Разработка бесскважинного способа контроля величины породной толщи, разделяющей подготовительную выработку и выбрасоопасный пласт Шипачев, Виктор Константинович

Шипачев, Виктор Константинович. Разработка бесскважинного способа контроля величины породной толщи, разделяющей подготовительную выработку и выбрасоопасный пласт : автореферат дис. . кандидата технических наук : 05.26.01.- Макеевка, 1996.- 24 с.: ил.

Введение к работе

Актуальность работы. Тенденция увеличения глубины ведения горных работ при подземной разработке угольных месторождений предопределяет іштенсификацию проя'вления неЛтивных факторов, одним из которых является газодинамическая активность угольных пластов и пород. Так, по состоянию на 01.01.95 г. На 107 шахтах рэзрабатыващсь 447 шахтопластов, из них 226 являлись -выбросоопаснымн, на которых уже зарегистрированы выбросы угля и газа, а 192 - угрожаемыми (потенциально выбросоопасными).

Разработка выбросоопасных пластов осуществляется с применением комплекса мер по обеспечеиишо безопасных условии труда, базирующегося на многолетних фундаментальных исследованиях в этой области,, выполненных крупными научными организациями: МакНИИ, ИГД ИМ.А.А.СКОЧННСКОГО, ВНИМИ, ВостНИИ, ИПКОН РАН, ИГТМ НАН Украины и др. Однако, несмотря на прилагаемые усилия, выбросы угля, породы и газа продолжают происходить.

Особую опасность представляют выбросы угля и газа, не связанные с технологическими процессами, непосредственно воздействующими на гатсг, происходящие при проведении подготовительных выработок нблизи выбросоопасных пластов из-за разрушения разделяющей их породной толщи.

Основная причина происшедших явлений - отсутствие надежного и эффективного контроля величины породной толщи, разделяющей подготовительную выработку и выбросоопасный пласт.

Единственный 'существующий метод контроля величины породной толщи, основанный на бурении ртпедочных скважин,, ірудос-мок и.'йетехнологнчои. Кроме того, и ряде случаен, норма! нппые документы не исключают iiciicvi:,юи.шие маркшейдерских присмол

.4

при определении взаимного расположения выработки и выбросо-опасного пласта, что может приводить к серьезным ошибкам.

Следовательно, необходим поиск новых техшіческих решений, обеспечивающих надежность, оперативность и исключающих субъ ективизм при контроле величины породной толщи, разделяющей выработку и выбросоопасный пласт. -'../-

В -пой саязи перспективным является направление исследований, связанное с использованием резонансных явлении, возникающих при импульсном искусственном возбуждении слоистого массива горных пород.

. Изложенное определяет актуальность для угольной промьиц-ленносш Украины научной задачи установления' зависимости параметров акустического сигнала, искусственно возбуждаемого в горном массиве, от взаимного положения полевой выработки и выбросоопасного пласта и на ее основе разработку бесскважинно-ю способа контроля, обеспечивающего безопасность' и эффективность ведения горноподготовительных работ.

Диссертация базируется на результатах, получеїшьіхпри выпол нении отраслевой научно-исследовательской программы Мннут- леирома Украины в 1992-1995 гг. № 1719201000 "Разработка спосо-. бов и технических средств контроля состояния выбросоопасногб горного массива, прогноза и борьбы с внезапными выбросами уг ля, породи и газа". * -

Степень исследованноеш тематики диссертации. В диссертации отражены теоретические обоснования возможности разработки бесскіїижинної о способа контроля величины породной толщн, разделяющей выработку и выбросоопасный пласт, подтвержденные исследованиями в различных, горно-геологических условиях', положительными результатами промьшшенных испытаний и внедрения способа.

Целью работы является установление зависимости параметров акустического сигнала, искусственно возбуждаемого в горном массиве, от величины породной толгци, разделяющей подготовительную выработку и выбросоопасный пласт, для разработки бес-скважиш-гого способа ее контроля, обеспечивающего повышение безопасности и эффективности ведения горноподготовительных работ.

Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи исследований:

Обосновать возможность контроля величины породной тол-нщ между выбросоопасным пластом и выработкой, проводимой в слолстом массиве.

Исследовать характер изменения параметров импульсного искусственно возбуждаемого акустического сигнала от горно-геологических условии, приемов его возбуждения, регистрации и обработки на ЭВМ.

Разработать методические приемы регуляризации при определении величины породной толщи, разделяющей выработку и выбросоопасный пласт.

Разработать алгоритм обраоотки акустической информации.

Разработать методические приемы реализации способа.

Провести промышленные испытания способа,

7. Выполнить технико-экономическую оиегасу эффективное ш способа.,

Идея работы заключается в использовании резонансных явлений, возникающих в слоне юм горном массиве при его искусственном импульсном возбуждении для контроля величины породноіі толщи, разделяющей подготовит ельтто выработку и выбросоопасный пласт.

.Тсорепиесгсяя н-іфлкчпчсі'їсяя інішоегг. исследоіг.ііпгіі, их иауч-

пая новизна. На оснований теоретических и экспериментальных исследований сформулированы следующие научные положения:

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) импульсного акустического сигнала, искусственно возбуждаемого в слоистом массиве, отражает величину породной толщи между выработкой и вьібросоопасішм пластом и обусловлена резонансньши явлениями за счет плоскостей послойной трещдноватости, формирующихся в приконтурной области выработки. " '

Параметры импульсного искусственного акустического сигналь зависят от приёмов его возбуждения и регистрации, прочностных характеристик горного массива и горно-геологических, условий проведения подготовительной выработки..

Надежность определения величины породной толщи, разделяющей подготовительную выработку и выбросоопасньщ пласт, определяется объемом акустической информации, обеспечивающим необходимую точность.

Получены следующие научные результаты:

1. Установлена зависимость АЧХ импульсного сигнала, искус ственно возбуждаемого в подготовителышйвьтработке, от величи ны, разделяющей ее и выбросоопасный пцает породной толщи, контрастность проявления которой предопределяется ее антологи ческим составом и прочностными свойствами, их взаимной Разработка бесскважинного способа контроля величины породной толщи, разделяющей подготовительную выработку и выбрасоопасный пласт