автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Комплексное обоснование параметров и реализация прогрессивных технологий эффективной и безопасной отработки запасов высокоугленосных месторождений

;! Г ОД

I I н!и

Па правах рукописи

НЕКРАСОВ Виктор Васильевич

УДК 622.272.6 + 622: 51 (043)

КОМПЛЕКСНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОГРЕССИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ЭФФЕКТИВНОЙ И БЕЗОПАСНОЙ ОТРАБОТКИ ЗАПАСОВ ВЫСОКОУГЛЕНОСНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Специальность 05.15.02 — «Подземная разработка месторождении полезных ископаемых»

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук в виде научного доклада

Л1осква 1997

Работа выполнена в ЛО УК «Кузнецкуголь» и Московском государственном горном университете.

Ведущее предприятие — Институт угля СО РАН (г. Кемерово).

Защита диссертации состоится « ...» . . - . 1997 г.

•в . час. на заседании диссертационного совета Д-053.12.02 при Московском государственном горном университете по адресу: 117935, Москва, В-49, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. —

Диссертация разослана « . . . » . . . '. . 1997 г.

Официальные оппоненты: докт. техн. наук, проф. МАЛКИН А. С., докт. техн. наук, проф. ГРИНЬКО И. К., докт. техн. наук, проф. СТАРИКОВ А. В.

Ученый секретарь диссертационного совета

проф., докт. техн. наук Ю. Н. КУЗНЕЦОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертация, представленная в виде научного доклада, является научным обобщением опубликованных в 1980—-1995 гг. работ автора по реализации перспективных технологий интенсивной и безопасной отработки запасов высокоугле-носпых месторождений и отражает результаты внедрения комплексных научно-технических разработок на шахтах Кузнецкого бассейна.

Актуальность проблемы. Динамичный переход экономики России на рельсы рыночных отношении предопределил целый ряд серьезных требований к эффективности функционирования отраслей промышленного производства. Это в полной мере относится и к угольной промышленности. Жесткие рамки дотационного и бюджетного финансирования наряду со стремительным ростом стоимости потребляемых ресурсов во многом обусловили необходимость глубокой реструктуризации шахтного фонда отрасли. В сложившейся ситуации эффективность функционирования горного производства может быть обеспечена лишь па предприятиях высокого технико-экономического уровня, определяющего их жизнестойкость и конкурентоспособность. На первый план при этом выходят во-•нросы технического перевооружения шахт, повышения уровней безопасности и экологичности горного производства.

Применяемые в настоящее время технологические схемы действующих шахт Кузбасса, отрабатывающих, как правило, участки высокоугленосных месторождений, не отвечают в должной мере современным требованиям в направлении повышения уровня концентрации горных работ, роста нагрузки на очистные забои, пропускной способности технологических систем транспорта и вентиляции. Отсюда становится очевидной необходимость поиска и реализации принципиально новых технологических решений по вскрытию, подготовке и отработке запасов высокоуглепоспых месторождений. В этом направлении выполнен целый ряд научных исследований учеными ИГД им. А. А. Скочинского, ЙПКОН РАН, ИГД СО РАН, И УСО РАН, ВНИМИ, МГГУ, С-ПбГИ, КузНИУИ, КузГТУ и других институтов. К сожалению, исследования в

основном были направлены па решение лишь отдельных во-Иросов, не приводя к выходу па комплексный результат проблемного уровня.

В то же время производственный опыт показывает, что интенсификация очистных работ предопределяет серьезные требования к таким производственным комплексам, как подготовительные работы, поддержание и охрана горных выработок.

С внедрением бесцеликовой технологии подготовки и отработки запасов, выемочных, поле$ ,и применением, прямоточных схем проветривания очистных выработок па угольных пластах, склонных к .самовозгоранию, резко повысилась эндогенная пожррропасность. Традиционные способы профилактики, эндогенных пожаров, особенно при отработке, запасов, высоко.-", угленосных месторождений малоэффективны. Поэтому реще-. пне вопросов снижения,эндогенной, пожароопасности должно базироваться на.разработке и реализации нетрадиционных технологических схем горных работ, позволяющих существен--, но повысить, безопасность их .ведения, а также нагрузку на очистной забой за .счет совмещения , работ по .добыче угля, контролю и . своевременной . локализации возможных очагов' пожаров, в начальной их стадии. Требуют своего рещения также вопросы, комплексной.дегазации выемочных полей при разработке высокогазоносных пластов, Кузбасса. .

Важнейшим .условием обеспечения требуемого уровня безопасности подземных горных работ .является надежная диагностика напряженно-деформированного состояния.. горного массива,..обеспечивающая своевременное выявление вероят-. ностц. .аномальных „проявлений . геомеханических процессов и выработки..действенных. .мер борьбы, .с ним на ,всехг стадиях развития аварийных ситуаций. Наиболее перспективны? под; ходы к распознаванию, аномальных, ситуаций в первую, оче; редь должны базироваться на развитии,и совершенстворарии.. методов, прогнозирования, геомеханической обстановки, .,-в' угольных щахтах с . выходом ,, на , создание геомониторинга. Имея в распоряжении, должное математическое-и аппаратурное обеспечение,, можно проводить уточненные, экспертные/ оперативные, и.многовариацхны^ расчеты и оценки^орогнози-рую.щие развитие, аварийной..ситуации,. позволяющие ■ .осуществлять , геомех^ническое сопровождение, гррных ^ работ для недопущения перехода авариЙ1!Ых ситуаций в неуправляемое состояние.............. „ ., ............г

, В,.связи,с изложенным .можно, говорить .об актуальности научных иссл.едова.ни}},,.,связанных с созданием, п^огрессив.-ных ■техпомощи ,эфф,едт^вной..,ич безопасной отработки запасов йыдо^руг^ецосп.ых -месторождений. п ,,, , ., ,,, м.

.Целью диссертации . являете^ установле^ир..зд^рномерно/ стей поведения массивов горных пород для обоснования па-

раметров и реализации прогрессивных технологии отработки запасов высокоугленосных месторождений в постоянно усложняющихся горно-геологических условиях, обеспечивающих повышение эффективности н безопасности функционирования горного производства.

Идея работы заключается в управлении геомеханнчески-ми и газодинамическими процессами, происходящими в массиве горных пород, регулированием параметров технологических схем и средств отработки угольных пластов и характеристик топологии сети горных выработок в соответствии со спецификой горио-геологическнх и производственно-технических условии отработки запасов высокоуглепосных месторождений.

Методы исследований. В работе использован комплекс методов исследований, включающий анализ и обобщение результатов научно-технических разработок и передового производственного опыта, методы математического моделирования, математической статистики, корреляционного и регрессионного анализа, аналитические, лабораторпо-стеидовые н натурные экспериментальные исследования, выполненные по апробированным и специально разработанным методикам.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Концепция обеспечения рентабельности и конкурентоспособности угледобывающего предприятия в условиях рыночной экономики предусматривает создание и реализацию технологий и средств эффективной и безопасной отработки запасов выемочных полей с резко изменяющимися элементами залегания угольных пластов и траекториями движения очистных забоев без значительных капитальных вложении на освоение высокоугленосных месторождений в течение всего срока их эксплуатации [I—3].

2. Технологические схемы с поворотом механизированных комплексов на концевых участках выемочных столбов позволяют ликвидировать клиновидные нелики у магистральных выработок и уменьшить степень риска динамических проявлений горного давления [4].

3. Методические принципы выбора очистных механизированных комплексов базируются па использовании специальной классификации аномальных горно-геологических факторов, позволяющей осуществлять ранжированне значимости их влияния н оценку комплексов по средневзвешенному коэффициенту готовности очистного забоя [5, 6].

4. Закономерности деформирования пород вокруг горных выработок при бесцеликовой выемке угля позволяют объективно обосновывать варианты и параметры технологических схем крепления, охраны и поддержания горных выработок [7—13, 26, 27].

5. Закономерности формирования аэрогазодинамических режимов в элементах шахтного поля являются теоретической

о О

базой для «выхода» на рациональные технологические схемы отработки запасов и способы дегазации выемочных полей и деконцентрации пыли до взрывобезопасных пределов [13, 15, 17-25].

6. Идентификация очага эндогенного пожара достигается путем использования результатов зондирования газовой обстановки в выработанных пространствах в едином комплексе с решением задачи математического моделирования на ЭВМ нестационарного газомассолереноса с наложением диффузионных процессов для сложной геометрии трехмерной конфигурации анализируемой области [15].

7. Эффективное экспериментально-теоретическое прогнозирование и контроль напряженно-деформированного состояния горного массива обеспечиваются на основе автоматизированного диагностического комплекса долгосрочного слежения за изменением геомеханической обстановки в окрестностях капитальных, подготовительных и очистных выработок [28— 34].

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций работы подтверждаются:

удовлетворительной сходимостью результатов теоретических исследований напряженно-деформированного состояния массивов горных пород с результатами инструментальных наблюдений за проявлениями горного давления (расхождение 5-12%);

положительным опытом внедрения предложенных технологических схем вскрытия, подготовки и отработки запасов участков высокоугленосных месторождений, технологических схем и способов крепления, охраны и поддержания горных выработок, технологических схем и средств дегазации выемочных участков, систем идентификации местоположения подземных пожаров и оперативного контроля за изменениями напряженно-деформированного состояния массивов горных пород на 12 шахтах Кузбасса;

положительными результатами лабораторных и стендовых испытаний модуля измерения горного давления и аппаратуры регистрации показаний модуля;

повышением нагрузки на очистной забой в 2—3 раза при использовании технологических схем управления газовыделением из выработанных пространств с помощью стационарных дренажных выработок.

Научная новизна работы заключается в следующем:

обоснованы варианты и параметры технологических схем отработки запасов участков высокоугленосных месторождений с повышенной их адаптируемостью к резко изменяющимся элементам залегания угольных пластов и траекториям движения очистных забоев [1—4];

разработаны и реализованы методические принципы синтеза технологических схем крепления, охраны и поддержания горных выработок, базирующиеся на эффекте комплексного взаимодействия в системе «углепородныи массив — поддерживаемая выработка — крепь» [7—13, 26, 27];

обоснованы параметры технологических схем дегазации выемочных полей, снижения эндогенной пожароопасности и декопцентрапип пыли до взрывобезоиасных пределов, базирующиеся на применении прямоточных схем проветривания очистных забоев, химической обработке выработанных пространств гелеобразугощпми составами и увлажнении обрушенных пород с помощью водяных завес и системы лабиринтов [ 16, 18—25];

установлены закономерности формирования аэрогазодинамических режимов в элементах шахтного поля, учитывающие размеры пожароопасных зон, скорости движения утечек воздуха по выработанным пространствам и коэффициенты уплотнения пород кровли, в зависимости от свойств пород и продолжительности времени после их обрушения [14, 17];

предложена классификация комплексного учета аномальных горно-геологических факторов для сравнительной оценки и выбора механизированных комплексов [5];

разработаны методические принципы составления прогнозной технологической карты отработки запасов выемочного участка как основного руководящего документа по управлению комплексно-механизированными очистными забоями [6];

разработан расчетный метод идентификации очага эндогенного пожара с учетом результатов оценки газового баланса в выработанном пространстве по данным скважинного зондирования и подпочвенной съемки Г15];

разработаны проблемно-ориентированные алгоритмы оценки напряженно-деформированного состояния углепородного массива, основанные на реализации альтернативных методов (метод конечных элементов и метод граппчпых интегральных уравнении), с учетом специфики ведения горных работ на тахтах Кузнецкого бассейна [28—31];

разработана функциональная основа локального диагностического комплекса для контроля напряжеппо-деформнро-ванпого состояния элементов горного массива в пределах шахтного поля, включающего модуль измерения горного давления, электронную аппаратуру регистрации показании модуля и технологическое оборудование для его установки [32, 33]; ' '

выявлен механизм и описаны процессы структурных изменений в углепородпом массиве под воздействием горных работ [34].

Значение работы. Научное значение диссертации заключается в разработке методологической базы комплексного обоснования параметров прогрессивных технологий эффективной и безопасной отработки запасов высокоугленосных месторождений, адаптивных к изменчивости горно-геологических ситуаций и геомеханической обстановки. Практическое значение работы:

предложены технологические схемы отработки запасов участков высокоугленосных месторождений, адаптивных к резким изменениям залегания угольных пластов [1—3];

разработаны технологические схемы отработки запасов концевых участков выемочных столбов, позволяющих повысить полноту извлечения запасов угля и уровень безопасности очистных работ из-за ликвидации клиновидных целиков у магистральных выработок [4];

разработаны технологические схемы крепления, охраны и поддержания подготовительных выработок, обеспечивающих снижение трудоемкости и стоимости горных работ [7—13, 26, 27];

предложены технологические решения по дегазации выемочных полей и снижению эндогенной пожароопасности угольных пластов, обеспечивающие улучшение аэрогазодинамического режима выемочных участков и основных технико-экономических показателей ведения очистных работ [14—22];

разработаны рекомендации по выбору очистных механизированных комплексов, составлению и использованию технологических карт отработки запасов выемочных участков, позволяющие существенно повысить ритмичность, эффективность и безопасность работы комплексно-механизированных очистных забоев [5, 6];

создано и реализовано программное обеспечение моделирования горного давления, позволяющее осуществлять анализ реальной геомеханической обстановки в шахтном поле и отрабатывать эффективные решения по предотвращению развития аварийных ситуации и переходу их в неуправляемое состояние [28—31, 34];

разработаны технические средства локального диагностического комплекса, позволяющие осуществлять оперативный инструментальный контроль за напряженно-деформированным состоянием элементов горного массива при ведении работ в шахтном поле [32, 33].

Реализация работы. Технологические схемы вскрытия, подготовки и разработки свиты пологих и наклонных пластов, залегающих в виде брахисинклинали, внедрены на АОЗТ «Шахта Казанская», Кушеяковском участке АО «Шахта Нагорная», участке «Новокузнецкий-Северный» АО «Шахта Новокузнецкая» АО УК «Кузпецкуголь».

Технология крепления подготовительных выработок крепью БИК.-1 эффективно используется на АО «Шахта Капитальная» АО УК «Кузнецкуголь» с годовым экономическим эффектом 181,68 млн. руб.

Технологическая схема и технические средства охраны и поддержания подготовительных выработок охранными блоками с целыо повторного их использования внедрены на АО «Шахта Полосухинская» АО УК «Кузнецкуголь» с экономическим эффектом 268,5 млн. руб.

Технологические решения по дегазации выемочных полей, улучшению аэрогазодинамического режима выемочных участков и снижению эндогенной пожароопасное™ угольных пластов прошли промышленную апробацию в АО «Шахта Абашевская».

Технологические схемы отработки концевых участков выемочных столбов с поворотом механизированных комплексов реализованы в АО «Шахта Новокузнецкая», АО «Шахта Бай-даевская», АО «Шахта Абашевская», АО «Шахта им. Ленина» АО УК «Кузнецкуголь» с экономическим эффектом 19,12 млрд. руб.

Алгоритмы и программное обеспечение моделирования горного давления прошли проверку при решении практических задач по оценке напряженно-деформированного состояния углепородного массива и разработке рекомендаций по повышению устойчивости горных выработок и несущей способности крепей в АО «Шахта Байдаевская» и АО «Шахта им. Ленина».

Технические средства локального диагностического комплекса (модуль измерения горного давления, электронная аппаратура регистрации показаний модуля и технологическое оборудование по его установке) успешно прошли испытания в АО «Шахта им. Ленина» и АО «Шахта Усинская», по результатам которых установлены их работоспособность в течение длительного периода времени (2 года), высокая точность замеров при высокой сходимости с прогнозируемыми результатами и разработаны методики для аттестации и тарировки основных комплектующих узлов комплекса.

Разработанное программное обеспечение и методы математического моделирования па ЭВМ для решения задачи геофильтрационного газопереноса прошли практическую апробацию при определении местоположения эндогенного пожара lia АООТ «Шахта Томская» АО УК «Кузнецкуголь», позволившие с достаточной степенью точности идентифицировать очаг эндогенного пожара и его границы без применения разведочных скважин и своевременно провести технологические мероприятия по его локализации и ликвидации.

Методика выбора очистных механизированных комплексов, учитывающая технические возможности забойного обо-

рудования в различных горно-геологических условиях, горногеологические факторы, определяющие возможный уровень производительности КМЗ, и производственно-технологические факторы, а также методика составления и использования технологических карт эффективной отработки запасов участков высокоугленосных месторождений приняты к внедрению на шахтах АО УК «Кузнецкуголь» и используются инженерно-техническими службами шахт при разработке технических проектов отработки запасов конкретных выемочных полей.

Суммарный экономический эффект от внедрения результатов исследований на шахтах АО УК «Кузнецкуголь» составил около 19,5 млрд. руб. в действующих ценах.

Научные и практические результаты работы используются в учебном процессе Московского государственного горного университета.

Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались и получили одобрение на научно-технических совещаниях по выполнению комплексных программ «Недра России», «Уголь России» (Москва, 1992), научпо-пракгических совещаниях в научно-техниче» ской горной ассоциации (Москва, 1994—1996), научно-практической конференции но эколого-экономическим проблемам разработки угольных месторождений Кузбасса (Кемерово, 1991), Международной научно-практической конференции «Проблемы реформирования региональной экономики» (Кемерово, 1994), научно-технических советах АО УК «Кузнецкуголь» и шахт, входящих в его состав (Новокузнецк, 1988— 1996), научно-практических конференциях Международных ярмарок-выставок «Уголь Кузбасса» (Новокузнецк, 1994, 1996), научных семинарах кафедры 'ГПУ Московского государственного горного университета (Москва, 1995—1997).

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 34 опубликованных работах, в том числе 9 монографиях, 7 брошюрах, 14 научных статьях, 4 авторских свидетельствах на изобретения.

Автор выражает глубокую благодарность проф., докт. техн. наук Кузнецову Ю. Н., проф., докт. техн. наук Михе-еву О. В., канд. техн. паук Казанцеву В. Г. за ценные методические консультации, коллективам ученых и специалистов АО УК «Кузнецкуголь», кафедры технологии, механизации и организации подземной разработки угля Московского государственного горного университета за оказанную помощь и поддержку при выполнении исследований и внедрению их результатов в производство.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Разработка прогрессивных технологических решений по вскрытию, подготовке и отработке запасов высокоуг леносных месторождений

Проведенный анализ действующего шахтного фонда Кузбасса и выполненных проектов на строительство предприятий показал, что существующие в настоящее время технологические схемы угольных шахт не могут удовлетворять требованиям максимальной концентрации горных работ прежде всего по критерию увеличения нагрузки на очистной забой.

В практике горного дела укоренилось мнение, что традиционная погоризонтная схема вскрытия и подготовки угольных месторождений является единственно приемлемой и возможной. Недостатками традиционных схем вскрытия являются: многоступенчатый путь транспортирования полезного ископаемого из очистного забоя до погрузочного пункта на поверхности; большая протяженность поддерживаемых горных выработок, достигающая на отдельных шахтах до 150 км; значительные утечки воздуха и высокие депрессии при прохождении воздухом длительного пути от главных воздухопода-ющих выработок до очистных и подготовительных забоев; сложность доставки оборудования и людей до рабочих мест и обратно.

Проведенный анализ прогрессивных схем вскрытия и подготовки шахтных полей, а также систем разработки пластов в горно-геологических условиях Кузнецкого бассейна показывает, что на многих месторождениях для разработки верхней части запасов можно применять безгоризонтные схемы вскрытия и подготовки, потребность в которых прежде всего обусловлена возросшими возможностями средств транспортирования полезного ископаемого на базе полной конвейеризации, а также созданием прогрессивной техники для доставки материалов, оборудования и людей по наклонным выработкам [1.2].

Вскрытие угольных пластов, выходящих под наносы, может быть осуществлено по различным схемам. Общим для всех вариантов вертикальных схем вскрытия является то, что шахтные поля, состоящие из группы пластов, делятся на блоки, в каждом из которых проводятся наклонные и вертикальные стволы, использующиеся для подачи свежего воздуха, выдачи породы, спуска-подъема материалов, оборудования и людей. На границе выхода пластов под наносы проводится общий для всех пластов квершлаг, в котором устанавливается конвейер. При спокойном рельефе поверхности квершлаг не проводится, а сборная конвейерная линия для всего шахт-

ного'поля устанавливается в галерее, смонтированной на поверхности и обогреваемой в зимнее время (рис. 1).

Для обслуживания очистных и подготовительных забоев с дневной поверхности по каждому пласту или для группы пластов проводят центральные уклоны, которые соединяют со стволами подготовительными выработками, на границах шахтного поля проводят фланговые уклоны. Центральные и фланговые уклоны соединяются конвейерными и вентиляционными штреками.

Транспортирование угля осуществляется конвейерами, установленными в центральных уклонах и магистральном квершлаге или поверхностной галерее, к угольному складу, расположенному па центральной промышленной площадке (ЦПП). Конвейерные линии при большом расстоянии между пластами оборудуются в уклонах каждого из них, а при разработке сближенных пластов конвейер монтируется в уклоне, пройденном по нижележащему пласту данной группы.

В результате исследований и технико-экономических расчетов автором было разработано пять вариантов безгоризонт-иых технологических схем угольных шахт.

Важным направлением совершенствования технологии подземной угледобычи является разработка высокоэффективных технологических схем отработки запасов участков уголь-пых месторождений с резко изменяющимися элементами залегания угольных пластов и траекториями движения очистных забоев. Под руководством и непосредственном участии автора но вышеотмеченному направлению разработано 15 технологических схем отработки запасов угольных пластов (рис. 2).

Применительно к технологической схеме отработки запасов столбами по падению определены параметры низкоэнергоемкого струйно-щелевого (без механических скалывателей) разрушения угля и установлены зависимости параметров технологии очистной выемки угля агрегатами со струйными органами разрушения массива от комплекса природных и горнотехнических факторов [3].

Важным показателем, характеризующим деятельность угледобывающих предприятий, является уровень извлечения запасов угля из недр. Важным направлением снижения потерь угля, обеспечивающим улучшение технико-экономических показателей работы шахт, является рациональная отработка запасов угля около бремсбергов (уклонов) при подходе очистных забоев к ним.

Горно-геологические условия залегания угольных пластов па большинстве шахт не допускают строго перпендикулярного взаимного расположения выемочных столбов и магистраль-пых выработок. При отработке выемочных столбов у фланговых вентиляционных и магистральных выработок образуются

склонных угольных пластов.

а - с проведением магистрального конвейерного квершлага под наносами; б -размещением магистральной конвейерной линии на дневной поверхности; в- с 'азмещением вскрывающих выработок веерообразно:

1, 2 - соответственно куппсалькый а наклонный (путевой) стволы; 3 -магистральный онвсйсриый юкршлаг, расположенный на 1ратще выход« пластов под яаносы; 4, 5 -астральные уклоны, соответственно конвейерный и вспомогательный; 6 - подготовительные ьграбопог; 7 - блочный квершлаг; 8 - уголыше склады тахтоучастков; 9 - назогаа! галерея; 10 -ахлонный конгейфный ствол,- 12 - пластоаый наклонный ваггиляионный ствол; 12, 13 -тогветствешю конвейерный и венпивнионныЯ хверипагн; ЦПП - центральна» промышленная яощадка

1и разреза.

клиновидные участки пласта, примыкающие к расчетным границам охранных целиков у выработок. Отрицательные последствия оставления таких целиков очевидны. Во-первых, клиновидные целики являются концентраторами дополнительных напряжений, которые при разработке пластов на больших глубинах, опасных по горным ударам, увеличивают риск развязывания динамических явлений и требуют дополнительных профилактических мероприятий для предотвращения последних. Во-вторых, оставление таких целиков на защитном пласте существенно затрудняет горные работы на защищаемом пласте. В-третьих, ломаная граница охранного целика способствует неравномерной деформации крепи по длине охраняемой выработки и пучению почвы, причем такие деформации наблюдаются не только в пластовых, но и полевых выработках. К тому же запасы угля в клиновидных целиках являются во всех случаях потерями запасов, подготовленных к выемке, тогда как целики, имеющие правильные геометрические контуры, при погашении охраняемых выработок, могут быть практически полностью отработаны.

Полную выемку запасов на концевых участках выемочных столбов предлагается осуществлять поворотом механизированного комплекса на необходимый угол с соответствующим изменением длины лавы. Поворот комплекса позволяет уменьшить или исключить клиновидный целик и, следовательно, расходы предприятия на оплату сверхнормативных потерь [4].

Использование предложенных технологических схем отработки запасов концевых участков выемочных столбов позволит более полно использовать возможности современных механизированных комплексов высокого технического уровня и обеспечит дальнейшее снижение эксплуатационных потерь угля. Выбор рациональной схемы для каждого конкретного случая следует осуществлять технико-экономическим сравнением вариантов.

Практический опыт показывает, что при выборе очистного оборудования допускаются серьезные просчеты, в результате чего высокопроизводительная техника используется в условиях, не позволяющих реализовать ее потенциальные возможности, во многих случаях это происходило из-за неправильного расчета плановой нагрузки на КМЗ, не учитывающего многообразия влияющих факторов.

В результате выполненного анализа результатов проведенных ранее исследований и методик по выбору рациональных вариантов забойного оборудования разработаны методиче-' ские принципы выбора комплексов нового технического уровня, которые учитывают в совокупности технические возможности комплексов, горно-геологические факторы, определяющие возможный уровень производительности забоя, и горно-

технические факторы. Новым в методических принципах является то, что для удобства проведения и повышения точности оценки работы оборудования очистных забоев предложена классификация аномальных горно-геологических факторов (табл. 1). Для отнесения к тон или иной категории указаны отличительные признаки, выбор которых и их численных характеристик произведен на основе экспертных оценок ученых и специалистов отрасли.

Таблица 1

Классификация аномальных факторов

-Факторы Признаки Ед. из;м. Категория сложности

1 2 3

1 2 3 4 5 Г)

Труднообруша-емые кровли Средневзвешенная прочность пород активной кровли МП а 70 70- 100 100

Неустойчивые кровли Мощность НС'ПО-срсдствелпой кровли Прочность пород кровли м 1-5 1—5 1—5

МП а 20—30 20-15 15

Размывы пласта Площадь размытого забоя % 5-10 10-15 25

Дизъюнктивные ¡нарушения Амплитуда отн. к мощ-тн пласта 0,3 0,5 0,5-0,7 0,7

Невыдержанная гипсометрия пласта Угол падения крыльев складок Устойчивость забоя град 10 средней устойчивости 10 неустойчив 10 весьма неустойчив

Повышенный угол падения пласта град 10-18 18-25 25

Отклонение от /нормативных параметров Увеличение длины лавы % 10 25 50

В качестве технического показателя для сравнительной оценки механизированных комплексов принят коэффициент готовности очистного забоя, включающий отказы собственно забойного оборудования и простои забоя из-за негативных проявлении горного давления. Оценка комплексов по коэффициенту готовности очистного забоя, проведенная в соответствии с вышеуказанной классификацией, позволила осуществить их ранжирование, а также указала на необходимость со-

вокуипого учета аномальных факторов, то есть производить оценку комплексов по средневзвешенному коэффициенту готовности [5].

Предложенные методические принципы были реализованы па ПЭВМ и доведены до практического использования инженерно-техническими работниками шахт АО УК «Кузнецк-уголь».

С повышением технического уровня производства работ по добыче угля растет «цена» ошибок от необоснованного и неквалифицированного принятия решений управленческого характера, что в полной мере присуще основному звену технологической цепи угледобычи — очистным работам. В этой связи с участием автора была разработана комплексная методика составления и использования технологических карт отработки запасов выемочных участков, направленная на инженерное обеспечение высокопроизводительной стабильной и безаварийной работы очистных забоев, оборудованных механизированными комплексами, в течение всего периода отработки запасов на основе опенки и учета изменчивости горногеологических ситуаций в пределах выемочного участка и надежности оборудования [6]. Технологическая карта является также основой для выхода на прогрессивный уровень организации производства и труда в очистных забоях с учетом специфики рыночных отношений.

В основу технологических карт положены методические посылки по составлению прогнозной карты выемочного участка, формированию комплекса технологических и ремонтно-профилактических мероприятий, реализуемых в процессе работы очистного забоя по технологической карте, а также установлению величины нагрузки на лаву в течение всего периода отработки запасов выемочного участка.

Стержнем эффективного применения технологических карт является выработка действенных управляющих решений по устранению или локализации негативных проявлений характеристик горно-геологических условий отработки запасов и воспроизводству ресурса оборудования па стадии составления технологических карт путем разработки рационального комплекса технологических и ремонтпо-профилактических мероприятий.

Формирование комплекса технологических и ремонтно-профилактнческих мероприятий, реализуемых в технологических картах отработки запасов выемочных участков, основано на применении имитационного моделирования (реализация метода Монте-Карло) процесса функционирования очистного забоя.

1.4

2. Совершенствование технологии проведения, поддержания и охраны горных выработок

Постоянный рост интенсивности очистных работ предопределяет серьезные требования к комплексу горно-подготови-тельиых работ, креплению, поддержанию и охране горных выработок.

Разработанная под руководством и непосредственном участии конструкция металлической инвентарной крепи горных выработок БИК-1 (промышленный опыт эксплуатации на АО «Шахта Капитальная» АО УК «Кузнецкуголь») позволила снизить трудоемкость установки крепи и увеличить темпы проведения подготовительных выработок на 15—20%, добиться снижения расхода металла при ее изготовлении и увеличения несущей способности по сравнению с применяемыми на шахтах Южного Кузбасса конструкциями металлических крепей [7—9].

Технологические схемы и средства поддержания и охраны повторно используемых выработок требуют своего дальнейшего совершенствования для надежного обеспечения подачи воздуха в отрабатываемые выемочные поля, а также реализации эффективной схемы участкового транспорта. Они должны развиваться как в направлении совершенствования крепей усиления выемочных штреков со стороны выработанного пространства, так и разработки способов активного управления горным давлением на границе контакта участковых горных выработок с выработанным пространством для изменения в нужном направлении напряженно-деформированного состояния углепородного массива и обеспечения безремонтного поддержания выемочных выработок в течение всего срока эксплуатации [10—13].

Повышение устойчивости подготовительных выработок может быть достигнуто путем рационального их расположения, выбора способа охраны и поддержания выработок, обеспечивающих минимальные затраты на их ремонт, применения мероприятий по повышению прочности пород и разгрузки их от напряжений.

В большинстве случаев, когда ожидаемые смешения превосходят конструктивную податливость крепи, необходимо применять на участках наиболее интенсивных смещений крепи усиления с несущей способностью, превышающей несущую способность самой крепи. Применение крепей усиления в совокупности с основной крепью позволяет снизить в несколько раз ожидаемые смещения на определенном участке выработки и за счет этого обеспечить нормальное состояние постоянной крепи.

При отработке запасов угля по бесцеликовой технологии в сложных горно-геологических условиях важное значение

имеют литологический состав и мощность залегающих непосредственно над угольным пластом горных пород.

Способы активного управления напряженно-деформиро-ваниым состоянием массива горных пород вокруг подготовительных выработок (метод передового торпедирования, гидрообработка, взрывогидродинамическое воздействие, гидро-микроторпедирование и т. д.) значительно расширяют область применения бесцеликовой технологии отработки запасов угольных пластов. Следует отметить, что применение одного из способов воздействия на углепородный массив не может обеспечить надежного сохранения вторично используемой выработки в рабочем состоянии, поэтому необходим комплекс мероприятий для осуществления рационального взаимодействия системы элементов «углепородный массив — поддерживаемая выработка — крепь».

Для повышения эффективности использования бесцеликовой технологии добычи угля в сложных горно-геологических условиях под руководством автора были разработаны и внедрены па шахте «Полосухннская» АО УК «Кузнецкуголь» способы охраны подготовительных выработок с целью повторного ил использования и присечных выработок.

Суть разработанного способа охраны подготовительных выработок с целью повторного их использования состоит в следующем: впереди очистного забоя вдоль границы выработки со стороны лавы с помощью буровзрывных работ создается плоскость раскола таким образом, чтобы при этом не были нарушены ни контур выработки, ни породы кровли с обеих сторон плоскости раскола, то есть в результате проведения комплекса буровзрывных работ между шпурами, на контуре выработки, должна появиться трещина. Кроме того, после прохода очистного комбайна полосу кровли шириной 2—3 м, примыкающую к плоскости раскола, укрепляют анкерами на глубину, равную или больше высоты выработки, что обеспечивает обрушение пород за секциями крепи в виде породных блоков, которые надежно защищают выработку от бокового давления со стороны выработанного пространства. Использование таким образом сохранных породных блоков обеспечивает снятие нагрузки с крепи охраняемой выработки за счет подпора обрушенных пород.

Плоскость раскола формируется вне зоны влияния опорного давления впереди лавы, не ближе 30—40 м. В дальнейшем в результате повышенных напряжений (в зоне опорного давления) при первичном влиянии очистных работ происходит прорастание предварительно сформированной плоскости раскола.

Для повышения эффективности разработанного способа осуществляется также формирование охранных блоков, которые воспринимают часть веса зависающих пород кровли и

совместно с обрушенными породами служат задней опорой свода обрушения.

Суть предложенного способа охраны присечных выработок состоит в следующем: вне зоны опорного давления впереди очистного забоя формируется плоскость раскола по будущей границе присечной выработки и обрушенных пород. Способ формирования плоскости раскола в данном варианте аналогичен способу, описанному выше. Формирование охранных породных блоков производится либо во время проведения оконтуривающей выработки, либо непосредственно перед подходом очистного забоя путем бурения шпуров и установки в них анкеров в кровле выработки (или пропитки массива вяжущими составами). Проведение присечной выработки начинается в зоне установившегося опорного давления, выработка проводится вплотную к охранным породным блокам без оставления угольной стенки и без сплошной перетяжки борта выработки деревянной затяжкой. При этом исключаются потерн угля в межлавных целиках.

3. Обоснование технологических решений по эффективному управлению аэрогазопылединамическими режимами выемочных участков

Применение механизированных комплексов является базой для внедрения бесцеликовой отработки запасов пластов, которая позволяет повысить эффективность разработки свиты сближенных пластов, опасных по газодинамическим проявлениям, обеспечить должную действенность вентиляции и дегазации выемочных участков и упростить сеть подготовительных выработок.

Однако с внедрением бесцеликовой технологии и применением прямоточных схем проветривания выемочных участков па пластах угля, склонного к самовозгоранию, повышается эндогенная пожароопасность вследствие увеличения проветриваемой зоны выработанных пространств выемочных полей. Установлено, что по длине выработанного пространства действующей лавы расположены три основные аэрогазодинамические зоны, крайние из которых являются менее пожароопасными в малой степени, а средняя — пожароопасной (рис.3).

При этом пожароопасная зона перемещается одновременно с подвиганием очистного забоя и определяется по выражению

-^-пбз ==: Ксп • 1'п,1 ■ (1)

где Ксп — коэффициент, учитывающий несоответствие плановой и фактической скоростей 'лодвигания очистного забоя, при (плановой оОч<50 м/мес — Кт =0,7\ при коч >50м/мес—

Рис. 3. Схема отработки пожароопасного угольного пласта длинными гголбами по простиранию в восходящем порядке. .

1 - погашение, монтажная камера обработана гедсобразуюпшм составом; 2 - вапель, )аздсляющий потоки водьг, 3 - противопожарный ста»; 4 - сохраняема! часть вентиляционного птраса; 5 - утечки воздуха; 6 - очистной забой; 7 - вентиляционный нпрех; 8 - конвейерный ппрек; I - трубопроводы для подачи воды в выработанные пространства от сасосиой установки; 10 -югашеиная демонтаасна» хамера, обработанная гелеобразующим составом; 11 - трубопровод дяя «дачи шахтовой вода на повершосп.; 12 - насоспая установка; п, 11*50 - пункты заиера тмпературы, количества и состава воздуха; ПБЗ - протажеиностъ пожаробезопасной зоны, и; ТОЗ - протяженность пожароопасной зоны. ■

н ведут до конца отработки столба. При обработке тектонического нарушения, расположенного в отработанном смежном столбе, водный раствор антипирогена подают со стороны конвейерного штрека, с начала отработки столба и ведут до момента перехода нарушения очистным забоем.

Обработку тектонических нарушений, расположенных в выработанных пространствах, осуществляют периодически по площади, включающей крайние контуры нарушений, подверженных возможному смыванию их утечками воздуха, проходящими с .пожароопасными скоростями движения (0,06— 0,9 м/мин).

Периодичность обработки выработанного пространства ан-тилнрогенами (сут) определяют ¡как

Т = 0,125-тннк , (3)

где 0,125 — постоянный коэффициент, учитывающий восьмикратный запас времени возможного самовозгорания угля.

Для повышения эффективности обеспыливания воздуха, выходящего из лавы, разработан метод .подавления пыли с помощью обрушенных увлажненных пород кровли, системы лабиринтов и водяных завес. Увлажнение обрушенных пород кровли осуществляют по мере подвигания очистного забоя. Проходящий сквозь увлажненные породы загрязненный воздух очищается от пыли и поступает в сохраняемую часть вентиляционного штрека, где воздух, проходя через лабиринты, дополнительно увлажняется при помощи водяных завес. Установлено, что в сохраняемых выработках со стороны исходящей струи угольную мелочь и пыль можно сдерживать влажностью 'менее 12%, чем обеспечивается полная гарантия взры-вобезоиасностн пыли. При этом ее (концентрация в атмосфере, на выходе из рабочей сбойки, как правило, не превышает 10 мг/м3, что соответствует требованиям ПБ. Данный метод бьм внедрен на шахте «Абашевская» АО УК «Кузнецкутоль» и позволил добиться содержания метана в исходящей струе в пределах допустимых норм, 'как правило, не более 0,6—0,8% (рис. 4).

Проблема борьбы с газом может быть успешно решена путем 'Применения дегазации в комплексе со способами управления газовыделением средствами вентиляции. Для этих целей с участием автора была разработана схема с отводом метана из выработанного пространства по поддерживаемым и неподдерживаемым дренажным выработкам, что увеличивает коэффициент 'полезного использования воздуха и нагрузки на очистные забои более чем в 2—3 раза.

При разработке труппы пожароопасных угольных пластов дренажные выработки проходят по пласту, принятому к первоначальной отработке, уголь которого наименее склонен к

самовозгоранию. В результате выемки первого пласта происходит разгрузка подрабатываемых ¡пластов и образуются межпластовые трещины, выходящие в выработанное пространство этого пласта. Для ¡поддержания в выработанном пространстве пустот с целью активной »миграции метана на протяжении всего времени разработки группы пожароопасных пластов его периодически обрабатывают водой по замкнутому циклу. При разработке ¡пластов угля, склонного к самовозгоранию, выработанные пространства обрабатывают водными растворами антипнрогена. Расстояние между первоначально отрабатываемым и подрабатываемыми пластами (Нп, м) выбирается из условия

6/пло<Я„<30/пл„, (4)

аде/л„о—вынимаемая 'мощность первоначально отраба тываемого пласта, м.

Вопросы регистрации наличия эндогенного пожара и его местонахождения являются важнейшими для разработки эффективных мер по его локализации и тушению, а также ¡контроля его воздействия на окружающий углепородный массив и возможности безопасного ведения горных работ на соседних угольных пластах. Успех на пути идентификации местоположения пожара возможен с использованием 'методов математического моделирования, что позволит сократить время поиска и ¡материальные расходы'по сравнению с альтернативными вариантами — бурением скважин и другими технологическими операциями.

Схема теоретического анализа и геофильтрационного прогноза газопереноса в условиях тектонических нарушений и развитого обрушенного пространства состоит из следующих этапов:

выявление и выделение структуры нарушенное™ месторождения;

расчеты характеристик проявлений горного давления и на этой основе последующие оценки коэффициентов пористости, проницаемости, диффузии и др.;

проведение геофильтрационных расчетов.

Решение задачи геофильтрационного прогноза газопереноса с наложением диффузионных процессов для сложной геометрии физической и расчетной схем анализируемого пространства углепородного массива невозможно без привлечения численных методов и ЭВМ. Поэтому решение поставленной задачи осуществлено на базе ¡метода конечных элементов для решения нестационарных задач теории поля, при этом учитывается трехмерная конфигурация зоны обрушения вмещающего углепородного массива. С этой целью была разработана математическая модель газопереноса в выработанном

2*

19

пространстве и по геологическим сечениям [15]. Оценка местоположения эндогенного пожара требует решения обратной задачи, с учетом того, что в конечных точках поля исследуемого угольного пласта имеются известные данные по уровню концентрации С02 и 02. Однако известно, что решения обратных задач тепломассопереноса некорректны и могут иметь ■множество решений. Задача осложняется тем, что точно неизвестны константы модели газопереноса: коэффициент диффузии, ^пористости, проницаемости и т. д., поэтому решение задачи об идентификации места эндогенного .пожара может быть выполнено путем сравнительного анализа расчетных изолиний концентрации С02 в ноле исследуемого пласта с контрольные решением, в качестве которого принимаются изолинии экспериментальных замеров концентрации С02 в известных точках (скважинах). Сравнительный анализ много проще уточненных расчетов, поскольку в этом случае не требуется знаний точных величин констант газопереноса, которые в рассматриваемом виде можно отнести к разряду «прочих равных условий,».

Разработанная методика сравнительного анализа ¡полагает, что для каждого выбранного местоположения источника С02 среди всех временных слоев наиболее вероятным местоположением эндогенного пожара окажется то, при котором

где N — номер варианта расчета с данным местоположением источника С02.

Окончательно 'местоположение источника С02 устанавливается лутем выборки минимального значения среднеквадратичного отклонения из набора всех принятых к расчету местоположений источника С02, то есть

где N(Х,у,г\ —вероятная точка эндогенного пожара с координатами х, у.

В результате экспериментальных исследований на шахте сАбашевская» АО УК. «Кузнецкуголь» аэрогазодинамического режима выработанных пространств при прямоточных схемах проветривания выемочных участков с выдачей исходящей струи па передний или центральный уклон (бремсберг) установлено, что в период отхода лавы от монтажной камеры на 100—150 м снижается устойчивость'Проветривания очистного забоя. Наибольшие утечки воздуха в выработанное пространство, превышающие 70%, начали наблюдаться в 22 м от монтажной камеры и имели место на протяжении .последующих 78 м, при этом в нижней части лавы временами образовывалась слабопровегриваемая зона, по которой -проходило не бо-

(5)

0H<x,y,z) min gNu,y,t)

(6)

(5. мз/мим

480

240.

СН4. е. ~ ---------"!-1-Г^ч- ----— 1 ------м \\Х ; --- V 1 1 .

% м2/мЭ %

0,6 400 12 \ I 1 Зон« 1 ] /\ Л Ту: 1 естественного1 }

0,3 ' 2СЙ 6 \ ^ЧЧц! нпежа | : ! \ 1 1 1

.60

120 180 и, м

Рис. 4. Изменение по длине сохраняемой части выработки лавы 26-22 ."Абашевская" АО УК "Кузнецкуголь" количества воздуха содержания СН4, [ажности угольной мелочи \У и пыли в (йк - во время нахождения выемочного >мбайна у конвейерного и вв - вентиляционного штреков) соответственно, при зстоянной Wl, вк1 и переменной W2, вк2 работе водяной завесы.

ЧП,"о СШ,%

80 1,2

60 0,9

40 0,6

20 0,3

|

| \ | | 1

Яп I

О 100 200 300 400 500 600 700 Ьву, м

Рис.5. График распределения концентрации СН4 и утечек воздуха чп из >изабонного в выработанное пространство по мере подвигаиия лавы 26-31 ."Абашевская" на длину выемочного участка Ьву.

I, мз/мнн СН4, % ч 1 ■ 1 1

5.4 2,7 | 2 ;\ 1

3,6 1.8 | V/

1,8 0,9 0 | ¿1 V 1 ^

60 40 20 0 20 40 60 Ьс, .и

Рис, 6. График изменения концентрации метана (1,2) и дебита метана (3,4) в ■збухе сохраняемой части конвейерного штрека в районе рабочей сбойки ответственно при наличии смесительной камеры для отвода метановоздушной |еси из выработанного пространства (1,3) и без нее (2,4).

лее 10—14% поступающего в лаву воздуха, что способствовало повышению концентрации метана в этом -месте до 1,8— 2,2% (рис. 5). Основным фактором, влияющим на повышение дебита ¡метана в прнзабойной зоне ¡после отхода лавы от монтажной ¡камеры более чем на 150 м, является заметное снижение утечек воздуха из призабойного в выработанное пространство. Указанные недостатки ¡прямоточной схемы проветривания с выдачей исходящей струи на передний или центральный уклон (бремсберг) снижают уровень безопасности ведения-горных работ [16].

Газообильность призабойного пространства, обусловленная выделением газа из обнаженной ¡поверхности ¡пласта и отбитого угля во время работы очистного комбайна, в среднем в 1 1 раз ниже, чем выделялось метана из выработанного пространства. Выполненные инструментальные исследования в сохраняемых частях конвейерных штреков показывают, что за очистным забоем по ходу движения струн его ¡количество постепенно возрастает, при этом наблюдается интенсивный рост дебита метана, что обусловлено выносом ¡метана из выработанного пространства в сохраняемую часть ¡конвейерного штрека (рис. 6). В случаях, когда не представляется возможным проведение фланговых наклонных выработок с выходом последних непосредственно на дневную поверхность или на вентиляционный горизонт, с каждого вентиляционного штрека нижележащей лавы на границе выемочного поля (за монтажной камерой) предлагается проводить фланговую печь. Для обеспечения устойчивого проветривания выемочного участка при системах разработки длинными столбами по простиранию подготовительные работы необходимо вести с опережением на одну лаву. При таких технологических схемах утечки воздуха, поступающие в сбойку, соединяющие в верхней части лавы монтажную камеру с фланговой выработкой, выносят значительное количество газа, образуя таким образом в выработанном пространстве защитную зону с малой концентрацией метана [17].

Внедрение вышеописанных средств и способов борьбы с пылью в схемах с прямоточным проветриванием выемочных участков позволяет:

использовать обрушенные увлажненные породы ¡кровли в качестве фильтра для очистки загрязненного воздуха от пыли;

-полностью изолировать угольную мелочь и пыль в выработанном пространстве. Остаточная запыленность воздуха на выходе исходящей струи из сохраняемой выработки в вентиляционный штрек нижележащей лавы, ¡по данным инструментальных наблюдений, не превышает 2—10 «г/«3;

постоянно содержать в сохраняемой части выработки угольную ¡мелочь н пыль влажностью не менее 12%, чем обеспечивается полная гарантия взрывобезопасности пыли;

значительно снизить заболеваемость горнорабочих пнев-мокониозом и пылевым бронхитом, ликвидировать опасность взрыва угольной пыли в выработках выемочного участка;

снизить в 2—3 раза затраты на борьбу с пылью, повысить культуру производства и нагрузку на очистной забой [18— 21].

Наиболее универсальным и эффективным методом борьбы с газом является применение дренажного штрека, который проводится на 5—10 м выше вентиляционного и соединяется с ним сбойками. Данная технологическая схема особо эффективна при отработке запасов высокогазоносных выемочных полей. Так, на шахте «Абашевская» АО УК «Кузнецкуголь», на которой используется рассматриваемая схема, велись наблюдения за динамикой распределения воздуха и газа по выработкам и выработанному пространству выемочного поля, в результате анализа которых установлено, что:

притечки воздуха с повышенной концентрацией метана, поступающие из выработанного пространства в дренажный штрек, распределяются в основном напротив зоны сдвижения и обрушения пород основной кровли действующей лавы. При этом протяженность зоны распространения основных прите-чек воздуха с повышенной концентрацией метана по длине стационарного дренажного штрека колеблется в пределах 120—200 м;

распределение метана на 100 м дренажного штрека в створе действующей лавы в 2,0—3,7 раза больше, чем за ее пределами.

Проведенные исследования позволили разработать способ управления вентиляцией и газодинамическими процессами в шахтах, отрабатывающих пласты, склонные к самовозгоранию, сущность которого заключается в том, что с целью повышения безопасности отработки выемочных полей большой протяженности за счет рациональной их подготовки, позволяющей управлять газовыделением из выработанного пространства в пожаробезопасных пределах, между первым и вторым выемочными полями (панелями) оставляют целик, прорезанный оконтуривающей выработкой или дренажным штреком. При этом отработку ведут по беецеликовой технологии, при которой по мере подвигания очистного забоя действующей лавы поочередно открывают дренажные сбойки, соединяющие оконтуривающую выработку с выработанным пространством, н отводят метановоздушную смесь из выработанного пространства действующего выемочного поля (панели) в эту выработку, где с помощью подсвежающего воздуха, поступающего с уклонов или бремсбергов, производят разбавление газовоздушной смеси до допустимой концентрации и затем отводят в общеисходящую струю шахты или выработку с обособленной выдачей газа на дневную поверхность, причем от-

работку оставленного целика производят после отработки всех запасов нижележащего выемочного поля (панели).

До настоящего времени наиболее распространенной схемой проветривания выемочных участков на шахтах остается возвратноточпая с выдачей исходящей струи воздуха в выработку, расположенную впереди лавы. Для повышения эффективности отвода метана из выработанного пространства автором была разработана и внедрена на шахте «Абашевская» АО УК «Кузнецкуголь» технологическая схема подготовки и отработки запасов выемочных полей с проведением спаренных выработок, частичным сохранением во время ведения очистных работ конвейерного штрека и последующей выемкой межлавного целика, при которой загазования верхней части лавы не наблюдалось. Концентрация метана, превышающая 1,0% в сохраняемой части выработки, была не ближе 30 м от забоя, что обеспечило полную безопасность ведения очистных работ, запыленность воздуха в вентиляционном штреке была снижена на 20—23%. Применение разработанной технологической схемы на пласте 26 указанной шахты позволило ежегодно выдавать на поверхность дополнительно более 4 млн. м3 метана [22].

Улучшение условии работы комплексно-механизированных лав в результате дегазации увеличивает объемы добычи угля и в определенной мере «перекрывает» затраты па реализацию мероприятий по дегазации. В этой связи на шахте «Зы-ряновская» АО УК «Кузнецкуголь» были проведены шахтные эксперименты с целью установления влияния газовыделения в горные выработки на показатели работы добычного участка, зависимостей снижения газообнльности выемочного поля от показателей извлечения метана различными способами дегазации и разработаны практические рекомендации по совершенствованию технологических схем и параметров управления газовыделепием, обеспечивающих снятие ограничений по газовому фактору на величину нагрузки на очистной забой [23—27]. Особенностью отработки запасов выемочных полей на исследуемой шахте является приток метана из старых выработанных пространств в действующие очистные забои, а также значительный приток метана из сближенных пластов. В результате обработки данных инструментальных наблюдений в очистном забое и па дегазационных скважинах с использованием метода регрессионного анализа была получена для условий Байдаевского геологического района Кузбасса зависимость концентрации метана от расстояния между скважиной и вентиляционным штреком:

К= 1,4+ 1,2/„ +0,01/,Д (7)

При анализе полученной зависимости установлено, что для повышения дегазации необходимо повысить концептра-

цию метана в извлекаемой смеси, для чего были разработаны новая конструкция дегазационных скважин и схема комплексной дегазации, включающая предварительную дегазацию разрабатываемого пласта пластовыми скважинами и текущую дегазацию выработанного пространства вертикальными скважинами, пробуренными в купол обрушения вмещающих пород, что позволило повысить эффективность дегазации на 50% и нагрузку на очистной забой до 2500 т/сут.

4. Исследования,диагностика и контроль напряженно-деформированного состояния горного массива

Важнейшим условием соблюдения эффективности и безопасности ведения подземных горных работ является безусловное обеспечение прочности и устойчивости массивов пород, окружающих горные выработки. При этом действенность мероприятий по выполнению этих условий значительно возрастет в случае организации оперативного контроля за изменениями напряженно-деформированного состояния (НДС) массивов горных пород в пределах всего шахтного поля, или, по крайней мере, в наиболее опасных его участках. Оперативный контроль за изменениями НДС поля угольной шахты связывается автором с использованием непосредственно в условиях производства средств автоматики, телемеханики и вычислительной техники, объединенных в рамках специализированного автоматического диагностического комплекса (АДК) [28— 34]. Функциональная структура АДК и его возможности показаны на рис. 7. Идеология формирования АДК базируется па открытой схеме, допускающей, кроме разработанного блока «Управление НДС шахтного поля», вводить в систему контроля дополнительные блоки, в качестве которых могут служить блоки с задачами технологического контроля за состоянием технологического оборудования, например, блок контроля целостности конвейерных лент, пожарной безопасности, контроля параметров шахтной атмосферы и др. Кроме аппаратурной части АДК включает развитое программное обеспечение, призванное дать обоснованное толкование полученным экспериментальным результатам с целью оценки текущей ситуации в поле шахты в реальном масштабе времени. Такой анализ необходим для выдачи рекомендации по проведению горнотехнических мероприятий для защиты элементов шахтного поля от возможного возникновения динамических явлений, приводящих к аварийной ситуации на шахте. Для численного моделирования геомеханической обстановки разработано программное обеспечение, базирующееся на реализации двух альтернативных вариантов — методе конечных элементов и методе граничных интегральных уравнений, применительно к особенностям шахт Кузнецкого бассейна, ориептиро-

I 2 _

КОНТРОЛЬ К01ШСНГРЛ1ШИ

пыли.

ПГСДУШ'В.ЪДГ.НИЕ О CJPLÜIOÜHACHOCTM

КШ!ЦШТГЛ1ШИ

MliTAIIA.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ О ВЗРЫВООПАСНОСТИ

Г.ЬЦ)ЛЛ1Л ПОГОД ! KÍ4Ü.JU! !

' ЗМБГОСМ ] ! ГОГШДП Ч I УДАГЫ

L

¡Технологический-] I кош голь . i

Рис. 7, функциональная структура -¿игоьштизированиого диагностического комплекса (АДК).

ванных на использование ПЭВМ класса 1ВМРС 486 и выше.

Метод конечных элементов относительно давно используется для решения задач механики сплошных сред, в частности, для решения задач механики твердого тела при линейном и нелинейном поведении среды, а также в случае неоднородных сред. При таком подходе к задаче решается не система дифференциальных уравнений в частных производных для перемещения с соответствующими граничными условиями, а ведется поиск минимума функционала потенциальной энергии на некотором пространстве перемещений V.

Проблема экспериментально-теоретического изучения реального геомехапического состояния участка шахтного поля связана с проблемой построения определяющих соотношений и вычислительных процедур, описывающих механические свойства угля и вмещающих пород при различных уровнях деформирования элемента горного массива.

При решении задач об определении НДС в окрестности отдельных выработок или групп выработок, когда необходим анализ НДС в рамках физической или геометрической нелинейности, в алгоритмы программ включены процедуры, учитывающие указанные виды деформирования горного массива. Процедура учета физической нелинейности базируется на законах деформационной теории пластичности. Определяющие соотношения заменяются реальными диаграммами деформирования, заданными либо в виде таблиц зависимости обобщенного напряжения от величины обобщенной деформации, либо в виде сплайн-функций, аппроксимирующих диаграммы деформирования, полученные непосредственно при прямых натурных экспериментах.

Для большинства известных материалов диаграмма деформирования аппроксимируется следующими законами, включенными в комплекс разработанных программ автоматизированной системы ЗВЕЗДА-М:

л иней но-степенной закон:

3« = (<4/£>0ги. если о„ < з„, (линейный закон) ;

(8)

он га А(ги — ;„.), если в„ ^ з„, (степенной закон);

линейно-степенной за>кон с участком линейного упрочнения:

а„ ~ (оц./ч) гп если ~„ < о,Л (линейный .закон);

= [(а«: — 3«,)/(3и, — ЧЛ ^и —£", + 3<<;-если е., < о,,,-(участок линейного упрочнения);

ои — А (ец — £„,), если ои ^ а„2 (степенной закон);

линейно-степенной закон с площадкой текучести:

°и — ("u,/*ii,UH, если аи <С ви, 11 (линейный закон);

=Ж=

если s„ £„, (площадка текучести);

(Ю)

аи — А(ги — е„:, если аи > з„, и £„>5,,, (степенной закон),

где оЦ|, з„2, -U|, £и>, р и Л —постоянные, .получаемые из анализа диаграммы деформирования.

Учет геометрической нелинейности осуществляется с использованием дельта-метода — пошаговой по нагрузке процедуре, если деформации контура выработки .превышают 15—■ 20%.

Комплекс программ ЗВЕЗДА-М реализует метод конечных элементов для двумерных и осеснмметричных задач упругих и физически нелинейных сред. Комплекс состоит из следующих частей: блок .подготовки исходных данных для расчета FRESCA, блок визуализации конечноэлементной сетки, блок расчета напряженно-деформированного состояния SIMSIM, а также блоки просмотра результатов НДС в текстовом виде и блок визуализации результатов расчета в виде демонстрации деформации области и линий уровня деформаций и напряжений.

Алгоритмы .программ написаны на языке BORLAND С+ + н ФОРТРАН для случаев плоской, осеспмметричной и трехмерной постановок задач теории упругости, имеют развитый интерфейс. Программы позволяют одновременно рассматривать до десяти пластов или выработанных пространств и более (в зависимости от возможностей используемых ЭВМ).

Как известно, результаты оценки НДС горного массива часто носят лишь качественный характер из-за несоответствия реальных прочностных и физических свойств, получаемых, как травило, в лабораторных условиях экспериментам и на специальных образцах угля и вмещающих пород, которые затем закладываются в расчет, использование АДК помогает устранить это несоответствие. Таким образом, включение комплекса программ по расчету НДС горного массива в АДК позволяет по данным инструментальных замеров изменения реальных напряжений в наперед заданных точках шахтного поля, в сочетании с решением прямых и обратных задач, уточнить физико-механические характеристики угля и вмещающих пород и на этой основе получить достоверные численные результаты реального механического поведения конструктивных элементов горного массива.

Апробация разработанного программного обеспечения была осуществлена при оценке напряженно-деформированного состояния углепородного массива по трассе проходки путевого уклона пласта 32 шахты «Байдаевская» АО УК «Кузнецк-

уголь». В связи с особо сложными горно-геологическими и газодинамическими условиями проходки уклона были выполнены расчеты по оценке уровня горного давления в зоне ПГ'Д и при переходе трассы путевого уклона под краевыми частями иадработанного пласта 33. Расчеты концентрации горного давления были проведены с учетом фактических физико-механических характеристик угля и вмещающих пород междуиластья как со стороны кровли, так и почвы путевого уклона в соответствии с данными стратиграфической колонки. Расчетами установлены зоны ПГД (по сравнению с геостатическим давлением, обусловленным глубиной разработки), зоны воздействия максимума горного .давления на путевой уклон вдоль трассы проходки. Выполнена оценка конвергенции сечении выработки, а также оценка распределения напряжении по ее контуру п по границам между пластами в окрестности путевого уклона.

По результатам расчетов иа ЭВМ были даны рекомендации но выбору рациональной трассы проходки выработки, рекомендации по горнотехническим мероприятиям с целью разгрузки пород вокруг путевого уклона, а также повышению естественной прочности и несущей способности пород кровли как в зонах проявления максимума горного давления, так и в зонах ПГД.

Как показано на рис. 7, функциональная структура по направлению «измерение механических напряжений и управление НДС шахтного поля» состоит из: датчиков напряжений, объединенных в блоки (модули) по 4—5 шт. в каждом; блоков измерения (регистрации) сигнала датчиков; аналого-цифрового преобразователя (АЦП); блока коммутации (блока управления); линии связи; блока дешифрации и блока обработки и отображения (запоминания) информации. Необходимо отметить, что направление «измерение механических напряжений и управление НДС шахтного поля» было отработано автором как отдельный модуль АДК, получивший название «локальный диагностический комплекс» (ЛДК).

Функциональная структура дает ясное представление о назначении каждого блока и о работе всего комплекса в целом. Напряжение (или его изменение), возникшее в горном массиве, вызывает появление (изменение) сигнала в датчике. В блоке измерения (БИ) этот сигнал усиливается и поступает на АЦП, где преобразуется в цифровой код и через блок коммутации (управления) по линии шахтной телефонной сети поступает в блок дешифрации, а затем в блок запоминания информации.

Вопрос о размещении датчиков в контролируемом элементе шахтного поля имеет важное значение, ведь речь идет о контроле над процессом возникновения и развития аварийных ситуаций, преодолеваемых изменениями НДС.

Требования к силовым установочным параметрам датчика определяются следующими соображениями. Чтобы своевременно и адекватно обнаружить начавшийся процесс изменения НДС или контролировать динамику развития этого процесса, исходный уровень пагруженности датчика должен соответствовать НДС горного массива вне зоны влияния очистных работ. Эго значит, что, следуя геостатической гипотезе распределения напряжений, исходный уровень нагрузки датчика должен быть задан в пределах

ст//д = 0,01у#, МПа, (11)

где у — объемная'масса пород, т/м3; Н — глубина установки датчика.

Требования к геометрическим установочным параметрам определяются двумя обстоятельствами. К первому из них относятся уже упоминавшиеся требования установки датчика вне зоны влияния очистных работ. Второе из названных обстоятельств сводится 'К следующему: по мере развития горных работ датчик обязательно должен оказаться в зоне влияния соответствующей выработки — подготовительной, очистной или нескольких выработок (выработанных пространств). Изменения НДС будут фиксироваться датчиками, размещенными в предельно напряженных зонах х и у. Это-обстоятельство приводит к необходимости предварительного рассмотрения некоторых типичных схем. Всего автором рассмотрено семь схем размещения локальных датчиков напряжений. Рассмотренные схемы размещения датчиков не исчерпывают всего ¡многообразия вариантов горных работ, это наиболее типичные случаи, которые ¡перекрывают примерно 70% возможных вариантов.

Отличительными особенностями ЛДК, помимо точности измерений, являются его компактность, простота технологических операций при установке модуля измерения горного давления, в том числе в труднодоступные места горных выработок, оперативность снятия показаний требуемых параметров, мобильность установки. Под руководством и при участии автора разработаны технологическое оборудование, приспособления для установки модуля измерения горного давления в массив пород, конструкция датчика напряжений и аппаратура для регистрации напряжений.

Для отработки взаимодействия модуля измерения горного давления и аппаратуры регистрации напряжений были проведены лабораторные испытания на модели горного массива, при этом горное давление моделировалось воздействием пуассона при помощи пресса МП-600 и установки ШБТНОЫ на модель массива, в которой был установлен модуль измерения горного давления. Результаты измерений напряжений в модели массива показали стабильную работу

модуля измерения горного давления при многочисленных циклах нагружения массива, что позволило сделать вывод о стабильности основных характеристик ЛДК. Модуль измерения горного давления с высокой точностью фиксировал изменение внешней нагрузки, прикладываемой к модели горного массива посредством воздействия пресса, при этом погрешность воспроизведения изменения внешней нагрузки модулем измерения горного давления оказалась в пределах графической точности.

Для изучения процессов структурных изменений в моделируемом массиве были осуществлены лабораторные исследования, при этом было принято предположение о разрушении материала в окрестности датчика напряжений. В результате лабораторных исследований впервые в отрасли получены экспериментальные результаты, свидетельствующие о механизме и возможных процессах структурных изменений в массивах пород, носящих колебательный характер. При этом состояние массива трактуется автором как первоначально устойчивое, а затем, под воздействием нагрузки, имеющее переходный процесс к новому уровню устойчивого состояния, стабилизации этого состояния. Далее, при определенных комбинациях внешних воздействий, возможно продолжение процесса перехода через структурные изменения в массиве пород к следующему уровню устойчивого состояния.

Таким образом, установлена потенциальная пригодность ЛДК как установки слежения за геомеханической ситуацией в элементах шахтного поля, а также как инструмента для проведения самостоятельных научных исследований. Новые принципы, идеи и подходы, заложенные в проект ЛДК, а также реализация этого проекта — его воплощение в экспериментальную установку и модули измерения горного давления, фиксирующие уровень напряженного состояния в заданных точках горного массива, наряду с вышеизложенным математическим обеспечением для анализа, прогноза и принятия оперативных решений, позволит поднять на качественно новую ступень решение проблемы эффективности и безопасности ведения горных работ при подземной разработке запасов угольных месторождений.

В ходе промышленных испытаний разработанной аппаратуры ЛДК на АО «Шахта им. Ленина» и АО «Шахта Усин-ская» установлено, что ее использование позволяет в условиях действующей шахты проводить ежедневный прямой контроль изменений горного давления в окрестностях подземных выработок, решая при этом ряд производственных проблем, таких, как:

планировать заложение выработок, избегая зон ПГД и обеспечивая минимально возможную концентрацию напряжений в массиве горных пород;

корректировать и принимать оптимальные проектные решения по планированию горных работ в условиях действующих шахт;

снизить затраты на ремонт выработок;

снизить эксплуатационные затраты на 1 т добычи угля;

дать прямую достоверную оценку напряженного состояния массива горных пород в окрестностях действующих подготовительных и очистных выработок;

повысить безопасность ведения горных работ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации в виде научного доклада на основании выполненных автором исследований осуществлено решение научной проблемы разработки методологии комплексного обоснования параметров прогрессивных технологий эффективной и безопасной отработки запасов высокоугленосных месторождений, что имеет важное научное и народнохозяйственное значение для угольной промышленности России.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Предложены варианты и обоснованы параметры технологических схем отработки запасов высокоугленосных месторождений, базирующиеся на безгорнзонтных схемах вскрытия и подготовки угольных пластов, полной конвейеризации транспорта угля и обеспечивающие высокие нагрузки на комплексно-механизированные очистные забои.

2. Разработаны и реализованы технологические схемы отработки запасов участков угольных месторождений с резко изменяющимися элементами залегания угольных пластов и траекториями движения очистных забоев.

3. Обоснованы параметры разработанных технологических схем отработки запасов на концевых участках выемочных столбов с различными углами примыкания очистных забоев к магистральным и фланговым выработкам, позволившие отказаться от оставления клиновидных угольных целиков, уменьшить риск динамических проявлений горного давления при разработке смежных пластов и исключить ведение горных работ в зонах повышенного горного давления.

4. Предложена классификация аномальных горно-геологических факторов, позволяющая осуществлять оценку, выбор и расстановку высокопроизводительного оборудования комплексно-механизированного очистного забоя в конкретных условиях отработки запасов выемочных полей по средневзвешенному коэффициенту готовности очистного забоя.

5. Разработаны и реализованы технологические схемы охраны и поддержания горных выработок, базирующиеся на комплексном воздействии на углепородный массив с целью

сохранения повторно используемой выработки в рабочем состоянии в течение всего срока ее эксплуатации и позволяющие значительно снизить трудоемкость процесса крепления выработки и стоимость ее поддержания.

Разработана конструкция металлической инвентарной крепи горных выработок БИК-1, позволяющая снизить трудоемкость установки и расход металла па се изготовление при одновременном увеличении несущей способности по сравнению с применяемыми на шахтах Кузбасса традиционными видами металлических крепей, а также увеличить темпы проведения подготовительных выработок на 15—20%.

6. Разработаны методические принципы расчета размеров основных аэрогазодинамических зон по длине выработанного пространства выемочного столба, базирующиеся на полученном в ходе инструментальных исследований коэффициенте уплотнения обрушенных пород в зависимости от свойств вмещающих пород и продолжительности периода нахождения их в обрушенном состоянии, позволяющие с достаточной степенью точности определять значения скоростей движения утечек воздуха но выработанному пространству.

7. Разработан и реализован способ снижения эндогенной пожароопасностн на основе химической обработки выработанных пространств гелеобразующими составами поперек движения утечек воздуха со стороны сохраняемой части вентиляционного штрека позади очистного забоя, начиная от границы пожароопасной зоны, позволяющий повысить нагрузку на очистной забой за счет совмещения работ по добыче угля, контролю и своевременной локализации возможных очагов пожара в начальной их стадии.

8. Разработаны методы подавления пыли с помощью обрушенных увлажненных пород кровли, системы лабиринтов и водяных завес, обеспечивающие полную гарантию взрывобе-зопаспости пыли и доведения ее концентраций до значений, соответствующих требованиям ПБ, снизить в 2—3 раза затраты на борьбу с пылыо, повысить культуру производства и нагрузку на очистной забой.

9. Разработана теория идентификации местоположения подземного пожара, базирующаяся на использовании результатов замеров газового состава в выработанном пространстве в едином комплексе с решением задачи геофильтрационного газопереноса с наложением диффузионных процессов для сложной геометрии трехмерной конфигурации анализируемого пространства методами математического моделирования, реализуемыми на ЭВМ для решения нестационарных задач теории поля.

10. Разработана концепция прогнозирования и контроля за изменениями напряженно-деформированного состояния массивов пород в пределах шахтного поля, базирующаяся на

разработке достаточно узких проблемно-ориентированных алгоритмов, позволяющих проводить оперативные расчеты горного давления с использованием допустимых, по возможностям ЭВМ, моделей расчета НДС элементов массивов с применением численных методов анализа — метода конечных элементов и метода граничных интегральных уравнений.

11. Установлены закономерности деформирования пород вокруг горных выработок при беспеликовой выемке угля в конкретных горно-геологических и горнотехнических условиях отработки запасов выемочных полей и выданы рекомендации по выбор)- рациональных вариантов технологии их проведения, горнотехнических мероприятий с целью повышения естественной прочности вмещающих пород, окружающих выработки, и несущей способности крепи.

12. Разработаны теоретические основы построения автоматизированного диагностического комплекса, базирующиеся на использовании комплекса программ математического моделирования горного давления и результатов экспериментальных замеров изменения реальных напряжении в наперед заданных точках шахтного поля и позволяющие получать достоверные численные результаты реального механического поведения конструктивных элементов горного массива, контролировать и в случае необходимости вырабатывать эффективные мероприятия по защите участка шахтного поля от возникновения аномального явления.

13. Разработаны средства локального диагностического комплекса (ЛДК) контроля за напряженно-деформированным состоянием элементов горного массива в пределах шахтного поля, позволившие впервые получить экспериментальные результаты, описывающие механизм и процессы структурных изменений в углепородных массивах при перераспределении горного давления, на основе которых разработаны методики для аттестации и тарировки основных средств и узлов ЛДК.

14. Экономический эффект от внедрения результатов исследован/;;"/ ;;а шахтах АО УК «Кузнецкуголь» составил около 19,5 млрд. руб. в действующих ценах.

Основное содержание диссертации в форме научного доклада опубликовано в следующих работах:

1. Михеев О. В., Некрасов В. В., Попков М. П. Новые технологические Решения по вскрытию, подготовке .и отработке угольных месторождений Кузбасса. — М.: МГИ, 1993. — И47 с.

2. Гук А. И., Некрасов В. В., Попков М. П., Магдыч В. И. Бсзгорл-зонтные схемы разработки угольных пластов.— М.: МГГУ, ГИАБ. Вып. 1, ¡995. — С. 37—40.

3. Некрасов В. В., Михеев О. В., Медведкова Е. В. Разработка эффективных технологий подземной угледобычи с использованием струйных органов разрушения. — М.: -МГГУ, 1994. — 49 с.

4. Михеев О. В., Малышев Ю. П., Некрасов В. В. и др. Технология очистных работ с перемещением забоя по криволинейном траектории.— М.:МГИ, 1993,— 101 с.

5. Михеев О. В., Малышев 10. Н„ Некрасов В. В. Опенка механизированных комплексен по обобщенному экономическому критерию. — М.: ■ЛГИ, 1993, —50 с.

6. Кузнецов Ю. П., Некрасов В. В., Постников В. И. Технологическое картографирование отработки запасов выемочных учасшов. — М.: МГМ, 1993, —61 с.

7. Патент РФ № 2055989. Спецпрофиль./Каретнпков В. Н., Клейменов В. Б., Некрасов В. В. и др. — Опубл. в Б. И., 1996, № 7.

8. Гаврилов Н. В., Некрасов В. В. Совершенствование конструкции крейи БИК-1 для условий шахта концерна «Кузнецкуголь». — В сб.: Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов. — Тула: ТулПИ, 1,992. — С. 53—58.

9. Гаврилов Н. В., Сокол Б. Л., Некрасов В. В. Исследование несущей способности бочкообразной инвентарной крепи БИК-1 в условиях ее применения на угольных шахтах с углом падения от 0 до 21 град.— В сб.: Механика подземных сооружений. — Тула: ТулПИ, 1992. — С. 77—81.

10. Силютин С. А., Некрасов В. В. Применение бесцсликовон технологии ведения горных работ в условиях шахты «Зыряновская». Добыча угля подземным способом: Научи.-техн. »реферат, сб. — М.: ПНИЭИуголь, 1984. № 8.-17 с.

.11. А. с. 1295003. Присечна'я крепь./Ковальчук Л. Б., Некрасов В. В., Уланов П. А. и др. — Опубл. в Б. И., ,1987, № 9.

12. А. с. 1339253. Присечная крепь./Ковальчук А. Б., Некрасов В. В., Канырнн В. И. и др. — Опубл. в Б. И., 1987, № 35.

13. Михеев О. В., Некрасов В. В., Лукин К. Д. Поддержание подготовительных выработок на шахтах Кузбасса. — М.: А1ГИ, 1993. — 169 с.

14. Шестых В. В., Некрасов В. В. Предупреждение эндогенных пожаров при добыче угля механизированными комплексами. — В сб.: Преду прежденпе эндогенных пожаров. — Кемерово: ВоетНИИ, 1986. — С. 7,1 — 75.

16. Некрасов В. В., Михеев О. В., Казанцев В. Г. и др. Идентификация подземного пожара. — М.: МГГУ, 1995. — 51 с.

16. А. с. 1-102675. Способ герметизации выработанного пространства действующих очистных забоев/Некрасов В. В., Евсеев В. С., Лнллер Ю А. п др. — Опубл. в Б. И., 1986, № 27.

17. Михеев О. В., Некрасов В. В., Попков М. П. Аэрогазопыледпнамн-ка при прямоточной вентиляции выемочных полей.— В сб.: Научно-технические разработки МГГУ, АО УК «Кузнецкуголь» и института «ВНИИгид-роуголь», —М.: МГГУ, 1994. — С. 19—48.

18. Михеев О. В., Некрасов В. В., Попков Е. М. Пути снижения запыленности воздуха в выработках, оборудованных ленточными конвейерами.— В сб.: Научно-технические разработки МГГУ, АО УК «Кузнецкуголь» и институте «ВНИИгндроуголь». — М.: МГГУ, 1S91.— С. 73—75.

19. Некрасов В. В., Попков Е. М„ Гух А. И. Результаты исследования запыленности воздуха в месте установки энергопоезда. — В сб.: Научно-технические разработки МГГУ, АО УК «Кузнецкуголь» и института «ВНИИгндроуголь». — М.: МГГУ, 1994. — С. 1 16—118.

20. Некрасов В. В. Требования к прямоточным схемам проветривания выемочных участков. — В сб.: Научно-технические разработки А\ГГУ, АО УК «Кузнецкуголь» и института «ВНИИгндроуголь. — М.: МГГУ, 1С94 — С. 126.

21. Некрасов В. В., Гук А. И. Обоснование метода расчета воздуха для прямоточных схем проветривания выемочных участков. — В сб.: Научно-технические разработки МГГУ, АО УК «Кузнецкуголь» и института «ВНИИгндроуголь», —М.: МГГУ, 1994. — С. 127—130.

22. Некрасов В. В., Попков Е. М., Гук А. И. Аэрогазопылединамика при возвратноточных схемах вентиляции выемочных участков. — В сб.: Научно-технические разработки МГГУ, АО УК «Кузнецкуголь» и института «ВНИИгцдроуголь». — М.: МГГУ, 1994.— С. 131 — 137.

23. Рогозин А. А., Некрасов В. В. Опыт работы очистной бригады М. Н. Решетникова с шахты «Зыряновская» ПО «Южкузбассуголъ».— М.: ЦНИЭИуголь, 1980. — 19 с.

24. Сергиенко А. Н., Некрасов В. В., Лошкарева Т. Д. Опыт работы бригад-миллионеров ПО «Южкузбассуголь». — М.: ЦНИЭИуголь, 1981.— 20 с.

25 Некрасов В. В. Шесть миллионов тонн угля за пятилетие. — Уголь. 1984, № 5.— С. 10—12.

26. Некрасов В. В. Отработка запасов шахтного поля без оставления целиков в условиях шахты «Зыряновская». — В сб.: Создание технологии и техники добычи угля без постоянного присутствия людей в забоях н/ахт. — М.: МГИ, 1984. — С. 29—31.

27. Некрасов В. В. Экономическая эффективность применения бесце-ликовой технологии отработки угольных пластов. — В сб.: Создание технологии ,и техники добычи угля без постоянного присутствия людей в забоях шахт. — М.: МГИ, 1984,— С. 65—68.

28. Некрасов В. В., Казанцев В. Г., Михеев О. В. и др. Автоматизированная система диагностики напряженно-деформированного горното массива,—М.: МГГУ, ГИАБ. 1993, вып. 4.—С. 17—22.

29. Некрасов В. В., Казанцев В. Г., Михеев И. О. и др. Расчеты напряженно-деформированного состояния массива горных пород методом конечных элементов. — М.: МГГУ, 1994. — 59 с.

30. Некрасов В. В., Казанцев В. Г., Михеев О. В. и др. Расчеты напряженно-деформированного состояния массива горных пород методом граничных интегральных уравнении. — М.: МГГУ, 1994. — 76 с.

31. Некрасов В. В., Казанцев В. Г., Михеев О. В. и др. Оценка наягря-женно-деформированного состояния массива пород в окрестностях горных выработок, —М.: МГГУ, 1994. — 54 с.

32. Казанцев В. Г., Некрасов В. В., Михеев О. В. и др. Автоматизированная система диагностики напряженно-деформированного состояния горного массива, —М.: МГГУ, 1994, ч. 1,. — 57 с.

33. Некрасов В. В., Казанцев В. Г., Магдыч В. И. и др. Автоматизированная система диагностики напряженно-деформированного состояния горного массива. — М.: МГГУ, 1995, ч. 2. — 75 с.

34. Некрасов В. В., Казанцев В. Г., Потапов В. Г. и др. Экспериментальные методы определения напряженно-деформированного состояния конструктивных элементов шахтных полей. — М.: МГГУ, 1994. — 26 с.