отработки пластов свиты границы зон повышенного горного давления следует устанавливать по критерию, полученному на основе анализа и обобщения данных о проявлении динамических явлений, для условий конкретного месторождения.

Основные задачи исследований:

- выполнил» анализ существующих методов математического моделирования напряженно — деформированного состояния массива горных пород около очистных выработок при отработке свиты угольных пластов и выбрать подходящий для условий Воркутинского месторождения;

- выполнить анализ динамических явлений, произошедших на шахтах ОАО «Воркутауголь»;

- установить критерий построения границ зон повышенного горного давления для условий Воркутинского месторождения;

- установить закономерности формирования зон повышенного горного давления от основных горнотехнических факторов и выявить их соответствие с Инструкцией по безопасному ведению горных работ ... РД 05-328-99;

- провести геомеханический анализ и разработать рекомендации для ряда планируемых вариантов отработки свиты угольных пластов на шахтах ОАО «Воркутауголь».

Методы исследований. Для решения поставленных задач использовались: результаты ранее выполненных исследований в области прогноза зон

повышенного горного давления для их анализа и сопоставления; данные шахтных экспериментов за изменением напряженного состояния породного массива; данные о динамических явлениях, произошедших на шахтах ОАО «Воркутауголь»; данные сейсмической активности при отработке угольных пластов; методы современной геомеханики для моделирования напряженного состояния массива горных пород около очистных выработок; достижения в современных вычислительных средствах, информатики и компьютерной графике для представления результатов исследований.

Научная новизна:

- установлен критерий построения границ зон повышенного горного давления, в которых возможно проявление динамических явлений, для условий отработки свиты угольных пластов Воркутинского месторождения;

- установлена степень влияния ряда основных горнотехнических факторов на формирование зон повышенного горного давления при отработке свиты угольных пластов, а в ряде случаев выявлено различие размеров зон повышенного горного давления от инструктивной методики.

Основные защищаемые положения:

1. Критический уровень вертикальных напряжений, определяющий границу зоны повышенного горного давления, в которой возможно проявление динамических явлений, на шахтах ОАО «Воркутауголь» составляет <ту/ уН=1,25.

2. Численными экспериментами установлены закономерности формирования зон повышенного горного давления в зависимости от основных горнотехнических факторов, в том числе: взаимного расположения очистных выработок в свите, продавливающего действия целиков и краевых частей на смежных пластах свиты, величины мощности междупластья и глубины ведения горных работ.

3. При геомеханическом обосновании проектов отработки свиты угольных пластов и расчете безопасных параметров межшахтных и межпанельных целиков построение границ зон повышенного горного давления на шахтах ОАО «Воркутауголь» следует вести по установленному критерию.

Практическая значимость работы.

1. Установлен критерий построения границ зон повышенного горного давления, позволяющий при перспективном планировании очистных работ проводить прогноз формирования зон повышенного горного давления для геомеханического обоснования планируемых вариантов отработки свиты угольных пластов на шахтах ОАО «Воркутауголь». Для других угольных месторождений такой прогноз может быть осуществлен только после установления критерия построения границ зон повышенного горного давления для условий конкретного месторождения.

2. Установлены закономерности формирования зон повышенного горного давления от основных горнотехнических факторов, позволяющие, для ряда типовых вариантов отработки пластов в свите, определять размеры и конфигурацию зон повышенного горного давления.

Реализация результатов работы. Установленный в процессе выполнения диссертационного исследования критерий построения границ зон повышенного горного давления был использован при геомеханическом анализе планируемых вариантов отработки свиты угольных пластов и установлении безопасных параметров межшахтных и межпанельных целиков на шахтах «Комсомольская», «Северная» и «Воркутинская» ОАО «Воркутауголь».

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается значительным объемом проанализированной и обобщенной информации о динамических явлениях, произошедших на шахтах ОАО «Воркутауголь»; применением современных методов математического моделирования и их сопоставление с данными шахтных наблюдений; высокой сходимостью данных сейсмической активности с результатами расчета; безопасной отработкой выемочных блоков на шахтах ОАО «Воркутауголь» в соответствии с предложенными рекомендациями; экспертной оценкой специалистов ОАО «Воркутауголь».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на международных и российских научно-технических конференциях, симпозиумах и заседаниях, в том числе: Научном симпозиуме «Неделя горняка» (МГГУ, г. Москва, 2014 г.); ХЬХН научно-практической конференции в Краковской горнометаллургической академии (Краков, Польша, 2011, 2012 г.), где научные разработки были отмечены сертификатами и дипломами; международном симпозиуме горняков «День горняка и металлурга» (Фрайберг, 2013 г.); заседаниях Научного центра геомеханики и проблем горного производства Горного университета.

Личный вклад автора заключается в постановке цели и задач исследования; анализе существующих методов математического моделирования; анализе и обобщении шахтных экспериментов и их сопоставлении с данными расчетов, установлении параметров граничных условий, подтверждающих правомерность использования выбранного метода расчета для условий Воркутинского месторождения; сборе и анализе фактического материала о динамических явлениях на шахтах ОАО «Воркутауголь»; оценке напряженного состояния массива горных пород на момент возникновения динамического явления и установлении критерия, определяющего границу зоны повышенного горного давления для Воркутинского месторождения; моделировании влияния основных горнотехнических факторов на формирование зоны повышенного горного давления; геомеханическом анализе и разработке рекомендаций для планируемых к отработке участков шахт ОАО «Воркутауголь»; анализе результатов исследований и формулировке выводов.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 научных работ в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения общим объемом 136 страница машинописного текста, содержит 87 рисунков и 13 таблиц, а также список литературы из 94 источников.

В первой главе проведен обзор и анализ существующих методов прогноза и построения зон повышенного горного давления, и поставлены задачи дальнейшего исследования.

Во второй главе приводится анализ динамических явлений, произошедших на шахтах ОАО «Воркутауголь», и серия расчетов напряженного состояния для конкретных ситуаций отработки угольных пластов, при которых произошли динамические явления. По результатам анализа установлен критерий построения границ зон повышенного горного давления, который подтверждается сопоставлением с данными сейсмических наблюдений.

В третьей главе представлены закономерности формирования зоны повышенного горного давления от основных горнотехнических факторов. Приводится сопоставление расчетных и инструктивных размеров зон повышенного горного давления.

В четвертой главе представлены результаты геомеханического анализа планируемых вариантов отработки свиты пластов и рекомендации по ведению горных работ в ряде выемочных блоках на шахтах ОАО «Воркутауголь».

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю д.т.н. В.В. Зубкову, а также сотрудникам Научного центра геомеханики и проблем горного производства Горного университета за ценные советы и полезные замечания.

ГЛАВА 1 ОБЗОР И АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПРОГНОЗА И ПОСТРОЕНИЯ ЗОН ПОВЫШЕННОГО ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ

1.1 Характеристика и анализ зон повышенного горного давления

При разработке угольного пласта вес пород, залегающих в его кровле над выработанным пространством и не получивших опоры на почве выработки, перераспределяется на краевые части нетронутого пласта или целики, пигружая их. Эта пригрузка формирует зоны опорного давления [92]. А часть зоны опорного давления, в которой возможно проявление динамических явлений, согласно [25,33] принято называть зона повышенного горного давления (зона ПГД). В дальнейшем изложении под термином «зона опасная по проявлению динамических явлений» будем считать, что это зона ПГД.

Следует отметить, что наличие зон ПГД не является обязательным условием для негативного проявления горного давления в выработках, пересекающих эти зоны. Но вероятность такого проявления повышается. Исходя из классификации [74] зоны ПГД являются наиболее опасными. Производственный опыт указывает порождение зонами ПГД серьезных газодинамических явлений [23]. Это горные удары, внезапные выбросы угля и газа, разрушение механизированных крепей, завалы лав, повышенное газовыделение. При ведении горных работ в зонах ПГД зонах значительно ухудшается состояние горных выработок. Это приводит к масштабным обвалам горного массива, ломает проходческое оборудование, разрушает проектные сечения выработок. Тем самым нарушается нормальный режим работы предприятия, повышается стоимость добычи полезного ископаемого и подвергаются опасности занятые в шахте люди [17,52,63,71,88].

Например, анализ выбросов происшедших на особо выбросоопасном пласте Ь8 Прасковиевский (Донецко - Макеевский район) показал, что частота и плотность выбросов в зонах повышенной концентрации напряжений возрастает более чем в 3 раза по сравнению с другими участками [63]. Установлено, что длительное действие повышенных нагрузок в зонах ПГД приводит к образованию

и росту трещин, в пласте появляются аномальные участки с резко отличающимися деформационными свойствами. После прекращения действия повышенного горного давления эти аномалии сохраняются и продолжают оставаться опасными [49,63].

Подтверждая актуальность прогнозирования зон ПГД для многих горнопромышленных районов мира при разработке угольных месторождений необходимо отметить ряд причин.

В настоящее время, много угольных шахт разрабатывают свиты пологих, наклонных и крутопадающих пластов, опасных по внезапным выбросам угля, породы, газа и горным ударам. А целики и краевые части, оставленных на соседних пластах, ведут к значительному росту количества зон ПГД, а также их взаимному перекрытию [9,10,13,15,65]. Это доказывается анализом множества случаев прохождения очистными забоями этих зон. Исследованиями, проведенными в нижележащем пласте при пересечении очистными работами зон ПГД, образованных от верхнего пласта, выявлено заметное влияние вышележащего пласта на нижний пласт в виде деформации пласта и нарушения сплошности его кровли, а также наличие в нижележащей лаве множества техногенных трещин и нарушений залегания угольного пласта и пород в виде взбросов, сбросов и грабенов. Все это результат действия зоны ПГД от верхнего пласта. По данным геологической службы шахты установлено, что приближение лавы нижнего пласта к зоне ПГД от краевой части верхнего пласта сопровождается резким возрастанием вывалов в призабойном пространстве [90].

Из-за сложных горно-геологических условий и для охраны различного рода объектов оставляют угольные целики, которые, находясь предельно-напряженном состоянии, являются концентраторами напряжений и создают в окружающем массиве и на соседних пластах зоны ПГД. По исследованиям ВНИМИ и УкрНИМИ [71,78] установлено, что целики с недостаточно большими размерами могут быть потенциально опасными по проявлению горных ударов [91]. При выемке целиков на удароопасных пластах зафиксирован ряд проявлений горных

ударов на шахтах Донецкого (в Украине) и Кизеловского (в Российской Федерации) каменноугольных бассейнов [41,70].

На многих угольных месторождениях усложняются условия отработки в связи с возрастающей глубиной разработки месторождений и переходом на более сложные и часто изменяющиеся горно-геологические и горнотехнические условия. Рост глубины разработки, большие площади выработанных пространств в сочетании с влиянием многократной под- и надработкой пластов приводит к появлению большого количества зон ПГД, увеличивает их размер, усиливает вредное влияние горного и газового давления на всю технологию горного производства. В настоящее время, средняя глубина отработки превысила 700 м, а многие шахты разрабатывают пласты на глубинах, превышающих 1000 м [23,87]. В связи с этим количество шахт, опасных по внезапным выбросам возросло в 3,5 раза, а опасных по горным ударам - в 10 раз [87].

Изменение напряженного состояния массива в зонах ПГД отрицательно сказывается на безопасности ведения горных работ, сложнее становится управлять горным давлением в очистных и подготовительных выработках [63]. Это обеспечивает угрозу для жизни людей и нарушает нормальное ведение горных работ. Анализ производственного травматизма показал, что большинство несчастных случаев (примерно 70% из всех) происходит при переходе зон ПГД очистными забоями. Так на шахте «Юр-Шор» Воркутинского месторождения при отработке свиты угольных пластов, опасных по горным ударам и внезапным выбросам, при переходе зон ПГД сложной формы от вышележащих пластов Тройной и Четвертый в 1984-1989 гг. произошел 21 случай травматизма из 29. А на шахте «Юнь-Яга» данного месторождения, когда лава пласта nil находилась в зоне повышенного горного давления от краевой части вышележащего пласта п14, анализ производственного травматизма шахты показал, что в лаве произошло 9 случаев производственного травматизма, из них 7 — в зоне ПГД [93].

Необходимо сказать, что в зонах ПГД себестоимость угля увеличивается в 1,2-5 раз, а скорость продвигания очистных забоев уменьшается в 1,5 — 5 раз

[63]. Затраты на ремонт подготовительных выработок, расположенных в зонах повышенного горного давления, в 2-2,5 раза и более превышают соответствующие показатели для подготовительных выработок, поддерживаемых в нетронутом массиве. При этом потери добычи достигают 20-25% и более, повышается зольность угля [80,91]. Исследование по сопоставлению влияния глубины разработки на стоимость поддержания выработок и величину зоны опорного давления показало, что они возрастают с глубиной примерно в одинаковой степени. При увеличении глубины ведения горных работ от 300 м до 900 м различие в их значениях не превысило 10-12%. Это позволяет утверждать, что стоимость поддержания выемочных выработок при прочих равных условиях обусловлено величиной опорного давления [94].

Отмечая еще раз важность определения зон повышенного горного давления хочется подчеркнуть, что ответственность за надлежащее и своевременное выполнение мероприятий при переходе зоны повышенного горного давления несут такие службы, как служба прогноза и борьбы с горными ударами, служба по технике безопасности, отдел главного маркшейдера, служба главного технолога, заместитель директора по производству, начальник выемочного участка. А «Книга указаний и уведомлений маркшейдерской службы» является юридическим документом, который лежит в основе рассмотрения причин и виновных аварий, связанных с переходом зоны повышенного горного давления [21].

Из всего вышеизложенного можно сделать вывод, что для эффективной и безопасной отработки угольных пластов, склонным к горным ударам и выбросам, большое практическое значение имеет надежное и достоверное определение параметров зон повышенного горного давления при планировании и ведении горных работ. Для этого требуются эффективные методы прогноза напряженного состояния горного массива, которые должны учитывать геомеханическую обстановку, формирующуюся в зонах влияния очистных работ. Это позволит обосновано выбирать группирование пластов в свите и не поместить наиболее

ответственные выработки в зоны ПГД, своевременно предотвращать опасные проявления горного давления, выбирая оптимальный порядок применения комплекса мер борьбы с динамическими явлениями, повысить безопасность ведения горных работ и минимизировать затраты на проведение и эксплуатацию горных выработок при разработке удароопасных и выбросоопасных пластов [35,36,52,53,63,65,68,94]. Стоит отметить тот факт, что одними из главных задач маркшейдерской службы являются оконтуривание зон ПГД на планах горных работ и разработка мер безопасного ведения горных работ в них. На решение этих задач традиционными методами на глубоких шахтах уходит до 30-40% рабочего времени маркшейдеров. Поэтому автоматизация расчетов напряженного состояния горного массива в зонах влияния очистных работ и оконтуривание зон ПГД является достаточно актуальной задачей [15].

Поэтому проведем обзор существующих методов определения зон повышенного горного давления.

1.2 Анализ существующих методов определения параметров зон повышенного горного давления

В начале 50-х годов под руководством И.М. Петухова была сформулирована проблема горных ударов и намечены пути ее решения [71]. На первом этапе (около десяти лет) были выполнены широкомасштабные инструментальные наблюдения в удароопасных шахтах. Разработанные в этот период методы и приборы использовались для установления особенностей деформирования угольных пластов, образования зон опорного давления и разгрузки, в том числе зон предельного состояния в краевых частях пластов. Результаты этих исследований позволили сформулировать «рабочую гипотезу» о природе и механизме возникновения горных ударов. В начале 60-х годов начались исследования на моделях из эквивалентных и оптически активных материалах. Результаты этих исследований позволили уточнить представления о сдвижении горных пород, образовании зон опорного давления и разгрузки около

очистных выработок.

Изучение сдвижения, деформирования и перераспределения напряжений в массиве горных пород и деформирования горных пород под влиянием очистных работ на моделях из эквивалентных материалов, на моделях из оптически активных материалов и непосредственно в натурных условиях проводились С.Г. Авершиным, А.Г. Акимовым, К.А. Ардашевым, Я.А. Бичом, Ф.Н. Воскобоевым, В.Т. Глушко, В.Н. Земесовым, A.A. Орловым, И.М. Петуховым, С.Е. Чирковым, И.А. Фельдманом, В.М. Шиком В.Д. Слесаревым, A.A. Борисовым, Н.П. Бажиным, Ю.И. Бурчаковым, В.И. Дорошенко, В.П. Зубовым, A.M. Илыптейном, Г.Н. Кузнецовым, С.Н. Комиссаровым, С.А. Летовым, И.А. Петуховым, В.В. Ржевским, И.А. Турчаниновым, И.Л. Черняком, В.И. Барановским, С.Т. Кузнецовым, А.П. Федотовым, И.А. Фельдманом, М.Ф. Шклярским, В.М. Барковским, Г.А. Иевлевым, Г.А. Крупенниковым, H.A. Филатовым, А.Т. Карманским, Ю.М. Карташовым, Е.В. Лодусом, А.Н. Ставрогиным, Б.Г. Тарасовым, С.Е. Чирковым и другими [1,22,51,70,82].

Их исследования охватывали следующие направления: изучение и анализ геологических и горнотехнических условий возникновения горных ударов; изучение деформаций и сдвижения горных пород; изучение механических свойств горных пород и угля на образцах; натурные испытания угольных пластов под давлением; изучение проявлений горного давления геофизическими методами; относительная оценка напряженности угольного пласта; моделирование горных ударов, условий и процессов их вызывающих; аналитические исследования напряженно-деформированного состояния массива горных пород в области влияния горной выработки; создание мер борьбы с горными ударами; проведение экспериментальных работ в шахтных условиях [71].

Для проведения этих исследований был разработан широкий спектр новых методов и приборов. В частности разработаны: метод наблюдения за сдвижением горных пород и угля при помощи глубинных реперов, позволяющий отслеживать

изменения их напряженного состояния; реостатные и импульсные датчики для дистанционного и автоматического измерения сдвижений пород; скважинные деформометры; метод натурных испытаний угольных пластов при помощи давильных устройств; методы относительного напряженного состояния краевой части пласта путем регистрации процессов и явлений, протекающих при бурении (сейсмоакустическая активность, выход штыба и его крупность), по изменению электрического сопротивления, за счет вдавливания штампа в забой и стенки скважины; давильные установки с автоматической регистрацией электропроводности, пористости и проницаемости образцов горных пород в условиях объемного напряженного состояния и др. [71].

Описанные комплексные исследования горных ударов, разработка и внедрение мер борьбы выполнялись совместно с научно-исследовательскими институтами СССР в сотрудничестве с комбинатами Кизелуголь, Приморскуголь, Воркутауголь, Киргизуголь, Кузбассуголь, Грузуголь, рудоуправлением Таджикуголь, институтами ВНИМИ, ПермНИУИ, Уралгипрошахт, ПечорНИУИ, ВостНИИ, Грузгипрошахт, Дальгипрошахт, Пермгипрогормаш, а также Пермским, Печорским, и Приморским округами Госгортехнадзора страны.

Таким образом, за последние 50 лет накоплен и обобщен обширный фактический материал, решены теоретические и практические задачи. Широкомасштабные комплексные исследования позволили разработать теорию горных ударов, внедрить ряд эффективных способов и средств прогноза и борьбы с горными ударами на шахтах [73,77,79,85]. В связи с этим число динамических явлений на шахтах сократилось. Несмотря на достигнутые успехи, в настоящее время, еще наблюдаются случаи горных ударов, в том числе с тяжелыми последствиями, не полностью закончено внедрение комплекса мер по предотвращению и прогнозу горных ударов на шахтах, и опасность их проявления остается [79].

Рассмотрим основные методы определения зон, опасных по проявлению динамических явлений, существующие к моменту настоящих исследований.

Например, экспериментальный метод позволяет наиболее достоверно оценить напряжения в зоне ПГД. При этом определяются ориентировочные величины, характеризующие напряженное состояние в пласте, а не абсолютные значения. Реализация этого метода выполняется различными способами: по выходу буровой мелочи, по сейсмоакустической активности, по величине начальной скорости газовыделения и др. Применяются также другие методы, которые косвенно связаны с уровнем горного давления. Например, подсчитывают удельную площадь обрушений в очистном забое, производят мониторинг давления в гидростойках механизированных крепей и т.п. Степень надежности оценки параметров зоны ПГД повышается при комбинировании или дублировании способов. [21,63].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Квятковская, Екатерина Евгеньевна, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Авершин, С.Г. Сдвижение горных пород под влиянием горных разработок/С.Г. Авершин. - М.: Углетехиздат, 1947. - 245 с.

2. Амусин, Б.З. Метод конечных элементов при решении задач горной геомеханики/Б.З. Амусин, А.Б. Фадеев. -М.: Недра, 1975. - 144 с.

3. Андрейко, С.С. Контроль напряженного состояния подработанного соляного массива/С.С. Андрейко, О.В. Иванов, В.Н. Токсаров // ГИАБ. —2007. — № 4. — С. 329-333.

4. Андрейко, С.С. Механизм формирования зон, опасных по газодинамическим явлениям, в породах I калийного горизонта на шахтном поле рудника 1 РУ РУП «ПО «Беларуськалий»/С.С. Андрейко, О.В. Иванов, H.A. Саламатина (H.A. Литвиновская), С.П. Береснев // Горное эхо. Вестник Горного института. - Пермь: ГИ УрО РАН. - 20июне - № 3(25). - С. 25-30.

5. Баклашов, И.В. Механика горных пород/И.В. Баклашов, Б.А. Картозия. - М.: Недра, 1975.-410 с.

6. Белов, В.А. Прогноз состояния и поддержание подготовительных выработок в зонах влияния целиков и краевых частей угольных пластов: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 25.00.22 /Белов Владимир Адольфович. - Екатеринбург, 20июне - 20 с.

7. Булычев, Н. С. Механика подземных сооружений/Н.С. Булычев. - М.: Недра, 1982.-270 с.

8. Вайсман, A.M. О горном давлении при совместной разработке двух сближенных горизонтальных пластов/А.М. Вайсман, Э.Г. Соснин, A.A. Змеева // Проблемы механики горных пород. - Алма-Ата: Наука. - 1966. - С. 18-23.

9. Гребенкин, С.С. Подземная разработка пластовых месторождений с крутым (крутонаклонным) залеганием пластов: учеб. пособие/С.С. Гребенкин, В.В. Мельник, В.И. Бондаренко и др.; под общ. ред. С.С. Гребенкина и В.В. Мельника. - Донецк: ВИК, 20декабре - 819 с.

10. Гребенкин, С.С. Прогрессивные технологии подземной отработки запасов месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанных пространств: учеб. пособие/С.С. Гребенкин, В.В. Мельник, В.И. Бондаренко и др.; под общ. ред. С.С. Гребенкина и В.В. Мельника. - Донецк: ВПК, 2013. - 751 с.

11. Грицко, Г.И. Горное давление при групповой разработке пластов/Г.И. Грицко, В.А. Шалауров. - Новосибирск: Наука, 1978. - 94 с.

12. Грицко, Г.И. Экспериментально-аналитический метод определения напряжений в массиве горных пород/Г.И. Грицко, Б.В. Власенко. -Новосибирск: Сибирское отд. Наука, 1976. - 190 с.

13. Грищенков, H.H. Многокритериальный подход к построению зон опорного давления/Н. Н. Грищенков //Проблеми прського тиску: 36. наук, праць. -Донецк.-2001.-№5.-С. 133-140.

14. Грищенков, H.H. Оконтуривание зон опорного давления по результирующим напряжениям/Н. Н. Грищенков //Известия Донецкого горного института: Всеукраинский научно-технический журнал горного профиля. - Донецк: ДонГТУ,- 1999.-№ 1.-С. 50-53.

15.Грищенков, H.H. Прогнозирование главных напряжений и деформаций массива горных пород в зонах влияния очистных работ/Н.Н. Грищенков, А.Н. Грищенков // Проблеми прничого тиску: Зб1рник наукових праць. - Донецк: ДонГТУ. - 2000. - № 4. - С.135-143.

16.Грищенков, H.H. Прогноз напряженного состояния массива горных пород в зонах межлавных целиков/Н.Н. Грищенков, В.И. Черняев // Проблемы горного давления: Сб. науч. тр. - Донецк. — 1999. — № 2. - С.71-77.

17.Грищенков, H.H. Расчет и построение зон повышенного горного давления при многократной подработке и надработке угольных пластов/Н.Н. Грищенков, В.И. Черняев // Горно-металлургические проблемы Донбасса: Сб. науч. тр. -Донецк: ДонГТУ. - 1995. - № 1. - С.80-90.

18. Грищенков, H.H. Уточненная модель построения зон повышенного горного давления/Н. Н. Грищенков // Проблемы горного давления: Сб. науч. тр. — Донецк: ДонГТУ. - 1999. - № 3. - С. 122-129.

19. Деструкция земной коры и процессы самоорганизации в области сильного техногенного воздействия/В.Н. Опарин, А.Д. Сашурин, A.B. Леонтьев и др. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 20декабре - 632 с.

20. Ефремов, И.А. Моделирование необратимых сдвижений в окрестности зоны повышенного горного давления/И.А. Ефремов, И.В. Назимко // Разработка рудных месторождений . - Донецьк. - 2011. - вып. 94. - С. 143-145.

21.Ефремов, И.А. Расчет параметров зон повышенного горного давления в пределах действующего выемочного участка/ И.А. Ефремов // Проблеми Прського Тиску. Зб1рник наукових праць ДонНТУ. - Донецьк. - 2009. - № 17. -С. 156-188.

22. Защитные пласты/И.М. Петухов, A.M. Линьков, И.А. Фельдман и др. — Л.: Недра, 1972. - 424 с.

23. Зборщик, М.П. Компьютерное моделирование геомеханических параметров отработки свит угольных пластов/М.П. Зборщик, H.H. Грищенков // Сб. научн. трудов НГА Украины. - 1999. - № 7. - С. 3-7.

24. Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике/О. Зенкевич. - М.: Мир, 1975.-541 с.

25. Зубков В.В. Разработка метода расчета границ защищенных зон при отработке свиты пластов: дис. ... канд. техн. наук: 01.02.07/Зубков Виктор Васильевич. — Л.: ВНИМИ, 1977.-180 с.

26. Зубков, В.В. К вопросу об опорном давлении, вызванном влиянием очистных выработок на смежных угольных пластах/В.В. Зубков. - Л.: ВНИМИ. - 1976. -сб. 99.-С. 144-147.

27. Зубков, В.В. Напряженное состояние массива горных пород около очистных выработок произвольной формы в плане/В .В. Зубков, И.А. Зубкова, A.M. Линьков, И.М. Петухов, B.C. Сидоров // ФТПРПИ. - 1982. - №5. - С. 3-8.

28. Зубков, В.В. О расчете защищенных зон при отработке сближенных пластов/В .В. Зубков, И. А. Зубкова // Управление горным давлением и борьба с горными ударами. - Л.: ВНИМИ. - 1980. - С. 99-101.

29. Зубков, В.В. Оценка и прогноз геомеханического состояния горного массива/В.В. Зубков, И.А. Зубкова, B.C. Сидоров // Уголь. - 1994. - № 7. - С. 31-34.

30. Зубков, В.В. Программа расчета напряженного состояния горных пород около очистных выработок при отработке свиты пластов (SUIT2D). РосАПО, Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 960011 от 10.01.1996.

31. Зубков, В.В. Расчет защищенных зон при взаимном влиянии очистных выработок/В.В. Зубков. - Л.: ВНИМИ. - 1975. - сб. 95. - С. 169-171.

32. Зубков, В.В., Зубкова, И.А. Программа расчета напряженного состояния горных пород около очистных выработок произвольной формы в плане (SUIT3D). РосАПО, Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №960012 от 10.01.1996.

33. Зубкова, И.А. Разработка метода расчета зон повышенного горного давления на основе решения пространственной задачи о распределении напряжений около очистных выработок: дис. ... канд. техн. наук: 01.02.07/Зубкова Ирина Александровна. - Л.: ВНИМИ, 1983.-182 с.

34. Зубов, В.П. Особенности управления горным давлением в лавах на больших глубинах разработки/В .П. Зубов. - Л.: Изд-во ЛГИ им. Плеханова, 1990. — 224 с.

35. Ильяшов М.А. Оценка изменения выбросоопасности угольных пластов в зонах повышенного горного давления: дис. ... канд. техн. наук: 05.15.02/Ильяшов Михаил Александрович. — Л.: ВНИМИ, 1983. - 150 с.

36. Ильяшов, М.А. Эффективная и безопасная разработка угольных пластов, склонных к газодинамическим явлениям, в зонах повышенного горного

давления: автореф. дие. ... д-ра техн. наук: 05.15.02/Ильяшов Михаил Александрович. - Днепропетровск, 2000. - 35 с.

37. Инструкция по безопасному ведению горных работ на рудных и нерудных месторождениях (объектах строительства подземных сооружений), склонных к горным ударам/Я. А. Бич, А.П. Запрягаев, Зубков В.В. и др. - Л.: В НИМИ, 1989.-58 с.

38. Инструкция по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих угольные пласты, склонные к горным ударам РД 05-328-99, [утв. Постановлением Госгортехнадзора РФ от 29.11.1999 N 87]. — М., 2004. — 96 с.

39. Инструкция по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих пласты, опасные по горным ударам (к § 117 "Правил безопасности в угольных и сланцевых шахтах"), [утв. Госгортехнадзором СССР от 04.02.1976]. - Л.: ВНИМИ, 1976. - 54 с.

40. Инструкция по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих пласты, склонные к горным ударам (к § 117 "Правил безопасности в угольных и сланцевых шахтах"), [утв. Госгортехнадзором СССР от 24.марте 1981]. - Л.: ВНИМИ, 1981.-119 с.

41. Каталог горных ударов на угольных шахтах (1981 - 1989 гг.). - Л., 1990. - 78с.

42. Каталог горных ударов на шахтах СССР (1965 - 1972 гг.). - Л., 1973.-183 с.

43. Каталог горных ударов на шахтах СССР (1973 - 1980 гг.). - Л., 1981.-81 с.

44. Квятковская, Е.Е. Влияние мощности междупластья на формирование зон ПГД/В.В. Зубков, Е.Е. Квятковская // ГИАБ. - 2013. - №6. - С. 18-22.

45. Квятковская, Е.Е. Критерий построения опасных зон для Воркутинского месторождения/Е.Е. Квятковская, П.В. Мартыненко // ГИАБ - 2014. — №4. — С. 398-402.

46. Квятковская, Е.Е. О построении зон повышенного горного давления при анализе проектов отработки свиты угольных пластов/В .В. Зубков, И. А.

Зубкова, Е.Е. Квятковская // Маркшейдерский вестник. - 2013. - №1. — С. 6063.

47. Квятковская, Е.Е. О расчете межшахтных целиков/Е.Е. Квятковская // Маркшейдерский вестник. - 2013. - №2. - С. 44-46.

48. Квятковская, Е.Е. Формирование зон повышенного горного давления при отработке многопластовых свит/В .В. Зубков, Е.Е. Квятковская // Маркшейдерский вестник. - 2013. -№3. - С. 61-62.

49. Коршунов, Г.И. Выбор последовательности разработки сближенных угольных пластов в свитах на шахтах ОАО «СУЭК-Кузбасс»/Г.И. Коршунов, А.И. Пальцев, Н.В Кротов, Ф.П.Ивченко, P.C. Истомин // ГИАБ. - 2011. - № 5. - С. 24-28.

50. Крауч, С. Методы граничных элементов в механике твердого тела/С. Крауч, А. Старфилд. - М.: Мир, 1987. - 328 с.

51. Кузнецов, В.П. Борьба с горными ударами на шахтах Воркутинского месторождения/В.П. Кузнецов, A.B. Орешкин, И.М. Петухов, П.А. Рейпольский, И.А. Фельдман. - Сыктывкар: Коми книж. изд-во, 1984. — 120 с.

52. Литвиновская, H.A. Прогнозирование и предотвращение газодинамических явлений из почвы при проходке подготовительных горных выработок в подработанном массиве соляных пород: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 25.00.20/Литвиновская Наталья Александровна. - Пермь, 2011. - 17 с.

53. Мелешко, A.B. Методика расчета напряженно-деформированного состояния неоднородного слоистого массива при отработке пологих угольных пластов: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 25.00.20/Мелешко Андрей Викторович. -Санкт-Петербург, 20декабре — 22 с.

54. Методические указания по использованию программ для расчета и графического построения напряжений в массиве горных пород около выработок/В.А. Белослудцев, В.В. Зубков, И.А. Зубкова, A.M. Линьков и др. — Л.: ВНИМИ, 1981. - 52 с.

55. Методические указания по расчету напряжений в зонах влияния очистных выработок/В.В. Зубков, И.А. Зубкова, Н.В. Кротов и др. - JL: ВНИМИ, 1989. -56 с.

56. Методические указания по расчету напряжений и экспериментальной оценке газодинамического состояния пластов угля в зонах ПГД/В.В. Зубков, И.А. Зубкова, М.А. Ильяшов и др. - Л.: ВНИМИ, 1983. - 22 с.

57. Методы и средства решения задач горной геомеханики/Г.Н. Кузнецов, К.А. Ардашев, Н.А. Филатов и др. - М.: Недра, 1987. - 248 с.

58. На основе геодинамического районирования провести оценку влияния природных и техногенных факторов, определяющих условия безопасной отработки мульдовой части Воркутского месторождения, с разработкой предложений для формирования концепции: отчет о НИР/Л. М. Гусельников, И. П. Бочаров. - Воркута: Институт «ПечорНИИпроект», 2000. — 58 с.

59. Назимко И.В. Роль зон повышенного горного давления с точки зрения устойчивости работы выемочного участка // Вюник КТУ. - Донецк. - № 27. — 2011.-С. 149-153.

бО.Олейник, К.В. Компьютерные технологии в моделировании отработки угольных пластов на глубоких горизонтах шахт ОАО «Воркутауголь» ЗАО «Северсталь - ресурс»/К.В. Олейник, А.С. Пугач // ГИАБ. - 20декабре — №5. — С. 402-410.

61. Оловянный, А.Г. Механика горных пород. Моделирование разрушений. — СПб, 20декабре - 280 с.

62. Оловянный, А.Г. Некоторые задачи механики массивов горных пород/А.Г. Оловянный. - СПб.: ВНИМИ, 20марте - 234 с.

63. Оценка выбросоопасности угольных пластов в зонах повышенного горного давления/И. М. Петухов, П. К. Беляков, В.В. Зубков и др. - М., 1987. - 35 с.

64. Павлова, Л.Д. Анализ и обоснование применения численных методов для моделирования геомеханических процессов в углепородном массиве при неравномерном движении очистного забоя/Л.Д. Павлова, Е.С. Корнев //

Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых: сб. науч. статей. - Новокузнецк. - 2007. - С. 85-88.

65. Павлова, Л.Д. Оценка влияния угольных целиков на распределение параметров напряженно - деформированного состояния углепородного массива при отработке свиты угольных пластов/Л.Д. Павлова // ГИАБ. - 2005. -№ 11.-С. 40-44.

66. Павлова, Л.Д. Расчет параметров опорного давления в угольном пласте/Л.Д. Павлова // ГИАБ. - 20июне - № 5. - С. 57-60.

67. Павлова, Л.Д. Формирование зон разгрузки, повышенного горного давления и разрушения подработанных пород кровли при отработке свиты угольных пластов/Л.Д. Павлова, В.Н. Фрянов // Известия Томского политехнического университета. - 2005. - № 3. - С. 43-46.

68. Пальцев, А.И. Управление горным давлением при интенсивной отработке свиты угольных пластов на шахтах ОАО «СУЭК-КУЗБАСС»: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 25.00.20/Пальцев Анатолий Иванович. - Санкт-Петербург, 2011.-19 с.

69. Перспективные геомеханические схемы регионального управления выбросо- и удароопасным состоянием массива при разработке свит угольных пластов. (Методические положения)/А.А. Гребенщиков, А.Е. Жуков, В.В. Зубков., И.А. Зубкова и др. - Л.: ВНИМИ, 1989. - 28 с.

70. Петухов, И.М. Горные удары на угольных шахтах/И.М. Петухов. - М.: Недра. -1972.-221 с.

71. Петухов, И.М. Горные удары на угольных шахтах/И.М. Петухов. — СПб., 2004. -238 с.

72. Петухов, И.М. Механика горных ударов и выбросов/И.М. Петухов, A.M. Линьков. - М.: Недра, 1983. - 279 с.

73. Петухов, И.М. Теоретические концепции возникновения динамических явлений/И.М. Петухов // Уголь. - 1994. - № 7. - С. 6-8.

74. Правила технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт. - М.: Недра, 1976.-288с.

75. Прогнозирование и расчет проявлений горного давления/Г.И. Грицко, Б.В. Власенко, Г.Е. Посохов и др. - Новосибирск: Наука, 1980. - 159 с.

76. Проект «Методических указаний по планированию развития и ведения горных работ в особо сложных условиях шахт Воркутинского месторождения»: отчет о НИР/Л.М. Гусельников, Е.В. Белич, A.A. Подосенов и др. — Воркута: Институт «ПечорНИИпроект», 2005. - 33 с.

77. Расчет и экспериментальная оценка напряжений в целиках и краевых частях пласта угля. Методические указания/А.М.Линьков, B.C. Сидоров, В.В. Зубков и др. - Л: ВНИМИ, 1973. - 130 с.

78. Расчет и экспериментальная оценка напряжений в целиках и краевых частях пласта угля: методические указания. Л.: ВНИМИ, 1973. - 130 с.

79. Расчетные методы в механике горных ударов и выбросов. Справочное пособие/И.М. Петухов, A.M. Линьков, B.C. Сидоров, В.В. Зубков и др. — М.: Недра, 1992.-256 с.

80. Рогачков, A.B. Обоснование способов обеспечения устойчивости подготовительных выработок в зонах повышенного горного давления при разработке сближенных пластов: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 25.00.22/Рогачков Антон Владимирович. - Санкт-Петербург, 2010. - 21 с.

81. Соловьев, Г. И. О механизме проявления горного давления на контуре подготовительных выработок глубоких шахт/Г. И. Соловьев, Ю. Н. Панфилов, С. Г. Негрей, Д. А. Рубель // ГИАБ. - 2007. - № 7. - С. 384-388.

82.Ставрогин, А.Н. Механика деформирования и разрушения горных пород/А.Н. Ставрогин, А.Г. Протосеня. - М.: Недра, 1993. - 224 с.

83. Теоретическое обоснование использования защитных пластов/А.М. Линьков, B.C. Сидоров, В.В. Зубков и др. - Л.: ВНИМИ, 1979. - 136 с.

84. Теория защитных пластов/И.М. Петухов, A.M. Линьков, B.C. Сидоров, И.А. Фельдман. - М.: Недра, 1976. - 224 с.

85. Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР. - JL: ВНИМИ, 1986. - 223 с.

86. Указания по эффективному использованию защитных пластов для предотвращения выбросов угля, породы и газа на шахтах СССР (Проект). — Д.: ВНИМИ,1975.-45 с.

87. Управление геомеханическим состоянием массива горных пород. Справочное пособие/И.М. Петухов, A.M. Линьков, B.C. Сидоров, В.В. Зубков и др. — С.Петербург: ВНИМИ, 1994. - 259 с.

88. Управление горным давлением при разработке пологих пластов с труднообрушаемой кровлей на шахтах Кузбасса/С.И. Калинин, А.Ф. Лютенко, В.П. Егоров, С.Г. Дьяконов. - Кемерово: Кемеровское книжное изд-во, 1991.-247 с.

89. Фадеев, А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике/А.Б. Фадеев. — М.: Недра, 1987.-221 с.

90. Халимендик, Ю.М. Состояние горного массива в зонах повышенного горного давления/Ю.М. Халимендик, Ю.А. Заболотная // Науковий вюник НГУ. — 2011. -№ 3. - С. 49-53.

91. Ходырев, Е.Д. Построение зон ПГД на угольных пластах с учетом изменения горнотехнических и геологических факторов/Е. Д. Ходырев // Науков1 пращ УкрНДМГ HAH Укра'йш. - 2010. - № 7. - С. 64-75.

92. Ходырев, Е. Д. Определение предельных размеров охранных угольных целиков и действующих в них напряжений/Е. Д. Ходырев // Науков1 пращ УкрНДМ1 HAH Укршни. — 2010. — № 6. — С. 170-180.

93. Информационный сайт компании НЕФТЕГАЗЭКСПЕРТ: http ://www.neftegazexpert.ru/newstext225.html

94. Информационный сайт Донецкого национального технического университета: http://www.uran.donetsk.ua/~masters/2008/fgtu/spivakova/diss/index.htm http://www.uran.donetsk.ua/~masters/2005/ggeo/nozdrenko/diss/index.htm