автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Научное обоснование прогноза и предотвращения горно-тектонических ударов при разработке мощных угольных пластов в сейсмически активных районах

министерство ТОПЯИб'А ЙЭНЕРГЕТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

I О С У Д Л Р С Т В I Н Н О I 11 Р I л II Р И Я Т И I НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГОРНОЙ ГЕОМЕХАНИКИ И МАРКШЕЙДЕРСКОГО ДЕЛА ( В Н И М И )

На принах рукописи

ГЕЛАШВИЛИ Гиви Михайлович

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОГНОЗА И ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ГОРНО-ТЕКТОНИЧЕСКИХ УДАРОВ ПРИ РАЗРАБОТКЕ МОЩНЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ В СЕЙСМИЧЕСКИ АКТИВНЫХ РАЙОНАХ

Специальность 05.15.02 — «Подземная разработка месторождений

полезных ископаемых»

05.15.11 — «Физические процессы горного производства»

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени доктора технических наук в виде научного доклада

(--1(1' 1 с р й у И г I Ч !> .1

Работа выполнена в Государственном предприятии научно-исследовательском институте горной геомеханики и маркшейдерского дела (ВНЙМИ)

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Булычев Николай Спиридонович доктор технических наук, профессор Борщ-Компаяиец Виталий Иванович доктор технических наук, профессор Кузнецов Степан Тимофеевич

Ведущее предприятие: ПО "Грузуголь"

Защита диссертации состоится "«иарте^ 1983 года в ¡0 часов на заседании спевд визированного совета Д.135.06.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук в Государственном предприятии научно-исследовательском институте горной геомеханики и маркшейдерского дела по адреоу: 199026, Санкт-Петербург, Средний пр., 82.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института с 9 до 16 часов.

Диссертация разослана " 2 " ^<'^^¿11993 г. Мех. № £ -////

Ученый секретарь специализированного Совета, доктор технических наук

/

В.М.Шик

ОНЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В диссертации, представленной в виде научного доклада, дается краткое содержание опубликованных в 1068-1991 гг. работ автора по результатам выполненных им научных исследований.

Актуальность проблемы. Некоторые месторождения угля (Шураба, Кузбасса, Приморья, Ткибули) и большинство рудных и нерудных месторождений (Таштагола, Норильска, Джезказгана. Апатитов, СУБР) расположены в сейсмоактивных регионах, что наряду с неблагоприятными для разработки условиями .геолого-тектонического порядка обуславливает сложную форму динамического проявления горного давления, которая приводит к разрушениям горных выработок одновременно на нескольких выемочных полях, нанося значительный социальный и материальный ущерб /4. 43/.

Сейсмоактивность региона является результатом реализации части суммарной геодинамической энергии, которая аккумулируется в значительных по размерам участках за счет глобальных тектонических процессов и расходуется в виде как импульсивных сейсмических явлений, так и непрерывного векового процесса деформирования земной коры (Зоненшаян Л.П.). Горше работы способствуют возникновению отдельных участков с значительной концентрацией вертикальных нагрузок. Поэтому месторождения в сейсмотектонически активных регионах находятся в области влияния аномальных тектонических и гравитационных полей напряжений, при суперпозиции которых генерируются динамические явления, приводящие к катастрофическим разрушениям в горных выработках /4,22/.

В исследованиях динамических форм проявления горного давления, которые особенно интенсивно ведутся за последние три-четыре десятилетия, достигнуты значительные успехи. Создана теория механизма горных ударов и выбросов угля, породы и газа, теория защитного действия опережающей надработки, открыты закономерности деформирования горных пород и др. (И.М.Петухов, А.М.Ляньков, В.С.Сидоров, Я,А.Бич).

В работах Д.Спалцинга, В.Вильсона и Ч.Вайснера горше удары рассматриваются как следствие перераспределения в ходе горных работ напряжений гравитационного происхождения. В числе факторов, способствующих формированию очагов горных ударов, приводится напряжение тектонического происхождения и тектонические разрывы. Механизм влияния последних на возникновение удароопасной ситуации объясняется так называемым "экранным эффектом". Первым важным этапом в понимании проблемы горных ударов явилась монография С.Г.Авертина (1954 г.), в которой автор отмечает, что "основной причиной горных ударов следует считать горное давление, величина и характер которого являются следствием, главным образом, гравитационных сил и лишь в отдельных слу-

чаях добавочных напряжений тектонического происхождения. Однако основной источник напряжений - это вес покрывающих пород".

И.М.Петуховым впервые была предпринята попытка рассмотреть единую систему - угольный пласт-боковые породы. В ходе действия последних аккумулируется полная энергия, развязывающая горный удар, в процессе которого значительную роль играет импульс со стороны' боковых пород. Таким образом, И.М.Петухов еще на начальном этапе изучения проблемы в развязывании горного удара придает большое значение напряжениям массива горных пород, окружающего очаг горного удара.

У зарубежных авторов (Ф.Блана, Г.Браунер, Н.Лабас. А.Бровн) горные удары рассматриваются с точки зрения механизма очага и закономерностей формирования зон повышенного горного давления технологического характера. Меньшее внимание, уделяется особенностям естественных полей напряжений и их влиянию на становление удароопасной ситуации. Причиной этому служит то, что большинство месторождений, которым посвящаются эти работы, расположены в платформенных областях, где земная кора находится в условиях относительного покоя. В работах Остервальда Ф.В., Бродекина Н., наоборот, сообщается, что в угольном районе Саний-Савд в США прослеживается четкая связь между горными ударами и современной активностью земной юры.

На Субре и Таштагольском железорудном месторождении в последнее время были зафиксированы несколько горных ударов, проявлению которых по времени предшествовали сейсмические толчки (К.А.Войяов, B.C. Лсыакин, Б.В.Шреп). Влияние тектоники на проявление горных ударов изложено в работах И.МЛетухова, И.М.Батугиной, А.С.Батугина, Д.В. Филипса, Н.Р.Урушадзэ. В своих исследованиях Я.А.Бич, П.В.Егоров, Г.Л.Фисенко, Е.И.Шеглякин, М.В.Курленя, Ю.С.Рехвиашваяи рассматривают влияние существующих тектонических разрывов на условия Армирования очага динамического проявления горного давления. И.А.Турчаниновым, Г.А.Марковым, В.И.Ивановым приведены результаты изучения динамических проявлений горного давления на руднике Расвумчорр и высказано предположение, что горные удара в этих условиях формируются в основном под действием повышенных горизонтальных напряжений тектонического происхождения. С.Вершховска и В.Будрик приводят случаи влияния динамического тектонического поля напряжений на проявление горных ударов. Хотя авторы лишь констатируют факты горных ударов, связанных непосредственно с неотектоникой, но они явно показывают, что горные удары на сейсмоактивных месторождениях тесно переплетаются с тектоническими процессами.

Постановка вопроса о разработке комплекса мер по безопасной и эффективной выемке мощных удароопасных пластов в сложных горно-геологических условиях в сейсмически активном районе выдвинула научную

я инженерную задачу по получению необходимых данных о проявлениях горного давления, физико-механических и фазовонфизических свойствах угля и пород, геодияамическсы строении и напряженном состоянии горного массива, связи сейсмо-тектонических процессов с горными ударами и др. Проведенные по всем этим направлениям исследования на Тки-були-Шаорском месторождении, которое оказалось идеальной экспериментальной базой для возникшей здесь проблемы, показали, что в данном сейсмоактивном районе горные удары возникают под влиянием гравитационных и тектонических силовых полей одновременно с землетрясениями и характеризуются рядом особенностей. Этот вид горных ударов по предложению автора и его коллег (И.М.Петухов, В.А.Смирнов, А.А.Фи-линков) получил название горно-тектонических ударов.

В целом, несмотря на значительные успехи в решении проблемы горных ударов, задача исследования механизма возникновения горнотектонических ударов и разработка на этой основе методов и средств их прогноза и предотвращения была и остается до сих пор актуальной.

Целью работы является разработка научных основ комплекса региональных способов прогноза удароопасности и предотвращения горнотектонических ударов по фактору особенностей проявления горного давления, в том числе динамических явлений при разработке мощных угольных пластов в сейсмически активных районах.

Задачи исследований:

1. Проведение экспериментальных и теоретических исследований проявления горного давления и горно-тектонических ударов на шахтах, разрабатывающих мощные угольные пласты в районах с активно протекающими неотектоническими процессами.

2. Обобщение результатов исследовательских работ и установление основных закономерностей связи горно-тектонических ударов с активными тектоническими процессами.

3. Обоснование методов прогноза удароопасности и предотвращения горно-тектонических ударов, позволяющего выделять наиболее ударооп-асные участки месторождения и разрабатывать способы безопасного ведения горных работ по фактору горно-тектонических ударов.

4. Разработка и внедрение нормативно-методических документов, регламентирующих прогноз и предотвращение сильных горно-тектонических ударов на угольных шахтах, разрабатывающих мощные удароопасные зяасты в сложных геодинамических условиях.

Основная идея работы состоит в предотвращении горно-тектони-1еских ударов, проявляющихся при разработке мощных удароопасных иастов в сейсмически активных районах»путем увлажнения больших /гольных массивов с целью снижения их упругих свойств и повышения ;тепени поглощения упругих волн; опережающей отработки защитных

пластов и расположения выработок в зонах, разгруженных от повышенного горного давления; применения системы разработки,наиболее элективно разгружающей горный массив; использования рациональных крепей в соответствии с ожидаемыми динамическими нагрузками и смещениями пород.

Методы исследований. Применен комплекс методов исследований, включающий эксперименты и наблюдения за проявлениями горного давлениям в том числе горных ударов.в выработках, проводимых при разных горно-геологических условиях и способах их поддержания; исследования механических свойств угольных пластов в шахтных условиях с помощью давильной установки; лабораторные определения механических и фазово-физических свойств угля и пород; гидрогеологические исследования угольных плазтов; геофизические дискретные наблюдения в подземных выработках и непрерывные стационарные телеметрические наблюдения как на земной поверхности, так и в подземных сейсыопавильонах, дая чего была построена специальная сейсмологическая станция; аналитические расчеты напрякенно-деформированного состояния горного массива и др.

С целью исследований эффективности опережающей отработки защитных пластов, характера деформирования пород и накопления потенциальной энергия в очаге горного удара проводились наблюдения с помощью глубинных и контурных реперов и опорной пяты.

Связь работы с планами НИР. Основная часть опубликованных работ автора выполнена в рамках тематических плановых работ ВНИМИ в соответствии с заданиями Минуглепрома СССР, в том числе тема У/1 "Исследование горных ударов на шахтах СССР" (1967-70 гг.).

Тема 10-УП.4 "Разработать методы прогнозирования и борьбы с .горными ударами на шахтах СССР" (1971-75 гг.), № ГЕ 71005761.

Тема 0206020000 "Усовершенствовать существующие и разработать новые способы и средства безопасного и экономичного ведения горных работ на угольных пластах и породах, опасных по динамическим явлениям" (1976-80 гг.), й ГР 76028053.

Тема 0256016101 "Разработать технические требования и составить рекомендации по созданию и совершенствованию безопасной и эффективной техники и технологии ведения горных работ на удароопасных угольных пластах, в том числе на пластах, одновременно склонных к горным ударам 'и выбросам" (1981-1985 гг.), $ гр 01830071474-

Тема 0292284000 "Разработать и внедрить рекомендации по безопасному ведению горных работ с учетом геодннамического районирования и разрывной геологической нарушенности Ткибули-Шаорского месторождения" (1986-90 гг;), № ГР 01870072453-

Научные положения, выносимые на зищиту

1. Установленные особенности проявления горного давления позволяет сравнительно более точно определять границы зон разгрузки и опорного давления и разрабатывать, исходя из этого, рациональные технологические схемы выемки угля. Это позволяет также прогнозировать деформирование угля на контурах выработок и на этой оонове решать вопросы их крепления. Выявлено»например:

- максимум опорного давления находится на довольно большом расстоянии -(20-30 м) впереди очистного забоя;

- в зоне до 10 м впереди очистного забоя мощный удароопасный пласт находится в разгруженном состоянии, тогда как на тонких и средней мощности пластах в конечной части указанной зоны наблюдается максимум опорного давления. Большое расстояние до максимума опорного давления и значительный размер зон разгрузки впереди очистного забоя обусловлены большой мощностью пласта угля, его сложным отроением, слабыми контактами между пачками и большей глубиной ведения горных работ;

- наибольшее деформирование угля на контуре подготовительных выработок при высоких тектонических напряжениях происходит на этапе их проходки в нетронутом массиве, а не на этапе влияния опорного давления, как это наблюдается при разработке пластов в условиях отсутствия высоких тектонических напряжений;

- контуры выработок по увлажненному удароопасному пласту деформируются в меньшей степени, чем по неувлажяенному пласту, тогда как в выработках по неудароопасным пла<?там в условиях отсутствия сейсмо-активности происходит наоборот - увлажненные пласты деформируются в большей степени, чем неувлажненные.

2. Степень опасности и характер проявления горно-тектонических ударов зависит от вцда блочного строения и естественного состояния горного массива. Наличием мелкоблочной структуры горного массива и продолжающимся процессом блокообразования обусловлена сейсмическая активность района. В процессе формирования границ блоков происходят землетрясения, при которых в определенных условиях возникают горно-гектонические удары. Чем сложнее строение блочной системы массива и выше напряженное состояние, тем больше склонность его к толчкообраз-аому деформированию, в том числе в виде мелкофокусных землетрясений, пополнительная энергия которых вызывает горные удары в нескольких выработках одновременно.

Горно-тектонический удар является горным ударом, происходящим год совместным влиянием гравитационного и тектонического полек напряжений.

3. Место и интенсивность проявления горно-тектонического удара

находятся в тесной зависимости от энергетического класса и расстояния до очага землетрясения, вызвавшего проявление горно-тектонического удара, а также от степени удароодасности данного участка угольного шшста, установившейся в результате горных работ. При этом выявлено, что землетрясение может вызвать горно-тектонический удар» если его энергетический класс К>7 и логарифм указанного расстояния (км) не превышает 0,17 (К - 7).

В зависимости от расстояния до очага землетрясения в одном случае горных выработок достигает энергия лишь сейсмических волн и вызывает горные удары в выработках, окруженных предельно-напряженными зонами. В другом случае, при близком расстоянии, значительно большая энергия, выделяемая в очаге землетрясения, непосредственно достигает горных выработок и вызывает их разрушение даже в надра-ботанных зонах. Такой вид горно-тектонического удара происходит в основном с разрушением напряженных пород в почве горной выработки.

4. В очистных выработках характер проявления горно-тектонических ударов существенно отличается от проявления обычных горных ударов. В первом случае разрушаются почва и кровля призабойного и прилегающего к нему выработанного пространства, а во втором, как известно - предельно напряженная зона впереди очистного забоя.

5. При землетрясении также, как и при ведении горных работ»происходит разгрузка одних и пригрузка других участков. Поэтому горный массив характеризуется изменяющимся дискретным распределением над-ряженно-деформированного состояния. В нем выделяются временные и более-менее постоянные области, опасные по возникновению горно-тектонических ударов.

По разработанному автором экспериментально-аналитическому методу расчета напряжений и дроведеннону впервые на угольном месторождении геодинамическому районированию.подтверждено высказанное И.М.Ватутиной мнение о том, что в сейсмически активном районе наиболее напряженными являются участки между .фрагментами разрывов зем-. ной коры, на которых концентрируются тектонические напряжения.

6. Определено, что дри высоких тектонических напряжениях глубина зоны разгрузки в надработанном массиве значительно меньше, чем расчитанная в нормативных документах лишь для гравитационных напряжений.

7. Впервые с участием автора были проведены опыты, в результате которых установлено, что уголь переходит в неудароодасное состояние при практически полном водонасыщении. При этом усиливаются пластические свойства угля за счет образования адсорбционных слоев воды на-поверхностях его твердых частей, уменьшаются гравитационные напряжения за счет восприятия части нагрузок жидкостью и нарушения

равновесия между нормальными и касательными напряжениями, что привод дит к псевдопластическим деформациям. Кроме того, при проникновении воды по контакту блоков земной коры снижается порог сопротивляемости сдвигу и способность накапливания потенциальной энергии. Все это приводит к снижению степени опасности возникновения.горно-тектонических ударов.

Кардинальное решение проблемы предотвращения горно-тектонических ударов должно базироваться на приведении.в неудароопасное состояние всей свиты угольных пластов путем регионального воздействия на . нее. Этому назначению вполне отвечают разработанные с участием автора система разработки мощного пласта, не требующая отработки защитных пластов и способ региональной гадрообработки свиты пластов, широко используемый уже в течение 15 лет на шахтах Ткибули-Шаорского месторождения. Региональная гидрообработка внедрена также на шахтах Донбасса, Кузбасса и Воркутского месторождения.

Научная новизна работы

I. Раскрыты условия и механизм проявления не изученного ранее вида горных ударов, названных горно-тектоническими ударами, проявляющихся одновременно с землетрясениями, как результат суперпозиции энергии упругого деформирования горных пород в очаговой зоне землетрясения и на участках ведения горных работ. Установлены два вида горно-тектонических ударов: удары первого вода происходят лишь в выработках, окруженных зонами предельно-напряженных пород, а второго вида - так же и в выработках без указанных напряженных зон.

2. Установлена зависимость возможности проявления горно-текто-.нического удара от энергетического класса землетрясения и расстояния его очага до горных выработок.

3. Получена эмпирическая зависимость глубины зоны разгрузки от высоких тектонических напряжений. Она меньше, чем глубина зоны разгрузки от гравитационных напряжений, так как при надработке горного массива действуют параллельные гравитационным силам» но противоположно направленные разгружающие силы, а относительно тектонических сил они направлены перпендикулярно.и поэтому их влияние в этом случае затухает значительно раньше.

4. Разработан экспресс-метод определения потенциальной ударо-опасности угля и пород в лабораторных условиях на образцах любой формы. Он характеризуется малой трудоемкостью и позволяет быстро определить потенциальную удароопасность как при эксплуатации, так и при геологической разведке месторождения.

5. Разработан вариант метода геодинамического районирования для прогнозирования тектонических нарушений на небольших участках шахтных полей. По существующей методике геодинамическое районирова-

ние осуществляется на картах относительно мелкого масштаба. При укрупнении масштаба дешифрируемых карт осложняется однозначное толкование рельефообразующих факторов. Предложенный способ позволяет выполнять геодинамическое районирование на картах сравнительно крупного масштаба.

6. Разработан метод экстренного вычисления координат местных мелкофокусных землетрясений на инженерном программном микрокалькуляторе по данным сейсмотелеметрического наблюдения. Он успешно применяется в случаях отсутствия более совершенного метода вычисления координат с помощью компьютера.

7. Разработаны аналитический метод расчета напряжений в зоне опорного давления и экспериментально-аналитический метод определения напряжений в массиве горных пород. Последний, в комплексе с геодинамическими и сейсмологическими исследованиями, позволяет делать определения напряженного состояния массива горных пород и выделения наиболее опасных участков по возникновению местных мелкофокусных землетрясений. Установленная зависимость между энергетическим классом землетрясения и радиусом области его влияния позволяет определять участки,, опасные по возникновению горно-тектонических ударов.

Экспериментально-аналитический метод расчета напряжений горного массива позволяет также осуществлять выбор оптимальных конструкций крепи и расчет плотности ее установки.

8. "Разработан метод определения критической влажности, при которой пласт угля переходит в неудароопасное состояние.

Выявлена зависимость степени удароопасности участка угольного пласта от показателя его влажности, на основе которой разработан метод текущего прогноза.

9. Установлен основной принцип безопасного ведения горных работ на месторождениях, опасных по проявлению горно-тектонических ударов, заключалщийся в том, что в неудароопасное состояние должна приводиться вся угольная толща в пределах этажа.

Разработаны и внедрены технологические схемы региональной гидрообработки угольной толщи, в результате которой снижаются упругие свойства и повышается степень поглощения упругих волн угольного массива, что приводит к снижению степени влияния землетрясений на проявление горно-тектонических ударов.

10. Разработана и внедрена технологическая схема отработки мощного угольного пласта горизонтальными слоями»наиболее эффективно разгружающая угольный массив без специальной отработки защитных пластов.

. II. Разработана конструкция крепи, которая после исчерпания податливости приобретает двойной периметр с удвоенной несущей способ-

ностью, что позволяет крепить ею выработки, требующие спецпрофиля в два раза большего, чем имеющиеся на шахте номера,и при этом сэкономить металл»

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

- закономерностью зависимости горно-тектонического удара от расстояния до очага землетрясения и его энергетического класса, установленной по данным около 1000 местных землетрясений, при и после которых отклонения от указанной закономерности но наблюдались. Она оказалась правомерной также при сравнительно далеком и сильном

(К = 16) землетрясении, происшедшем 29.04.91 г. в Грузии. Проявление данного землетрясения в подземных сооружениях на расстоянии 50 юл зафиксировано в горных выработках Ткибули-Шаорского месторождения в предельно напряженных участках, а на расстоянии 10 км - в выработках Чиатурского марганцевого месторождения с отсутствием вокруг ¡их предельно напряженных зон;

- обоснованный прогнозом деформаций проявлений горного давления в гыработках по защитному и защищенному пластал. Отклонение прогнозных результатов от фактических составляет не более 15-20,5, что является допустишь для решения гаскзнерзнх задач;

- пслояятелышш результатами применения игоодо» л рвкомзнда-цлй настоящей работы со значительные технически и экономическим эффекте?;, составляющим более 2 !<лн рублей в год по цоноч 1990 г.;

- отсутствие« на Тиибуяк-Шаэрском месторождении проявления рзг-руЕигалышх горно-тектонических ударов после внедрения рвзрябот.ишзх «гвродргятаЗ.

Практическая ценность габстн заключается в разработке:

- .методов текущего и регионального прогноза удареоиасности участков угольного пласта;

- техиологичеехж схем приведения в неудароопасное состояние выемочного участка путем регионального увлажнения угольной толщи;

- технологических схем отработка защитного пласта и установления параметров защищенной зоны;

- принципа выбора технологических схем ведения горных работ на месторождениях, опасных по проявлению горно-тектоническях ударов.

Реализация работн в промншленности. Основные положения разработок автора реализованы в нормативных документах Минуглепрома СССР: "Инструкция но безопасному ведению горных работ на вахтах Ткибуль-ского месторождения, разрабатывающих пласты, опасные по горним ударам"; "Руководство по прогнозу удароопасности уголышх пластов и применения мер борьбы с горными ударами на шахтах СССР"; "Инструк-

ция по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих пласты, склонные к горным ударам"; "Указания по региональной гидрообработке ударо- и выбросоопасных пластов"; "Методические указания по использованию системы непрерывного контроля удароопасности на .угольных и.рудных месторождениях" и др.

Использование этих разработок дало возможность осуществить перевод шахт, разрабатывающих пласты, склонные к горно-тектоническим ударам, на специальный режим, создать безопасные условия отработки удароопасных пластов, снизить вредное проявление горного давления на выработки, сократить целики угля или уменьшить Их размеры, снизить затраты на поддержание подготовительных выработок и получить экономический эффект на двух шахтах Ткибули-Шаорского месторождения более 2 млн рублей в год.

Апробация работы. Результаты проведенных исследований и основное содержание опубликованных работ докладывались и получили одобрение на секциях Ученого совета ЕНИМИ (Ленинград, 1966-1990 гг.), на НТО ПО Грузуголь (1966-1990 гг.), на Всесоюзных совещаниях по проблеме горных ударов (Ленинград, 1968, 1991 гг.), на Всесоюзной конференции по горным ударам (Ленинград, 1970 г.), на Всесоюзном семинаре по теории горных ударов (Ленинград, 1979 г.), на Всесоюзном семинаре по проблеме горных ударов (ВДНХ, Москва, 1978 г.), на Всесоюзных научно-технических семинарах по горной геофизике (г. Ткибули, 1981; Сухуми. 1983; Батуми. 1985 г.), на Ш и 1У Всесоюзных семинарах "Аналитические методы и применение ЭВМ в механике горных пород" (Новосибирск, 1980, 1982 гг.), на Всесоюзном симпозиуме по численным и аналитическим методам определения напряженно-деформированного состояния горных массивов и задачах геофизики и геомеханики (Тбилиси, 1982 г.) на расширенном заседании отдела вычислительной техники Института, геофизики АН ГССР (Тбилиси, 1984 г.), на Всесоюзном семинаре по проблеме геодинамического районирования угольных месторождений (Тбилиси, 1985 г.), на Всесоюзном семинаре по проблеме геодинамического районирования рудных и нерудных месторождений (Ленинград, 1986 г.), на Всесоюзном совещании по вопросам непрерывного контроля горного давления и удароопасного состояния участков пластов (Ленинград, 1989), на Всесоюзном семинаре на тему: "перспективы перевода шахт отрасли на использование комплекса региональных способов управления горным давлением на основе геомеханического и геофизического контроля состояния горного массива' (Санкт-Петербург. 1991 г.), на УП Международном маркшейдерском конгрессе (Ленинград, 1988 г.).

Работа в 1981 г. экспонировалась на ВДНХ, автор награжден бронзовой медалью.

Публикация. Автором по вопросам разработки .удароопасных пластов и сдвижения подработанной толщи опубликовано 70 работ, из которых 4 монографии, 43 научных статьи, 2 изобретения и 21 ториативчый материал, разработанных с участием автора.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

Планомерные работы автора в области горных ударов начаты в 1966 году, когда на одной из шахт Ткибули-Шаорского месторождения произошло сильное динамическое явление, характер проявления которого не позволил однозначно объяснить вид и механизм его возникновения. Оно проявилось в слоевом штреке по неоднократно надработанному и в связи с этим разгруженному пласту 1У. В это время на Тбилисской и других сейсмологических станциях Грузии зафиксировано землетрясение с эпицентром в районе Ткибули. Грузинским территориальным сектором и отделом горных ударов ВНИМИ совместно с ПО "Грузуголь" начались исследования проявления горного давления. Было установлено," что начиная с глубины 500 м на месторовдении проявляются горные удары, характеризующиеся рядом особенностей.

На основе имеющегося опыта борьбы с горными ударами на других месторождениях и предварительных результатов проведенных экспериментов на одной шахте Ткибули-Шаорского месторождения в 1969 году была составлена Инструкция /51/, в соответствии с которой на шахтах месторождения проводились мероприятия по борьбе с горными ударами. Однако по мере возрастания глубины разработки снижался эффект применяемых мероприятий; начали проявляться удары с не встречавшимися ранее особенностями. Они возникали на нескольких выемочных полях одновременно. При этом зона между этими полями представляла собой выработанное пространство подряд разработанных выемочных полей, общая длина которых 150-1500 м. Они проявлялись иногда в выработках, пройденных по неоднократно надработанным пластам.

Такие особенности горных ударов вначале объяснялись проявлением их в целиках, оставленных между отработанными выемочными полями и цепной реакцией. Однако анализ систематических геомеханических и зейсмологических наблюдений показал, что они являются неизученным видом ударов и проявляются совместно с землетрясениями, в связи с эем они ошш названы горно-тектоническими улярами.

Для изучения механизма проявления горно-тектонических ударов и разработки способов прогноза и мер борьбы с ними были расширены и /чащены геомеханические наблюдения за статическим и динамическим продлениями гррного давления в натурных условиях при естественных и зскусствелных нагружениях; статическое проявление горного давления в

условиях мощного пласта исследовалось также на модели из эквивалентных материалов; проводились исследования гидрогеологических, механических и фазово-физических свойств угля; проводились геофизические наблюдения в подземных выработках за поведением электрических, сейсмических я электромагнитных полей; была построена сейсмическая станция, состоящая из наземных и подземных сеисмопавильонов и центральной станции, на которой производятся стационарные сеисмо-телеметрические наблюдения за проявлениями динамических явлении. Были расширены аналитические исследования напряженного состояния горного массива, проводились исследования по разработке рациональной конструкции крепи, испытания рациональных технологических схем разработки удароопасных пластов, проводились геодинамические исследования местороздения.

Выполнение всех этих работ на месторождении осуществлялось по планам Минуглепрома CJCP под научным руководством и при непосредственном участии автора - заведующего Грузинским территориальным сектором совместно с заведующим лабораторией Säufei А.А.вилинковым. Общее руководство осуществлялось Ы.Ы.Пзтуховым, благодаря которому создана основа и определены направления и пути исследовательских работ, по которым ответственным;] исполнителями являлись: сотрудники Груз.терр.сектора З.А.Гордезианн, К.Т.Хачапуридзэ, Н.Р.Урушадзз, ы.н.с. института геофизики АЕГр Т.Л.Бердзенишвили, сотрудники ПО Грузушдь К.С.Кучухидзе, Ш.В.Леладзе, которые впоследствяз защитили по соответствующим темам кандидатские диссертации. Ответственными исполнителями являлись также ертруднлки BHbl&i В.А.Смирнов, Е.В. Мольскии, А.А.Гребенщиков. Непосредственное участие в работе или в отдельных ее этапах принимали ученые ведущих институтов страны: ВНИМИ и его ГТС (Б.Т.Акиньшин, М.Бочоришвили, В.^.Зубков, Н.И.Зот-кин, В.П.Кузнецов, А.М.Линьков, Э.К.Лобко, Ю.М.Макаров, Г.И.Морозов, А.А.Маслов, М.Порчхидзе, В.М.Проскуряков, Э.Н.Работа, В.С.Сидоров, А.П.Скакун, А.Хорхомелидзе* А.Н.Шабаров, Д.Энделадзе); ИГЫ АНГ (Д.Гудушаури, А.Микеладзе); Института Геофизики АНГ (О.Гоцадзе, Д..Гагошидзе, Г.Махарадзе, И.Хатяашвили); Тбилисского государственного университета (Л.Чантуришвшш, О.Лурсманашвили); ИГД игл. A.A. Скочинского (Р.Чакветодзе); ШЗ АНР (В.И.Мячкин, В.М.Фреыд); МИСИ (С.А.Юфин); МакНШ (О.Заврадашвили); КузПИИ (И.М.Батугша, А.С.Ба-тугин); Грузинского технического университета (Г.Георгобиани, С.Пи-ралишвили); крупные специалисты проектного института и производства (О.Абуладзе, А.Басиладзе, Г.Баркалая, К.Клуашвили, А.Бочоришвили, Т.Вадачкория, В.Гвинджклия, А.Дкаджанцдзе, Д.Доборджгинидзе, О.Ишхпели, Э.Карбелашвили, Н.Квинихидзе, К.Кизирия, Б.Кутателадзе, Т.Кутателадзе, Г.Микашаввдзе, Д.Никабадзе, И.Орджоникидзе, Г.Отиа-

швиля, В.Патарвдзе, Г.К.Сиюхов, Б.Тавдишвили, Ш.Хоперия, Л.Хухуни, ДДирвкидзе, Р.Шаламберидзе.

Большую роль в проведении настоящей работы сыграли советы и поддержка ученых С.Г.Аверпшна, М.Алекслдзе, К.А.Ардашева, Я.А.Бича,

A.А.Борисова, К.Беганела , Б.Ш.Винокура, В.Н.Восвобоева, Н.К.Гринь-ио, А.Дзидзнгури, Л.Джапаридзе, Е.Д.Жарикова, В.Е.Зайденварга, А.П. Запрягаева, И.Зурабишвили, Г.Н.Кузнецова, А.Н.Омельченко, А.А.Орлова, Н.Тевзадзе, Ы.Гевзадзо, М.Б.Устюгова, Н.А.Филатова, Г.Л.Фисенко,

B.МДйка •

Автор выражает свою признательность ученым и специалистам за помощь в проведении научных исследований по данной проблеме.

В процессе работы автор систематически пользовался консультациями и советами профессора И.М.Петухова, за что выражает ему искреннюю благодарность.

ОСОБЕННОСТИ ПРОЯВЛЕНИЯ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ

С целью выяснения образования и размеров очагов горных ударов, механизма подготовки и их проявления необходимо выяснить поведение угля н пород вокруг подготовительных и очистных выработок. С этой целью проводились длительные наблюдения, выполненные автором совместно с работниками Грузинского территориального сектора и отдела горных ударов ВНИМИ. Наблюдения за проявлением горного давления проводились в основном на Ткибули-Шаорском месторождении в выработках, горно-геологические условия котори характеризовались: глубиной горных работ 300-1110 м; общей мощностью пласта 50 м; прочностью вмещающих пород 20-60 МПа, угля - 7-10 МПа. Выработки закреплены в первый период исследований деревянной рамной крепью, в последующем - металлической податливой крепью. Инструментальные наблюдения проводились по контурным реперам, установленным по всей длше подготовительных выработок по мере подвигания их забоев и по глубинным реперам, закладываемым по направлению падения, восстания н нормали напластования пород. Точность замеров 1-2 мм, частота их 1-5 дн.

В результате наблюдений получены новые и сопоставимые данные о характере, величинах н особенностях проявления горного давления в выработках, проводимых в слоях мощного удароопасного пласта,в условиях проявления в районе месторождения сейсмотектонической активное тп.

□ о Л

Рис.1. Деформирование надрабатываемой толщи

Максимальные деформации в зонах: I - опорного давления; 2 - разгрузки; 3 - 83% максимальных деформаций расширения

Данные о деформациях надрабатываемой толщи, полученные с помощью глубинных реперов на нескольких выемочных полях (рис. I )» показывают, что смещение реперов вниз, вызванное пригрузкой от-очистных работ, начинается на 65 м впереди очистного забоя /I/. По мере подвигания очистного забоя эти смещения возрастают и в 20-30 м впереди забоя достигают своего максимума, после чего направление смещения меняется: реперы начинают двигаться вверх в сторону отработанного пласта и достигают первоначального положения в 10 м впереди забоя на уровне непосредственной почвы надрабатывазо-щеп пласта и на линии очистного забоя по пласту, залегающему на 15 м ни».в надраоси'ы^идщего пласта. По указанным точкам А и Б граница зоны разгрузки по простиранию пласта составляет с горизонтом угол 57°, причем граница разгрузки на уровне разрабатываемого пласта, в отличие от принятой в настоящее время, проходит в 10 м впереди очистного забоя /I/.

В период повторной надработки с обрушением кровли или с полной гидравлической закладкой выработанного пространства деформация угольной толщи, зафиксированная при первичной надработке, изменя-

ется незначительно, что говорит о достаточной разгрузка угля в период выемки верхнего (защитного) пласта /I/.

Наблюдения вокруг подготовительных выработок на больгжх глубинах показывают, что уголь на контуре выработки сразу не после подвигания забоя начинает интенсивно смещаться внутрь выработки под влиянием высокого уровня гравитационных и особенно тектонических напряжений в нетронутом массиве. После отхода забоя штрека на 60-70 м от рассматриваемого сечения по обе стороны выработки (особенно со стороны восстания) образуется зона разгруженного угля шириной 6-8 м. При приближении очистного забоя, под влиянием опорного давления впереди забоя, хотя и увеличивается пригрузка на пласт, но на контуре выработки она проявляется в меньшей степени, чем при первоначальной проходке выработки /щ/.Таким образом, в данном случае максимальное деформирование контуров подготовительных выработок происходит на этапе их проходки в нетронутом массиве, а не на этапе влияния опорного лавленгя, как это наблюдается при разработке Пластов в условиях отсутствия тектонической активности.

Бурением лпуров в боках штрека по защитному пласту установлено, что зона максимальных концентраций напряжений со стороны восстания пласта начинается в 6 м от стенки штрека. Вблизи кверллага, под влиянием его разгружающего действия, зона максимальных ::-;ннентрении напряжений уменьшается. Величины и скорости де±ормаций угля : ооках штрека на расстоянии до 10 м от квершлага приблизительно в 1,5 раза меньше, чем деформации, наблюдаемые в 'боках .трека на расстоянии более 10 м от квершлага. Такой характер распределения напряжений объясняется разгружающим влиянием квершлага от тектонических напряжений, так как ира отсутствии высоких тектонических нагт.-г:;'.ений на указанном расстоянии, как правило, в выработке наблюдаются повышенные напряжения под влиянием опорного давления, возникшего при проведении другой выработки /13/.

За пределами влияния квершлага в штреке за первые 5-6 дней наибольшее выдавливание угля происходит на глубине до 6 и. Относительная деформация в этом интервале за указанный период составляет около 2$. В последующем деформирование угля до глубины 6 м протекает в запредельной области и через 2-3 месяца относительная деформация зоны до 6 м от стенки штрека в зависимости от напряженного состояния может достигнуть 1%. Установлено, что между деформированием угля вокруг штрека в области с радиусом до 6 м ( Б ) и относительным смещением боков (F ) существует приблизительно прямопропорпионалъная зависимость:

Б = U/C,

где С = 10 м.

Глубинными реперами в штреке по надработанному пласту зафиксирован горно-тектонический удар, при котором вся наблюдаемая область (6 м) сместилась в сторону выработки без существенной деформации. Следовательно, очаг горного удара находится на глубине значительно большей 6 м.

Анализ данных наблюдений за деформированием контуров штреков по защитному и надработанным пластам на разных глубинах показывает, что после отработки защитного пласта напряженное состояние надра-ботанного пласта соответствует глубине в 2-3 раза Меньше фактической /13/.

В штреке по надработанноку пласту величина относительного смещения контура в результате увлажнения угля больше, по сравнению с неувлажненным углем, в 1,2-1,4 раза.

Указанное возрастание смещения характерно для надработанных пластов, при котором нагрузки и, следовательно, деформации небольшие до нагнетания. При нагнетании воды увеличивается давление, снижается сцепление и в результата возрастает деформирование и смещение пород и угля.

Под влиянием увлажнения ненадработанного удароопасного пласта на большой глубине происходит обратное:в неувлажненном состоянии уголь деформируется толчкообразно, сопровождаясь хрупкими макроразрушениями и микроударами. Поэтому в выработках наблвдаются значительные смещения. В результате увлажнения пласт в значительной мере теряет хрупкость, прекращаются микроудары и тем самым уменьшаются смещения угля в выработку /36/.

Толчкообразные смещения на контурах выработок происходят при землетрясениях, суммарная величина которых составляет около 50% от смещений боков в период между землетрясениями под влиянием статических нагрузок.

Тектоническое статическое давление иногда активизируется,не достигая динамического характера проявления. Например, в штреке по защитному пласту смещение пород на наблюдаемом сечении происходило со скоростью в среднем 80 мм/мес. К началу очистных работ на расстоянии 100 м от наблюдаемого сечения активизировался процесс, скорость смешения возросла до 210 мм/мес. Однако указанная активизация смещения оказалась результатом не опорного давления впереди очистного забоя, а изменением тектонических напряжений. Через 20 дней скорость смещения уменьшилась до первоначальной величины и оставалась на этом уровне в течение двух месяцев, пока забой очистных работ не приблизился до 60 м и уже под его влиянием скорость возросла до 215 мм/мес

Влияние изменения тектонических напряжений проявляется даже в надработанных выработках. Так, в центральном квершлаге гор. 350 м вахты "Восточная-2", пройденном в надработанной зоне, в течение 6 месяцев конвергенция боков в породной части происходила со скоростью 5 мм/мес, а в угольной части - 10 мм/мес. На 7-м месяце процесс деформирования активизировался под влиянием тектонических напряжений, скорость конвергенции боков как в породной, так и в угольной частях увеличилась в 4-5 раз.

В конце активного периода, через 1,5 месяца, произошел горнотектонический микроудар с сейсмической энергией в очаге землетрясения Ю*°Дж и на этом деформирование пород вокруг квершлага практически прекратилось, общая конвергенция боков в течение одного года в разгруженной части составила всего 9-30 мм.

Региональный характер рассматриваемого явления подтверждается данными Наблюдений в конвейерном квершлаге № 2, который несмотря на то, что расположен на расстоянии 170 м от центрального квершлага и находится в других горнотехнических условиях, испытывал активизацию смещения пород одновременно с центральным квершлагом под влиянием тектонических напряжений.

Изменение при этом тектонических напряжений подтверждается данными сейсмологической станции, по которым число землетрясений в этом периоде (в июле и в августе) составило II а 10, соответственно, тогда как в 1979 г. наблюдались 5-8 землетрясений в месяц.

Таким образом, в отличив от гравитационных напряжений, которые изменяются в основном в результате горных работ, тектонические напряжения изменяются в основном под влиянием тектонических процессов, происходящих в земной коре, й сравнительно в меньшей степени от развития горных работ.

Приведенные случаи подтверждают, что местные мелкофокусные землетрясения не только инициируют горные удары, но при сравнительно близком расположении их фокусов являются источником энергии, способной вызвать динамические явления в выработках, пройденных в надр-аботанном массиве. Этим объясняются случаи проявления относительно многочисленных динамических явлений в надработанных пластах до внедрения мероприятий по предупреждению горно-тектонических ударов на шахтах Ткибули-Шаорского месторождения /24/.

Одной из особенностей проявления горно-тектонических ударов является характер его повторяемости. Известно, что на большой глубине вокруг выработки происходит почти непрекращающееся смещение и деформирование пород н после перехода этой зоны в стадию остаточной деформации теряется способность возникновения горного удара. Или,

если произошел горный удар, второй удар, как правило, на этом касте не происходит.

Горно-тектонический удар может повторно возникнуть на одном и том же месте, а также в выработке,вокруг которой образовалась большая зона деформируемого в запредельной области угля.

Например, в штреке й-2 по защитному пласту П. ш."Восточная-2" в течение 5 месяцев было зафиксировано 10 горно-тектонических микроударов, при которых происходили смещения 12-50 мм. Конвергенция боков штрека за указанный период достигла существенной величины (950ьш)» при которой горный удар не должен был бы произойти. Однако после такого деформирования пород вокруг штрека произошел горно-тектонический удар с конвергенцией боков 340 мм'.

В конвейерном штреке № 2 по неоднократно надработанному пласту 1У конвергенция боков за 3 месяца не превысила 270 мм, т.о.штрек находился в разгруженном и неопасном по горному удару состояния. Однако, в это время здесь произошел горно-тектонический удар, при котором сближение боков составило довольно большую величину (465 мм)/69/.

Наблюдениями установлено, что при ведении очистных работ вст-рзчпыьш забоями с момента сближения их на 50-60 ы напряжения угольного массива под целиком возрастают по мере уменьшения размера целина. При ширине целика 20-25 м начинается снижение его несущей способности и вследствие этого процесс разгрузки сжатого под целиком шеей ва.

РАСЧЕТ НАПРЯЖЕНИЙ

Прэдтаочат ождяавшт напряжений. После ввода в эксплуатацию ш.им'.Э.О.Миндели с горизонта 100 м ниже от границы шахтного поля им.В.И.Ленина между этими шахтами образовался целик шириной по падению 120 м и длиной по простиранию 400 м. Из-за систематического проявления катастрофических горно-тектонических ударов на шахте им.Э.О.МЕвдели были разработаны региональные мероприятия по предупреждению горно-тектонических ударов, одним из которых являлась ликвидация указанного целика.

Для проектирования горных работ в пределах оставленного целика неооходимо было осуществить предрасчет ожидаемых напряжений. Поэтому автором были сформулированы постановка воцроса, граничные условия, задания исходных данных, анализ полученных результатов. Используя метод конечных элементов в работе /16/ дана блок-схема программы 1 и на основе последней выполнены расчеты в два этапа /30/. На первом этапе бала рассчитана схема распределения напряжений для ввртикаль-

ного разреза нетронутого массива с учетом основных горногеологачес-ких характеристик месторождения (рельеф, слоистость, мощность пласта и т.п.). На втором этапе рассматривался фрагмент расчетной схемы и в качестве граничных условий использовались результаты первого этапа, которые задавались в виде нагрузок на внешних границах данного фрагмента. При расчете на первом этапе использовали конеч-■ ные элементы первого порядка, а на втором этапе применяли также элементы второго порядка.

Изучая возможность использования эффекта, выемки защитного пласта для безопаской разработки меадушахтного целика рассмотрела вариант развития горных работ в целике двумя подэтажами в нисходящем порядке.

Анализ результатов расчета показал, что после отработки защитного пласта на верхнем подэтаже в его окрестности образуется зона разгрузки. Однако на втором подэтаже концентрируются довольно высокие напряжения, которые могут являться источником возникновения горных ударов и сильно осложнить условия поддержания выработок /30/,

Поэтому разработку целика было рекомендовано осуществить с отработкой залетного пласта одновременно на двух подэтажах с опережением не более 10 м.

Распределение нагпузок в зоне опорного давления, состоящей из предельной и упругой зон, условной границей между которыми принимается максимум опорного давления, представлено кривой, состоящей на двух - возрастающей и убывающей экспонент /7/.

Нормальные к напластованию напряжения для-возрастающей экспоненциальной функции принимаются

4у = -60е при — * ~

Величина 60 связана с пределом прочности угля на одноосное сжатие <5СЖ следующей зависимости 60 = 26сж ¡31

Закон убывания напряжений в упругой зоне задается в виде экспоненты,

б'; = -[ТН-се~л(*"Хо)] при

Для определения / , с , , и расстояния от края забоя до точки максимума опорного давления я, - Ху^- х0 используются: -напряжения в точке максимума опорного давления я = , рассчитанные по формуле Правдля:

° =°0 + 2 У

1 , / г,, Л у откуда ТУ'

- напряжения в конце зоны опорного давления в точке я -= 1+л0

1,05ТН= се"л1+ ^н, откуда с= 0,05 уНе^1;

- непрерывность напряжений в максимуме опорного давления

откуда

г~~~ I» 20 (к-;),

1-Я,

где „ 6о е

К =

ТН

-соблюдение баланса сил от дополнительных нагрузок в зоне опорного давления с нагрузкой, приложенной к пласту в результате зависания пород, по следующему уравнению равновесия:

Г™ Я*-*°) , Р™ "т, , 7 -оЬ(Х-*о) , тэ

у о0е Лх - / |-Но1л + ] се ■ °'-Лх = Р.

Величину Р для выработок шириною меньше четверти глубины залегания можно принять Р = .

Решением уравнения равновесия и внесением в нем значения коэффициентов / и с получаем трансцендентное уравнение:

для решения которого можно воспользоваться итерационным способом с шагом приближения 0,5 м.

Экспериментально-аналитический метод определения напряжений в горном массиве. Определение напряжений в горном массиве методом разгрузки на больших глубинах в окрестности выработки дает неправильное представление о напряжениях.

Автором разработана методика расчета напряжений в горном масси-■ ве по данным наблюдений за смещением пород на контуре выработки /25/. С этой целью в процессе проходки подготовительной выработки проводятся кратковременные наблюдения за смещением контура; строится кривая скоростей и ее интегрированием - кривая смещения в координатах: смещение-логарифм времени. По этой кривой, исходя из предположения, что процесс смещения можно считать практически законченным, когда его величина за 6 месяцев не превышает I мм, вычисляем конечное время Тк и конечную величину смещения Т7К /25/.

По теории предельного состояния горных пород (Фисенко Г.Л.,

Либершд Ю.Ы';) при известных напряжениях можно вычислить конечную величину смещения породного контура выработки. Аналитические выра-гония этих способов вычисления автором представлены формулой:

• (*з-2)ТН+б0 2 ( \

Дня расчета напряжений через приведенную глубину Нц подбираются грубо приблигонные значения Н^- и Н^ и по данной формуле вычисляются соответствующие им смещения и, и и2 .По интерполяционной формуле определяется первое приближенное значение приведенной глу-

бЗЕЫ н4+,-н^ тг

Дт = и -и- (Т1к-иг)-ьЩ.

Вычисления последующих пряблвгенных значений приведенной глубяны продолжается до тех пор, зона вычисленное и^ будет отлачаться-от и« не более 10%.

ЩЩНЙШ ■ ПРОЯВЛЕНИЯ ГОРНО-ТЕКТШШЕСКИХ УДАРОВ

В процессе разработки удароопасного пласта на месторождений а сейсмически активном районе наряду с горных« ударами, возникающими под действием^главным образом, гравитационного силового поля, могут происходить динамические явления, обусловленные совместным действием гравитационного и тектонического силовых полей /8, 22, 43, 45/.

Известно, что сейсмическая активность района обусловлена кео-токтокическим силовым полем,при котором наблюдается превышение горизонтальных напряжений над вертпкальныш и наличие шлкоблочной структура горного шссива. Активность сейсмических явлений в блочном массиве зенаой кода указывает на продолжающийся интенсивный процесс блоко образ овапля1 /26/.

В процессе формирования участков границ блоков происходят землетрясения и разгрузка тектонических напряжений, а нэкоторае другие участки при этом прягругаются. Таким образом, блочный массив горных пород характеризуется изконяюцимся дискретным распределением напря-яинно-дефоркзровапного состояния и в нем выделяются ретональныа участки, опаошэ по войнзяновйшп землетрясений и горно-тектопзчес-::пх ударов /26/.

Для района Ткабули~!!1аорского месторождения сейсмическую опасность создают три зо:ш возникновения сильных землетрясений, свяБан-енэ с глубянннкя разломами, располоЕэнннкз на 35 13,1 юкнва г.Тккбула,

на 30 км севернее и в непосредственной близости к г.Ткнбули. Автором, совместно с Н.Р.Урушадзе, установлено, что кроме глубинных разломов, генерирующих сильные землетрясения, район месторождения пересекается большим количеством локальных неотектонических оазрыв-ов земной коры /37/. Фиксируемые в районе месторождения более 60 землетрясений в год с максикальной магнитудой М = 3,6 генерируются именно в этих разрывах,так как протяженность каждого из последних определяемая по формуле lg X - 0,52 (М^,азс-1,7), не превышает 10 км, что соответствует локальным неотектоническим разрывам, а не вышеуказанным трем глубинным разломам, протяженность которых значительно больше /39/.

Наиболее разрушительные горно-тектонкческие удары происходили на шахтах им.Ленина и им.Миндели на глубине 800-1100 м. Так, еще при строительстве шахты им.Миндели на глубине 9CO-IIOO м произошел одновременный завал 3-х участковых квершлагов, пройденных в нетронутом массиве горных пород. На этой шахте в 1973 году произошло несколько горно-тектонических ударов, при ;:.акдом из которых заваливались одновременно насколько подготовительных выработок, пройденных по углю. В отдельных случаях значительные деформации зафиксированы и в полевых выработках. При одном из горно-тектонических ударов конвергенция боков полевого штрека гор.175 м на глубине 1100 м достигла 550 мм. В ноябре 1974 г.завалилист- 3 лавы из 4-х действующих, 15 мая 1975 г.произошел завал 5 лав из 7 действующих.

В возникновении горно-тектонических ударов коено выделить два значения критической глубины ведения горных работ. На меньшей из них удары возникают а подготовительных выработках, проводимых по углю, а на большей глубине удары начинают проявляться и в очистных выработках. На Ткибули-Шаорском месторождении, например, указанные г^бины равны 500 и 900 м,соответственно. Характер проявления» горнотектонических ударов в очистных выработках существенно отличается от проявления собственно горных ударов, при которых в основном разрушается пласт и выбрасывается уголь со стороны очистного забоя. При горно-тектоническом ударе в основном разрушаются породы почвы и кровли очистной выработки, а в пласте угля в процессе ведения очистных работ разрывные и псевдопластические деформации происходят п зоне значительных размеров. До 10 м впереди очистного забоя наряжения меньше, чем в нетронутом массиве. Максимум опорного давления, в области которого расположен очаг удара, находится на значительной расстоянии (20-30 м) впереди очистного забоя. На этом расстслта? nz-тухает кинетическая энергия горного удара и сильного выброса уг.1Я из забоя не происходит. Главную опасность представляет при забойное и поддерживаемое позади него выработанное пространство, где разрушавт-

ся деревянная крепь, породы выдамаются из почвы и обрушения из кровли /24/.

Указанный характер проявления горно-тектонических ударов наблюдается по защитному пласту и в некоторых случаях надработанним пластам. Поэтому крепление призабойного пространства лавы деревянными стойками ка глубине 900 м и боле^ не обеспечивает безопасности работ как по защитному, так и по нздработанному пластам.

Для создания безопасных условий работ необходимо надежное крепление призабойного пространства лавы и сокращение размеров шага обрушения кровли. Такую технологию выемки угля наиболее рационально можно осуществить в результате применения механизированного комплекса /24/.

Возможность проявления горно-тектонического удара зависит от параметров землетрясения (энергетического класса и расстояния его гапоцентра от выработки). Он может произойти лишь в том случае, когда расстоян^о от выработки до гипоцентра меньше критического» определяемого по номограмме (рис. 2). Утверждения некоторых ученых об отсутствии корреляции между землетрясениями и горными ударами объясняется условиями наблюдения за землетрясениями, происходящими на расстояниях больше критических. При землетрясениях с параметрами, соответствующими области I (рис. 2), проявление горно-тектонического удара возможно в выработках, вокруг которых имеются зоны предельно-напряженного состояния угля. Таким образом»горно-тектонический удар представляет собой совокупность двух динамических явлений - землетрясения с очагом во вмещающих породах и динамических явлений с очагами в окрестностях горных выработок /26/,

Однако автором выделяется также П группа горно-тектонических ударов, которые вызываются землетрясениями, соответствующими области П (ом. рис. 2). В этом случае удары могут проявиться даже в выработках с отсутствием вокруг них предельно-напряженных зон.

На Ткибули-Шаорском месторождении I группа горно-тектонических ударов наблюдается при отработке защитного пласта. Немало случаев горно-тектонических ударов П группы зафиксировано з подготовительных выработках по неоднократно надработанному пласту или в выработанном пространстве очистной выработки. 3 последнем случае происходит не простое обрушение недостаточно закрепленной кровли, но о поднятием почвы иногда до I м. Наблюдаемые в Североуральском бокситовом и Таштагольском железорудном месторождениях случаи обрушения пород при землетрясениях в недостаточно закрепленных выработках являются первым признаками проявления в них горно-тектонических ударов П группы. С увеличением глубины горных работ выработки приблк-

жаются к глубине генерации земле тряоенай, поэтому возрастает вероятность активизацая проявления горно-ге к тони че оквх ударов.

Правомерность номограммы (рис. 2) подтвердилась также при далеком сальном землетрясении 29 апреля I9SI г. с энергией Ю16 Дж. Его эпицентр располагался на расстоянии 50-60 кы от Ткабули и 10-15 км от Чиатура. На основе указанной номограммы Ткибули попадает в зону I. Действительно, проявление горно-тектонического удара 29.04.91 г. было зафиксировано на выемочном поле № 7 ш.им.Миндели цри отработке защитного пласта, в связи с чем выработки по углю здесь были окружены предельно-напряженным углем. Кроме того,на'шахте им.Ленйна разрушилась бетонная крепь на участке углубки с.твола, В этой части ствол был затоплен водой, под влиянием которой окружающие глинистые породы разбухли, увеличились нагрузи на бетонную крепь, которая црашла в предельно-напряженное ооотояние и при землетрясении раздушилась. Во всех других выработках отсутствовали зоны цредельн&чщп-ряженных пород, и поэтому влияние землетрясения не набладалось даже инструментально.Чиатурское месторождение марганца располагается в зоне И и поэтому,несмотря на то, что выработки расположены на небольшой глубине и вокруг них отсутствуют предельно-напряженные зоны, почтя во всех выработках, закрепленных ботоном и в некоторых выработках, поддергиваемых ¡¿згалхическикя раизаа, было зафшсзрована значительное деформирование крепи.

Выработки, разрушаемые с участием сейсмической энергии 'землетрясения I группы, находятоя в напряг,анном состоянии в интервала мовду пределами прочности и упругости. Приход энергии 'ЕэыяатрясанаЯ П группы происходит непосредственных* влиянием сформирования пород в очаге землетрясения. Эта энергия на порядок выше сайсшческой а монет вызвать удар пря напряжениях вокруг выработок нзлсе предельных.

ПЗДОШМКА. ШЗТОРОЗДЕВДЯ

Земная кора в сейсмически активном районе представлена системой сравнительно мелких блоков, взаимодействие мааду которыми екзы-вает возникновение мелкофокусных землетрясений, в очагах которая при определенных условиях начаввдтся развязывание горно-тектонических ударов. Поэтому в целях предупреждения последних необходимо изучение напряженного состояния массива горных пород, определяемого законами, действующими в земной коре, т.е.геодинашка месторождений. В последние годы ВШШ и КузПИ (цроф,Й.МД1втухоз и црофЛ .И.Бату-гина) разработан катод геодинашчэского районирования месторождений»

в разработка которого принимал участив и автор.

Так а 1980-82 гг. с целью усовершенствования регионального прогноза горно-тектонических ударов и мер борьбы с ниш впервые из угольных месторождений было проведено геодинашческое районирование Ткибули-Шаорского месторождения. Оно включало: структурное дешифрирование топографических карт масштабного ряда; аэровизуальные наблюдения; пространственно статистический анаша рельефа земной поверхности и гипсометрии поверхностей различных толщ угленосной свиты; расчеты напряженно-деформированного состояния горного массива /25, 37, 38, 39, 41, 67/. В результате проведенных исследований выделены блочная структура района, тектонически напряженные зоны и построена морфотектоническая карта месторождения,'на которой зафиксированы более 30 новейших разломов земной коры.

Ранее на геологических картах месторождения на той же территории было зафиксировано лишь 5 разломов. Это свидетельствует о том, что данный метод может быть использован для прогноза тектонических нарушений и проектирования и .перспективного планирования горных работ. Однако при укрупнении масштаба дешифрируемых к^рт осложняется однозначное толкование тех или иных признаков рельефа, и разделение экзогенных и эндогенных рельефообразующах факторов практически невозможно.

Ряд трудностей, возможных при детализации морфотектонической карты, можно преодолеть, применяя пространственно-статистический анализ карт крупного масштаба с привлечением тренд-анализа гипсо-метрза поверхностей разных пластовых образований, залегающих на глубине /28/. По ним выделяются границы блоков, часть из которое представляет собой отражение в глубине тассива горных пород тех разломов зэшой кори, которые были выявлены при анализе рельефа земной' поверхности /37/. Таким образом,уточняется морфотектоническая карта района и окентурзваются блоки земной коры в глубина массива.

Участки горных работ, на которых проявляются тектонические разрыва, в меньшей степени приспособлены к внедрению высокопроизводительных средств механизации добычи угля. Внедрение добывающих комплексов отчасти затруднено значительной нарушенысетью шахтных полей и отсутствием достаточной информации о разрывной тектонике.

В таких условиях необходимо проведение работ по гводинамачес-когф районированию на г,алых площадях, соизмеримых с шахтными полями, тогда как в разведочной го ол о тли качественные результаты получают лишь при изучении площадей, на несколько порядков превышающих площадь выемочного или шахтного поля*. Поэтоод для прогнозирования ло-

калъных тектонических нарушений на малых площадях наш использован метод пространственно статистического тренд-анализа небольшого участка поверхности пласта, представленного координатами по скважинам геологической разведки на участке нетронутоно горного массива исследуемого выемочного поля и маркшейдерской съемки горных выработок на участках, прилегающих к указанному полю, а также расположенных на нем /41/.

Границы блоков проводятся между точками' с противоположными отметками относительно поверхности тренда. Однако исследованиями автора установлено, что такие данные обусловлены не только фактическим разрывом, но и пересечением исследуемой и тренд-поверхностей в связи с различными углами их наклона. Положение этих пересечений зависит от варианта исходных данных. Поэтому в каждом варианте оно меняется, а места фактических разрывов повторяются без существенного изменения.

Исходя из вышеизложенного»расчеты выполняются для нескольких вариантов выбранных исходных точек, вследствие чего строятся различные границы блоков и из них принимаются те, которые повторяются в большинстве вариантов.

Установлено, что большинство зафиксированных разломов в рельефе проявляется дискретно, в виде отдельных фрагментов, для определения напряженного состояния пород в зонах разломов с непроявив-шимися фрагментами был использован разработанный автором экспериментально-аналитический метод расчета напряжений в массиве горных пород /25/. Расчеты по методике /25/ показали, что на.пола шахты им.Миндели - в зонах между фрагментами разломов земной кори, в которых зафиксировано наибольшее количество горно-тектонических ударов, тектоническая компонента исходного поля напряжений составляет 1,5 у К (где у - плотность налегающих пород; Н - глубина заложения расчетной точки). В области сформированного фрагмента разлома на шахте "Западная-2" исходное поле не характеризуется аноыоль-ним значением тектонической составляющей. Таким образом,подтверждено, что наиболее опасными по возникновению горно-тектонических ударов являются участки между фрагментами разломов земной коры, на которых концентрируются тектонические напряжения. На участках, где разломы уже сформированы, происходит разгрузка тектонических напряжений и поэтому на них снижается вероятность возникновения землетрясений и, следовательно, горно-тектонических ударов.

Установлена также большая связь между напряженным состоянием массива горных пород и условием сцепления на поверхности тектонических разрывов (границ блоков). По выявленным автором блочной

16,

15 14 13 12 II 10 9 3

0 / I /

/

У / /1

/

2 3 5 10

50

Рис.2. Номограмма для установления группы горно-тектонического удара по энергетическому классу землетрясений и расстояний его очага до выработки

Рис.3 Поле в изолиниях горизонтальных напряжений относительно вертикальных

структуре и состоянию массива горных пород на границах блоков в районе Ткибули-Шаорского месторождения В.В.Зуйковым-был выполнен расчет горизонтальных напряжений относительно вертикальных.

На больней части блоков 2, 3, 4. 5 и 9 естественно-напряженное состояние характеризуется превышением горизонтальных напряжений над вертикальными в 1,1-1,5 раза (рис. 3). Сейсмологической станцией "Ткибули" наибольшее количество землетрясений зафиксировано именно на этом участке. На остальных участках горизонтальные напряжения равны (0,8-1) •¡•Ни землетрясений на них не наблюдается /£б/.

Таким образом, естественное напряженное состояние блочного массива с выделением тектонически напряженных зон учитывается при по-вариантноы анализе возможных схем раскройки шахтных полей и установления порядка их отработки. Горные работы рекомендуется планировать таким образом, чтобы капитальные выработки не располагались в районе границ между блоками.

ПРОГНОЗ СТЕПЕНИ УДАРООПАСНОСТИ

Для определения степени удароопасности участков краевых частей пласта в окрестности выработки осуществляется локальный.прогноз, а для выделения удароопасных зон в пределах шахтных полей - региональный прогноз.

Локальный прогноз выполняется измерением выхода буровой ыалочи или показателя сейсмоакустическсй активности при бурении шпуров. При этом определяется напряженное состояние угля в зависимости от нагрузок, по уровню которых выделяются три категории удароопаснооти. Однако ввиду того, что горно-тектонический удар может возникнуть и при нагрузках меньше предельных, удароопасность участка характеризуется также степенью потенилакьной удароопасности пжаота.

Эталонным методом определения потенциальной удароопасности угля является испытание его физико-механических свойств в натурных условиях. Однако этот метод с одной стороны является довольно трудоемким, а с другой - не всегда позволяет проводить сшег по всем угольшш пачкам, так как при испытании некоторых сравнительно крепких пачек, расположенных среди слабых углей, последние разрушаются в опыт прекращается, не достигнув необходимых нагрузок.

Характер хрупкого разрушения в виде горного удара, кроме физико-механических свойств удароопасного пласта, зависит от отношения жесткости вмещающих пород и угля. В выработках, проводимых в мощных угольных пластах, краевая часть необратимо деформирующегося угля окружена тем же углей и поэтому нагружающая система является "мягкой". Тогда для определения потенциальной удароопасности мощного пласта вполне возможно проводить испытание в режиме мягкого нагрукения. При этад жесткость нагружающего устройства должна быть приблизительно раша крутизне запредельного участка 0(е) , получаемой при испытании прочности угля на жестком прессе.

Учитывая это и шесте с этим трудность изготовления из некоторых типов угля образцов правильной формы,разработан лабораторный экспресс-метод определения потенциальной удароопасности угля и пород по образцам неправильной формы /29/. Этими испытаниями установлено, что образцы удароопасных пластов угля уже в начальной стадии нагруже-ния проявляют высокую степень упругости. С увеличение« нагрузок степень упругости уменьшается, при нагрузках 60$ от разрушающих минимальные значения упругой части деформации составляют 55$ и остаются на этом уровне до нагрузок 80-90$ от разрушающих.

Образцы песчаников при вдавливании внденторов до предела равру-шаэтся бурно, сопровождаясь разлетом осколков,и являются удароопасны-ыл. Испытания образцов глинистых пород показали, что с увеличением

нагрузок упругая часть деформации резко уменьшается, при нагрузках 60% от разрушающих она составляет 30% и остается на этом уровне почти до разрушения образца. В увлажненных углях при нагрузках 20-60$ от разрушающих преобладают пластические деформации.

Рис.4.Номограмма для установления категорий удароопасности по влажности

Рис.5. Типовая схема региональной гидрообработки пластов на Ткибулй-Шаорском месторождении

Региональный прогноз удароопаоности на первом этапе включает геодинамическое районирование месторождения. С помощью этого метода на месторождении выделяются тектонические блоки и. в зависимости от условий сцепления на поверхностях их границ выполняется расчет горизонтальных и вертикальных напряжений.

Построенные по таким расчетам изолинии, горизонтальных напряжений относительно вертикальных, например для Ткибули-Шаорского месторождения (см. рис. 3), показывают, что в юго-восточной части месторождения горизонтальные напряжения составляют 1,1-1,5 уН , что является показателем опасности проявления горно-тектонических, ударов.

Однако при землетрясении условия сцепления на поверхностях гра-

ниц блоков могут меняться, и соответственно изменится напряженное состояние в удароопасной части горного массива. Поэтому для учета изменения напряженного состояния нетронутого массива и выявления отдельных участков с повышенными напряжениями используется система непрерывного контроля удароопасности. СНКУ состоит из подсистем, которые непрерывно контролируют динамическое взаимодействие блоковых структур различного ранга и позволяют выявлять локальные аномальные участки напряжений / 62 /.

Микросейсмическая подсистема регионального контроля удароопасности основана на регистрации сейсмической радиации в инфразвуковом диапазоне частот (1-50 Гц). Она позволяет выявить наиболее активные границы блоковых структур на месторождениях, зафиксированных при геодинамическом районировании и провести сейсморайонирование шахтных полей месторождений.

Электромагнитная подсистема в комплексе с микросейсмологической подсистемой позволяет повысить точность результатов сейсмических наблюдений. При этом следует иметь в виду, что электромагнитная система должна обеспечить регистрацию целого спектра излучения электромагнитных волн в диапазоне от I кГц до I МГц. Такая аппаратура, изготовленная Институтом Геофизики АН Груз., была испытана на Ткибуль-ской геофизической станции с участием автора / 46/.

К основным параметрам сейсморайонирования шахтных полей, по которым осуществляется региональный прогноз удароопасности, относятся: уровень сейсмической активности, наклон графиков повторяемости и скорость распространения сейсмических волн.

Для установления уровня сейсмической активности(частота динамических явлений в фиксированном объеме горного массива) необходимо определение координат эпицентра и энергетического класса землетрясений.

Вычисление координат гипоцентра в СНКУ осуществляется на ЭВМ. Однако для тех случаев» когда на сейсмостанцди нет ЭВМ или она временно отключена для ремонта и т.д., автором предложен метод быстрого вычисления координат эпицентра и гипоцентра /47 /. При этом осуществляется поворот координатных осей и вычисления упрощаются настолько, что этот процесс на программном микрокалькуляторе ВЗ-34 занимает менее пяти минут.

МЕРЫ БОРЬШ С ГОРНЫМИ УДАРАМИ

Основные принципы, по которым ведутся работы по борьбе о горными ударами, сводятся к следующему:

ао

- снижение горного давления путеы опережающей отработки защитных пластов;

- снижение способности .угольного пласта к накоплению больших запасов потенциальной энергии путей изменения его физико-механических свойств;

- защита горных выработок от последствий горных ударов путем применения податливой крепи;

- применение рациональных схем разработки.

ХЙЭДЗМвзад водработм заттнвп пластом разгружает горный массив в основном от гравитационных напряжений и эффект защиты проявляется в каждой надработанной зоне отдельно, независимо от размера целика между зонами. В условиях высокой сейсмической активности необходима разгрузка горного массива также и от горизонтальных напряжений. Поэтому опережающая отработка защитных пластов должна быть осуществлена на последовательно разрабатываемых выемочных полях без оставления существенных целиков как по простиранию, так и по падению.

График деформации надработэнного массива имеет точку перегиба в почве угольной толщи. Выше точки перегиба в среде, представленной в основном углем» градиент деформации1 на Ткибули-Лаорском месторождении составляет в среднем - 2.10 1/ы в направлении вниз по нормали. Ниже точки перегиба, в области песчаников, среднее значение градиента деформации составляет - 6.Ю-4 1/м , т.е. деформация затухает в'З раза интенсивнее, чем в угольной толще. График изменения деформации в угольной частя может быть описан зкспонеятой

6 = 0,025е а ,

где \у - расстояние по нормали до почвы надрабатывапцего защитного пласта; а, - ширина выработки.

Экспериментально установлено, что при наличии-в районе высоких тектонических напряжений, превышающих гравитационные напряжения, зона разгрузки при надработке горного массива распространяется на значительно меньшую глубину, чем рассчитанная в соответствии с действующей Инструкцией для разгрузки горного массива от гравитационных напряжений. Ее глубина приблизительно может быть определена по полученной автором эмпирической формуле /26/.*

Кт = 0,5Ь <2,5 -йт/уН) при 0,5 « 0т/уН ,

где К - глубина зоны разгрузки от гравитационных напряжений; 4з- - тектонические напряжения; гравитационные напряжения.

Границы зон разгрузки и защиты на уровне почвы защитного пласта находятся в 10 и 5 м впереди забоя. Однако для большей безопасности границ защищенной зоны следует установить на линии очистно-

го забоя /I/ •

В период повторной надработки деформации толщи угля, зафиксированные при первичной надработке, изменяются незначительно, что говорит о достаточной разгрузке толщи в период выемки первого защитного пласта, при которой снятие напряжения составляет около 70%.

Увлажнение пластов.

Известно, что горный удар возникает при критических нагрузках, когда удароопасный пласт переходит в предельно напряженное состояние. Однако горно-тектонический удар может возникнуть и на участках, где нагрузки значительно меньше предельных. Поэтому в борьбе с горно-тектоническими ударами необходимо одновременно с ликвидацией критических нагрузок, ликвидировать и потенциальную удароопасность пластов. Для уменьшения потенциальной удароопасности давно уже применяется увлажнение угля. Однако в 60-х годах еще отсутствовало прямое определение потенциальной удароопасности увлажненных участков угольных пластов.

Исследования для установления количественной связи между степенью водонасыщения и удароопасностью угольных пластов впервые проведены на Тшгбули-Шаорском месторождении. По результатам опытов, проводиют методом пробных нагрузок,установлено, что при влажности 9,5 % испытанные угли достигают практически полного водонасыщения и неудароопасно-го состояния /5, 59, 64/. На этой осноеб составлена номограмма для установления категории удароопасности по влажности (рис. 4).

Переход в неудароопасное состояние при достижении полного водонасыщения объясняется»с одной стороны, образованием адсорбционных слоев воды на поверхностях твердых частей угля, что усиливает его пластические свойства, а с другой стороны,неудароопасное состояние возникает в связи с изменением механических свойств угля. При достижении полного насыщения вода становится способной передавать гидростатическое давление и в плоском сечении объема начинают действовать суммарные напряжения 6 , которые уровновешиваются напряжением в твердой фазе и давлением р в жидкости

6 = ( 1-п) 6Т + пр , где п - пористость.

При полном насыщении угля р = 6 и тогда 6Т =6.

В сухой или не полностью насыщенной породе (угля) р=0 и тогда

/ б

от -- •

т 1-п

Отсюда'видно, например, что при пористости угля 16$ истинное вертикальное напряжение в твердой фазе пласта угля 0Т , обусловленное гра-

витационным полем, до увлажнения равно 1,19 уН, а при полном насыщении оно уменьшается до уН , так как часть нагрузок воспринимается и передается жидкостью, заполняющей поры и трещины. Касательные же напряжения возникают только в твердой фазе и поэтому остаются неизменными. Нарушение равновесия между нормальными и касательными напряжениями приводит к псевдо-пластическим деформациям, при которых часть накопленной углем потенцзальной упругой энергии реализуется.

Опыт горных работ на шахтах Ткибули-Шаорского месторождения показал, что на больших глубинах в сейсмически активном районе при разработке мощного удароопасного пласта применение локального увлажнения угля для приведения в неудароопасное состояние вокруг выработки лишь одного вынимаемого пласта (слоя) недостаточно.

Вследствие того, что в горно-тектонических ударах участвуют зем-» летрясения, формирование которых происходит в условиях напряженного состояния значительной области массива горных пород, локальные меры борьбы с ними мало эффективны. Одним из наиболее эффективных способов предупревдения горно-тектонических ударов оказалось региональное увлажнение всей угольной толщи, предложенное И.М.Петуховым, разработанное и впервые внедренное на шахтах Ткибули-Шаорского месторождения группой специалистов ВНИМИ и ПО Грузуголь с участием автора /9/. В результате регионального увлажнения пластичность повышается не только в окрестности выработок, но и на достаточно большой области горного массива, в которой уменьшается потенциальная энергия путем расхода ее части в пластических деформациях.

Таким образом,в результате регионального увлажнения, с одной стороны, ликвидируется возможность накопления потенциальной упругой энергии и образования очагов горных ударов в окрестности выработки и,с другой стороны, увлажненная часть горного массива* если она находится в очаговой зоне возможного- землетрясения, отделяется от последней и тем самым уменьшается накопленная потенциальная энергия в очаговой зоне самого землетрясения.

При нагнетании воды в зоне неотектонического разлома земной коры происходит проникновение воды по контакту блоков, прочность на сдвиг по которому выражается формулой /36/:

т;пр = с + ( б - р-ш) ,

где ТПр - прочность контакта на сдвиг; С - сцепление; б - нормальные напряжения на контакте до нагнетания воды; ри) - поровое давление; "р - угол внутреннего трения.

Как видно, увеличение порового давления при увлажнении понижает порог сопротивляемости сдвигу, что улучшает условия проскальзывания вдоль контактов блоков. В зависимости от порового давления и прочно-

сти ТПр деформирование массива может иметь характер пластического смещения, землетрясения без проявления в выработках или горно-тектонического удара, но с меньшей интенсивностью по сравнению с проявлениями их в условиях отсутствия увлажнения.

Эффективность регионального увлажнения в борьбе с горно-тектоническими ударами возрастает также по той причине, что угольный массив при полном насыщении водой становится средой, обладающей сравнительнс высокой степенью поглощения упругих поперечных волн, что снижает степень влияния землетрясений при горно-тектоническом .ударе /17/.

При региональном увлаглении нагнетательные скважины пересекают поверхности напластования, следовательно, обладают значительной водоприемной способностью, и угольный массив увлажняется значительно сильнее, чем при локальном увлажнении. Кроме того, уменьшение прочности углей при увлажнении глубинных зон угольного массива приводит к релаксации девиаторной составляющей их напряженного состояния в форме мелких подвижек по наименее устойчивым поверхностям и формированию напряженного состояния, близкого к гидростатическому. Хотя при этом не происходит разгрузка глубинных зон горного массива, но отсутствие условий для отжима воды обеспечивает сохранение высокой влажности угля, а следовательно, отсутствие его хрупкого разрушения при вскрытии горными выработками /18, 63 , 65/.

В соответствии с этим разработаны и внедрены технологические схемы нагнетания воды в пласт, по которым нагнетательные скважины бурятся из полевых выработок и герметизируются в породах более прочных и менее водопроницаемых по сравнению с углем (рис.5 ). Бурение скважин и нагнетание воды выполняются независимо от горных работ и поэтому они не задерживают их ведение, как это делается при локальном увлажнении /65/.

Ка глубине 1СОО м и более начальная водоприемная способность пласта близка к нулю. Поэтому практически очень трудно обеспечить на большой глубине э.; ективное увлажнение углей в краевой части пласта через скважины, проводимые по напластованию.

Практика проведения нагнетания воды на Ткибульском месторождении показала, что скважины регионального увлажнения»пересекающие поверхности напластования, обладают значительно большей водоприемной способностью. Поэтому при разработке удароопасных пластов на большой глубине даже в условиях отсутствия горно-тектонических ударов целесообразно применение регионального увлажнения взамен локального /63/.

Эффективность регионального увлажнения угольной толщи подтверждается тем, что за время эксплуатации шахт им. Ленина и им.ГЛиндели на Ткибули-Шаорском месторождении на выемочных полях, на которых проводилось региональное увлажнение, не зафиксировано ни однояь горного

или горно-тектонического удара, несмотря на то, что на сейсмостанции "Ткибули" зафиксировано в среднем 60-70 местных мелкофокусных землетрясений в год с энергией от Ю6 до Ю11 Дж, из которых часть проявилась в виде горно-тектонических ударов лишь на участках, не увлажненных регионально.

Эффективность регионального увлажнения проявилась в условиях поддержания выработок: если до проведения регионального увлажнения слоевые штреки и квершлаги, проведенные по защитному пласту на глубине 700-900 м,неоднократно перекреплялись, то при проведении их по регионально увлажненной толще ни квершлаги, ни слоевые штреки не были перекреплены за время их эксплуатации.

Региональное увлажнение, одновременно с ликвидацией удароопасно-.го состояния и улучшения условий поддержания выработок, сводит к минимуму газовыделение и пылеобразование, при этом кроме уменьшения опасности взрыва метана и угольной пыли, улучшаются санитарные условия. Представляется возможность применения антилирогенов для уменьшения опасности самовозгорания угля, улучшаются условия работ по управлению кровлей и повышается производительность труда /65/.

Крепление подготовительных выработок, проводимых в особо тяжелых горно-геологических условиях, где требуется применение отсутствующих мощных профилей проката (СШ-44, СШ-54), автором, совместно с его аспирантом Э.Н.Лобко, предложено осуществлять кольцевой двухпериметровой крепью с повышенной податливостью и удвоенной несущей способностью /II/«

В зашсимости от диаметра крепь выполняется из шести- или восьми сегментов одинакового радиуса и длины, соединяемых с помощью парных хамутов» перемещающихся совместно с концами наружных сегментов. Среднее поперечное сечение элементов по периметру крепи составляет 1,5 площади поперечного сечения применяемого профиля проката. По мере усадки и исчерпания податливости крепь приобретает полный двойной периметр. Таким образом, несущая способность крепи в зависимости от режима ее работы изменяется от минимума в податливом решаю работы цо максимума - удвоенной несущей способности при исчерпании податливости. При этом металлоемкость в 1,5 раза меньше по сравнению с одно-юриметровой крепью, обладающей такой же несущей способностью.

Рациональной технологической схемой разработки мощного удароо-ласного пласта является отработка его горизонтальными слоями. При этом исключается необходимость опережающей отработки защитного пласта, так как каждый слой является защитным для нижележащего, и очист-ше работы по всему этажу ведутся только в зоне защиты, тогда как три отработке пласта наклонными слоями необходимо на ка-гдом подэтаже эсушествлять отработку защитного пласта /19, 23, 24'.

РАЗРАБОТКА ОТРАСЛЕВЫХ НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ

Основные результаты исследований диссертанта нашли воплощение в рзрмативно-методических отраслевых документах /51-68/. В 1969 г. была составлена "Инструкция по безопасному ведению горных работ на шахтах Ткибульского месторождения, разрабатывающих пласты опасные по горным ударам". Она была составлена на основе данных начального периода исследований горных ударов на одной шахте месторождения и опыта ВНИМИ по борьбе с горными ударами на других шахтах Союза. По мере расширения области исследуемых вопросов, усовершенствования способов их изучения, разработки новой аппаратуры и др., систематически уточнялись параметры применяемых и разрабатывались новые мероприятия по борьбе с горными ударами как на Ткибули-Шаорском, так и на других месторождениях Союза, что находило свое отражение в Союзных "Инструкциях по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих пласты» склонные к горным ударам /51, 59, 61, 64/. В работе /57/ изложены методы по прогнозу удароопасности угольных пластов для применения их на шахтах СССР. В /58/ разработаны Указания по применению локальных способов борьбы с горными ударами. В / 60, 62 / изложены метода геофизического прогноза и системы непрерывного контроля удароопасности на угольных и рудных месторождениях. В /63, 65/ даны методические указания по региональной гидрообработке ударо-и выбросоопасных пластов. В /66/ даны методические указания по геодинамике месторождений.

ОЦЕНКА ТЕШЖО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЛЕКСА МЕР БОРЬБЫ С ГОРНО-ТЕКТОНИЧЕСКИГЖ УДАРАМИ

Внедрение разработанного комплекса мер борьбы с горно-тектоническими ударами, создающее безопасные условия труда» имеет социальное значение, которое не поддается прямой экономической оценке.

Однако планомерное внедрение только на шахтах Ткибули-Шаорского месторождения противоударных мероприятий, в результате которого сокращаются общешахтные потери угля, эксплуатационные затраты в результате внедрения системы разработки горизонтальными слоями, объем работ по поддержанию подготовительных горных выработок и нагнетанию воды для увлажнения угольных пластов, позволяет получить значительный экономический эффект.

После перехода шахт на режим разработки удароопасных пластов общешахтные потери угля снизились на 8,5$, в результате чего экономический эффект составляет около 200000 руб. в год.

В результате рационального использования защитного действия опе-

режащей отработки защитных пластов установлена возможность сокращения плотности установки крепи в среднем на 30$, что для I м выработки дает экономию 34 руб., а для всех подготовительных выработок в год около 160000 руб.

В результате сокращения объема перекрепления выработок экономический эффект составляет 690000 рублей в год.

Расходы на увлажнение пластов в результате внедрения регионального увлажнения взамен локального уменьшились на 0,44 руб. на тонну угля. Поэтому годовой экономический эффект при Еыемке около одного миллиона тонн регионально увлажненного угля составляет 440000 руб.

Снижение затрат на проведение и поддержание подготовительных я-нарезных выработок при разработке пласта горизонтальными слоями в замен наклонных слоев на I тонну угля составляет 1,55 руб. Поэтому при выемке 500000 тонн угля горизонтальными слоями экономический эффект составит 775000 руб.

Таким образом, общий экономический эффект, без учета ликвидации горных ударов п исключения в результате этого больших непроизводительных затрат, связанных с проявлениями горно-тектонических ударов, составляет (300 + 160 + 690 + 440 + 775). 1000 = 2365 тнс.руб. в год в ценах 1950 года.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

До проведения исследований, результаты которых изложены в диссертации, горные удары в науке рассматривались как результат проявления горного давления под действием в основном гравитационного силового поля. Однако были отдельные сообщения ученых о том, что они наблюдали в тахтах динамические явления при землетрясениях, а некоторые не отрицали случаев возможности проявления горных ударов с дополнительным влиянием тектонических напряжений. О другой стороны определенная часть ученых на основании фактических данных наблюдений отрицала связь меццу проявлениями горных ударов и землетрясений.

На этом фоне исследование механизма проявления одного из видов да наш че око го явления, неизученного и даже не имеющего до этого соот ветствующего термина - горно-тектонического удара и выявление законо мерности связи его о расстоянием от выработок до очага землетрясения и энергетическим классом последнего является научным достижением.

В диссертации рассмотрены некоторые результаты шахтных геомеханических экспериментов, проводимых автором в течение 25 лет (196691 гг.), в процессе которых выполнено свыше 100000 измерений. Изложены результаты лабораторных и натурных испытаний физико-механических свойств горных пород, моделирования разработки мощного наклонного пласта. Рассмотрены вопросы крепления выработок и прогнозирования проявления в них горного давления, способы расчета напряжений горного массива.

Разработаны: аналитические методы расчета напряжений в надрабо-танном горном массиве и в зонах опорного давления; экспериментально-аналитический метод расчета напряжений горного массива; метод определения критической влажности перехода угля в неударопасное состояние; лабораторный экспрасс-метод определения потенциальной уда-роопаснооти угля и пород; вариант геодинамического районирования небольших участков шахтных полей; метод экстренного вычисления координат мелкофокусных близких землетрясений; методы текущего и регпональ ного прогнозов удароопасных участков пласта; технологические схокы ' регионального приведения в неудароопасное состояние угольной толщи; технологическая схема разработки, не требующая опережающей отработки защитных пластов; конотруквдя крепи с двойной несущей способностью.

Разработанные научные основы, включающие результаты изучения блочного строения и естественного напряженного состояния горного массива, .злияние их на характер проявления горно-тектонических ударов, изучение особенностей их проявления а осуществление региональ-

того прогноза удароопасности, явились надежным базисом для выделения удароопасных шахт в сейсмически активных районах в отдельную группу и разработки п внедрения на них региональных мер борьбы с горно-тектоническими ударами. На многих рудных и нерудных месторож-кнпях уже проявляются признаки горно-тектонических ударов. При возрастании глубины разработки эти явлешш будут активизироваться и область использования данной работы значительно расширится.

В итоге применения и внедрения в основном на шахтах Ткибули-1аорского месторождения региональных мер борьбы с горно-тектоничес-шми ударами прекратились аварии на шахтах по причине горных ударов, югда как до внедрения региональных противоударных мероприятий, при рименении докальных мер, на шахте Йосточная-2 при каждом горно-ектоническом ударе разрушались до 20% выработок, а при одном из уда-ов количество разрушенных выработок составило 70р, после чего шахта нла переведена на временную консервацию до разработки эффективных ероприятип по предотвращению горно-тектонических ударов.

Разработанные натурными и аналитическими исследованиями методы асчета напряжении горного массива позволили уточнить границы запц-енных зон, выбрать технологические схемы разработки и уточнить их араметры, конструировать некоторые из этих схем и др.

Внедрение всех мероприятий на шахтах Ткибули-Шаорского месторож-ения позволило снизить потери угля на 15-20$, сократить расходы на эддержаше горных выработок на 50%, уменьшить взрывоопасность, зна-1тельно сократить пылевыделение и улучшить санитарные условия работы.

Основные научные результаты

Установлена закономерность проявления горно-тектонических уда->в з зависимости от энергетического класса землетрясения и расстоя-[я до его очага. При этом выделяются две группы указанных параметров. !млетрясения с параметрами I группы могут вызвать горно-текгони-юкие удары в тех выработках, вокруг которых имеются зоны предельно-шряхенного состояния угля достаточных размеров. Землетрясения с па-метрами П группы могут вызвать динамические явления даже в таких [работках, вокруг которых отсутствуют указанные зоны предельнотнадря-нного состояния угля.

Выяснено, что зона защиты под отработанным защитным пластом при соких тектонических напряжениях имеет меньшую глубину, чем при про-х равных условиях в отсутствии таких напряжений. По данным наблю-ний,автором подучена эмпирическая формула для определения глубины ны разгрузки в зависимости от соотношения тектонических и гравита-онных напряжений.

В результате применения методов геодинамического и микросейсш-ческого районирования разработаны способы регионального прогноза напряженно-деформированного состояния нетронутого горного массива и наделения участков, опасных по горно-тектоническим ударам.

Показаны особенности горно-тектоничоских ударов, заключающиеся в том, что они проявляются в нескольких выработках, выемочных участках, даже шахтных полях одновременно. Иногда они проявляются в выработках по пласту, неоднократно надрабоганному и разгруженному от гравитационных напряжений.

Установлены особенности проявления статического горного давления в подготовительных выработках. При ведении горных работ по удароопасному пласту на большой глубине в тектонически активном районе контуры выработок в большей степени деформируются при проведении их в нетронутом массиве. Последующее влияние нагрузок в зоне опорного давления в отличие от установленной общей закономерности, вызывает сравнительно меньшее их деформирование.

Разработаны несколько методов аналитического и эксдериментально-аналатического расчета напряжений в горном массиве для оценки уровня наполнений в нетронутом массиве, в зоне опорного давления, построение границ зон разгрузки и защиты и решения других задач.

Показано, что рациональным мероприятием предотвращения горно-тектоппчеекпх ударов является предварительное региональное увлажнв-нпе всей свиты угольных пластов.

Основные практические результаты

Установление наиболее сгпсмоа;т.:ытх участков на довхорсгзвш: и знание зохоноюрноот:; скягл с енмя горкс-сйЕЖоаичзскез: тдеров позволяют габлаговрекэнпо кдолзггь на планах годных работ рзтеонЕЛлПнз удароопаскиз участки в зависимости от горно-гоолог.;ческвх условий вы-•е г'.очного участка, проектировать и осуществлять рациональные профилактические мера, технологическую схему разработки и способ крепленая выработок.

В процессе ведения горных работ осуществляется непрерывное наблюдение за изменением полокения и состояния наиболее сейсмоактивных участков у. проев лешем горных ударов с помощью геофи зичееккх набягяа нии. По результата:,! анализа полученных ханша при не обходи моста Корректируется проекты последующего взденья торных п профи лахтесЬях работ.

На основе разработанных аналитических расчетов можно решать кон кретные задача по определенет границ з&стйэнвах зон, рзсяояогекия выработок и др. По. 8ксперяшигьльио-ааа®га1ласко1ау методу моево решить вопросы крепления выработок з ьсслздуадгок районе.

Реализация научных разработок автора осуществлена через отраслевые нормативно-методические документы, являющиеся обязательными при разработке угольных пластов, склонных к горным ударам. Они широко применяются на шахтах в особо сложных горно-геологических условиях на больших глубинах в сейсмически активных районах. Внедрение разработанных рекомендаций позволило повысить безопасность ведения горных работ на шахтах, склонных к горно-тектоническим ударам,при получении значительного технического и экономического эффекта за счет уменьшения затрат на прор лак тиче окне мероприятия взамен расходов на восстановление разрушенных выработок при горно-тектоническом ударе. Затраты снижаются такае в результате применения регионального увлажнения всей угольной тошци взамен локального увлажнения пластов, улучшения условий управления кровлей, поддержания подготовительных выработок и сокращения работ по перекреплению последних, снижения потерь угля, улучшения условий труда.

Перспективы дальнейшего совершенствования способов прогноза и предотвращения горно-тектонических ударов

Установленные закономерности связи проявления горно-тектонических ударов с землетрясениями являются общими для жобых месторождений, разрабатывающих удароопасные пласты в сейсмически активных районах. Однако дальнейшее изучение его механизма возникновения и прогнозирования также необходимо,как изучение механизма землетрясений, несмотря на давность последнего и большую мировую масштабность. Необходимо организовать широкую сеть экспериментальных и аналитических исследований на рудных и нерудных сейсмоактивных месторождениях, учитывая, что там уже началось проявление горно-тектонических ударов, интенсивность которых с увеличением гжубины разработки будет возрастать.

Необходимо также поэтапное усовершенствование автоматизированной си о те мы наблюдения за проявлением горного давления и контроля удароопасности на угольных, рудных и нерудных месторождениях.

В настоящее время предусмотрено внедрение системы непрерывного контроля удароопасности на месторождениях Норильска, Казахстана, Горной Шории, а также Кузбасса, Воркуты и Ткибули.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДкСОЕРГАШи ОПУБЛИКОВАНО В ОдЕдгащХ РАБОТАХ:

Монографии

1. Петухов И.М., Литвин А.И.„ Гелашвили Г.М. и др. Защитные пласты. - Л.: Недра, 1972. - 423 с.

2. Акимов Л.Г., Земисев В.Н., Гелашвили Г.М. и др. Сдвижение горных пород при подземной разработке угольных и сланцевых месторождений. - Л.: Недра, 1970. - С.108-123* .

3. Омельченко А.Н. Состояние потерь угля в недрах при подземной разработке и методы рационального их снижения. - Л.: Гострой-издат, 1953. - 193 с.

4. Петухов И.М., Филинков A.A., Гелашвили Г.М. и др. Предотвращение горных ударов на угольных шахтах - М.: ЦНШЭуголь, 1978. - 21 с.

Статьи и брошюры

5. Гордезиани З.А., Филинков A.A., Мольский Е.В., Гелашвили Г.М. Критерии прогнозирования удароопасности участков угольных пластов на шахтах Ткибульокого месторождения // Горное давление и горные удары: Тр.ВШШ. - Л., 1974. - Сб. 91, - С.202-205.

6. Гелашвили Г.М. Исследование процесса сдвижения горных пород и земной поверхности в связи с подработкой водотоков (на примере Ткварчельского месторождения): Автореф. дис. ... кавд.техн.наук

- Тбилиси: ГШ им.В.И.Ленина, 1968. - 26 с.

7. Гелашвили Г.М., Хачапуридзе К.Т., Гордезиани S.A. Определение граничных условий'плоских задач расчета напряжений и защищенных зон в надработанном массиве //Studia Geotechnica vi.i, Poland, Wroclaw , 1975. - c. 47-48. .

8. Гелашвили Г.М. О механизме проявления горных ударов на Тки-були-Шаорскоы месторождении // Тез. докл. //Тез. докл. Всесоюзной конференции ВУЗ-ов Тбилиси, 1977г.с.3.

9. Леладзе Ш.В., Гелашвийи Г.М., Смирнов В.А., Гордезиани З.А. Борьба с горными ударами в сейсмически угрожаемых районах// Горное давление и горные удары: Тр. ВШ1Ш. Л., 1977. - Сб. 103. - с.94-102.

10. Леладзе lii.B., Гелашвиди Г.М., Смирнов В.А. Прогноз и предот вращение горных ударов на шахтах Ткибули-Шаорского месторождения // Уголь. - М., 1977. - й 10. - С.44-48.

II. ГелаШвили Г.М., Лобко S.K. К вопросу о выборе оптимальных параштров крепи подготовительных выработок для глубоких гори-

зонтов Ткибульских шахт // Горное давление и крепление горных выработок: Тр. ИШ АН Тр. Тб., 1Ь77. - Сб.З. - С.78-85.

12. ©шпжов A.A., Смирнов В.А., Ге лапши ли Г.М., Леладзе ш.В. Предупреждение горных ударов на удароопаскых пластах в сейсмически активных районах // Шахтная геология и геофизика: Тр.ВШШ. - Д., 1978. - Сб. ПО. - С.26-34.

13. Кучухидзе К.С., Квинихидзе Н.С., Филинков A.A., Ге лапши ли Г.Ы. Изучение горных ударов и разработка мер борьбы о ними на шахтах Ткибульского месторождения // Горное давление, сдвижение горных пород и методика маркшевдерских работ. Тр. ВйЛйп - Л., 1970. - сб. 74.

- с.165-177.

14. Леладзе и.В., Гелашвили Г.Ы., Гордезиани З.А. Региональные профилактические меры борьбы с динамическими явлениями на шахтах Ткибули-Шорского месторождения // Горное давление и крепление горных выработок: Тр. Ш! АН Гр. Тб. Мецниереба, 1978. - Сб. 1У. -

С. 84-88.

15. Гелашвили Г.М., Смирнов В.А., Работа Э.Н. Горно-тектонические удары и их прогноз на шахтах Ткибули-Шаорского месторождения // Горная геофизика: Тез. докл. Всесоюзного н/гехн. семинара Тб.,1981.-

- с.49.

16. Бердзекишвили T.I., Гелашвили Г.Ы., Постольская O.K., Юфин С.А. Алгози тми зация задач с поэтапно изгоняющимися граничными условиями и геометрией расчетной области в рамках метода конечных элементов // Сообщения АНГ - Тб., 1981, - Ш I. - Сб.104. - С.29-32

17. Филинков A.A., Гелашвили Г.Ы. Оценка эффективности применения мер борьбы с горно-тектоническими ударами в сейсмически активном районе // Прогноз горных ударов.: Тр. ВНиШ. Л., 1982. - Сб. 124. -С. 51-58.

18. Филинков A.A., Гребенщиков A.A., Гелашвили ü.M. Опыт приведения в неудароопасвое состояние угольных пластов в пределах этажа // Региональные меры предотвращения горных ударов.: Тр. ВНиШ, К., 1983. - сб. 129- с.13-15.

19. Гелашвили Г.Ы., Порчхидзе М.И., Урушадзе Н.Р., Гордезиани З.А. Геомеханические условия отработки удароопасного пласта горизонтальными слоями механизированным комплексом // Освоение выемки мощных угольных пластов механизированными комплексом и пути повышения эффективности механизированной угледобычи в условиях Ткибули-Шаорского месторождения: Тез. докл. н/т конференции в Ткибули. Тб., Мецниереба, 1935. - C.I5-I6.

20. Микеладзе A.C., Горбачев Д.Т., ... Гелашвили Г.М. а др. Технологические схемы добычи угля ппри комплексной механизации очистных работ для условий Ткибули-Шаорского месторождения // М.:

И1Д. 1985. - 46 с.

21. филинков A.A., Гелашвили Г.М., Саникидзе Б.Г. Ошт отработки мощных удароопасных пластов, склонных к самовозгоранию // Совершенствование способов разработки удароопасных месторождений: Тр. Шт. Д., 1986. - Сб. 144. - C.II-I8.

22. Гелашвили Г.М. 0 механизме и предотвращении горно-тектонических ударов, возникающих на Ткибули-Шаорском месторождении / Управление удароопасностью массива горных пород: Тр. ВШШ. Л., 1987. - Сб. 149. - С. 38-42.

23. Бич H.A., Гелашвили Г.М., Филинков A.A. Особенности технологии разработки удароопасных пластов угля // Горные удары, шахтная геология и геофизика: Тр. ВШШ. Д., 1988. - Сб. 154. - С. 31-36.

24. Гелашвили Г.М. Проявление горного давления при разработке мощного удароопасного пласта в сейсмоактивном районе // Уголь. М., 1968. - * 8. - 0. ЗЗ-ЗБ.

25. Гелашвили Г.М. Экспериментально-аналитический метод расчета напряженно-деформированного состояния массива горных пород // УП Международный конгресс по маркшейдерскому делу / ВШШ: под ред. МЛ.Щадова. - М.: Недра, IS89. - C.408-4I3.

26. Гелашвили Г.М. Особенности разработки мощных удароопасных пластов в сейсмически активных районах // Управление горным давлением и прогноз безопасных условий освоения угольных месторождений, часть I: Тр. ВШШ. Д., 1990. - С.52-56.

27. Гелашвили Г.М., Филинков A.A., Гребенщиков A.A. Перспективные схемы регионального управления удароопасным состоянием массива при разработке свит угольных пластов на шахтах Ткибули-Шаорокого месторождения / ВШШ. Д., 1990. - 18 С.

28. Горбачев Д.Т., Чакветадзе P.A., Гелашвили Г.М. и др. Технологические схемы очистных работ для участков, не подлежащих комплексно-механизированной выемке на шахтах Ткибули-Шаорского месторождения // М.: ИГД, 1990. - 59 о.

29. ГелаиШижи Г.М. Предварительная оценка потенциальной ударо-опасности угля и пород // Свойства горного массива и управление его состоянием: Тр. ВШШ. - С.П., 1991. - С.54-57.

30. Гелашвили Г.М., БердзеяйШйили Т.Д. Расчет напряжений в мек-шахтном целике //Свойства горного массива и управление его состоянием: Тр. ВШШ1. - С.П., 1991. - С. 120-124.

31. Гелашвили Г.М. Вбпомогателыше таблицы к длинам за превышения // Тр. ВШМИ. - Д., 1956. - Сб. 30. - С. 221-227.

32. Гелашвили Г.М. К вопросу подработки русел рек на Ткварчель-скоы угольном месторождении // Бюлетень н/т информации. - Тб,, 1961. - № 8. _ С.28-34.

33. Гелашвили Г.М. Сдвижение горных пород на жильных свинцово-цинковых месторождениях СадонскоИ группы //Тр. ВШШ. - Л., 1968.

- CÖ. 68. - С. 120-134.

34. Гелашвили Г.М. Способ определения безопасной глубины подработки водотоков, разработанный применительно к условиям Ткварчель-ского месторо:-.ден;;я // Тр. ВхыМи. - 1968. - сб. 68. - C.I35-I46.

35. Гелашвили Г.М. Построение мульды оседания по наблюдениям за неполным процессом сдвижения зешой noi ерлпости в условиях гористой местности // Новые разработки методов и технических средств ведения маркшейдерских работ: Сб. н. тр. ВШЛ'д, 19 91. - С. 23-26.

36. Гелашвили Г.Ь.., ^илинвов A.A., Урушадзе ruP. Веяние развития горных работ и регнональ::ых г.иф борьбы с горными ударами на Ткибули-Иаорском месторождении на перераспределение напрякешп; в блочном массиве //Профилактика горных ударов при проектаpoi ании и строительстве шахт: Тр. Bij.l.'^. Д., 1985. - Сб. 139- - С.48-52.

37. Гелашвили Г.:.:., Урушадзе Н.Д. Границы блоков земной коры на Ткибулк-шаорском месторождении // Безопасность труда в промышленности. М. - 1986. № II. С.49-50.

38. Гелашвили Г.М., УрушаДзе Н.Р., А.лпыков A.A. Пространот-венно-статистическии анализ угольной толщи по тренд-методу // Геологические и геофизические методы и средства прогнозирования ыару-ленность угольных пластов и пород: Тр. БНШ1. Д., 1987. Сб. 151,

- С. 78-82.

39. Гелашвили Г.М., Урушацза Н.Р. Исследование удароопасной обстановки на Ткибули-Шаорском месторождении с применением методики геодпнамйческого районирования // Геодинамика месторождений: Гр. КузШ. - Кеморово, 1988, - С. 16-23.

40. Ватутина И.М., Батугин A.C., Гелашвили Г.М., Сурков'Н.Ф. Анализ условии механизма проявления и энергай землетрясений на зенове геоднпамического районирования // Геодинамика меоторозде-ши: Тр. Куз1Ш. - Кемерово, 1990. - С. 17-23.

41. Гелашвили Г.М., УрушаДзе Н.Р. Прогнозирование тектоничес-сих нарушений методом тренд-анализа гипсометрии пласта // Управяе-ше горным давлением и прогноз безопасных условий освоения уголь-шх месторождений часть I: Тр. ВНИШ. Л., 1990. - С. 22-25.

42. Гелашвили Г.М., Цицишвили Д.А., Чхенкели Ш.М. Опыт приие-генпя электроразведки при изучении сдвижения горных пород в резуль-?ате их подработки / Тр. ИГ АНГ. - Тб., 1956, - т. 15. - С.86-92.

43. Смирнов В.А., Гелашвили Г.Ы., Шакалов С.С., Гордезиакй i.A. Комплексные геофизические исследования горных ударов на шад-:ах Ткибульсцого месторождения // Горное давление и горные удары: Гр. ВШ!'И, Л., 1973. - Сб. 88. - С.222-230.

44. Каталог пластов угля, угрожаемы* по горным ударам на месторождениях СССР. - л.: БНИМИ. 1975, - 31 с.

45. Смирнов В.А., Гелашвили Г.М., Урушадзе Н.Р. О влиянии сейсмичности на удароопасность Ткибули-Шаорского каменноугольного месторождения // Геомеханические и геофизические методы изучения условий разработки угольных месторождений: Тр. ВШШ. Л., 1964. - Сб. 137. - С.56-61.

46. Хатиашвили H.H., Гелаишили Г.М., Бочори'ивили А.й. Исследования режима электромагнитного поля на Ткибули-4йаорскоы месторождении // Тез. докл. н/т семинара Горная геофизика. - Батуми, 1985. Мецниереба. - C.2I6-2I7.

47. Гелашвили Г.М. Экстренное определение координат эпицентров близких землетрясений при телеметрических наблюдениях // Управление горным давлением и прогноз безопасных условий освоения угольных месторождений часть I: Тр. ВНИШ. JL, IS90. - С.64-70

Проспект экспозиции ВДНХ 1585

48. Удостоверение Ä 60513 за достигнутые успехи в развитии народного хозяйства СССР. Главный комитет ВДНХ СССР награждает Бронзовой медалью Гелашвили Г.М. Постанов, от 16.12.81 г. № I034-H.

Изобретения

49. A.c. 63638S, Е 2IC 39/00 (СССР). Устройство для записи де-формацГ!и горных пород/ ВШШ; Авт. изобр. Г.М.Гелашвили.

- № 2129460/03; заявл. 29.04.75; Опубл. в Б.И., 1078. - & 45.

50; A.c. 1057684, Е 21с 39/00 (СССР). Устройство для записи относительных деформаций горных пород в массиве/ ВШШ; Авт. изобр. Г.Li.Гелашвили. - № 3399155/22-03; Заявл. 24.02.82; Опубл. в Б.И., 1983. - Л 44.

Нормативные и методические документы (составленные с участием автора)

51. Инструкция по безопасному ведению горных работ на шахтах Ткибульского месторождения, разрабатывающих пласты, опасные по горным ударам. - Д., ВШШ, 1969. - 9 с.

52. Указания по охранё сооружений и природных ооъектов от вредного влияния подземных горных разработок и выемке угольных пластов под руслами рек и склонами гор на Ткварчельскоы месторождении. - Л., Углетехиздат, 1958. - 39 с.

53. Каталог пластов угля угрожаемых по горным ударам на месторождениях СССР. Л.: ВНИМИ, 1979. - 22 с.

54. Временные нормативы эксплуатационных потерь'угля в недрах для систем разработки, применяемых на шахтах комбината Грузугояь.

- Л.: ВБШ1, 1959. - 55 с.

55. Каталог горных ударов на шахтах СССР (I973-I980 гг > - Л • ВНИМИ, 1981. - 82 с. ''

56. Каталог пластов угля, угрожаемых по горным ударам на месторождениях СССР. - Л.: ВНИМИ. 1984. - 26 с.

57. Руководство по прогнозу'удароопасности угольных пластов и применению мер борьбы с горными ударами на шахтах СССР. - Л., BBlLli, 1971. - 47 С.

58. Указания по применению локальных способов борьбы с горным ударами на угольных шахтах. - Л.: ВНШ1, 1972. - 28 с.

55. Инструкция по безопасному ведению"горных работ на шахтах, разрабатывающих пласты, опасные по горным ударам. - Л.: ВНИМИ, 1976.

- 54 с.

60. Методика геофизического прогноза удароопасности участков угольных пластов и рудных залежей. - М.: Недра, 1980. - S2 с.

61. Инструкция по безопасному ведению горных"работ йа шахтах, разрабатывающих пласты, склонные к горным ударам.' - Л.: ВШШ, 1981.

- 119 с.

62. Методические указания по использованию системы непрерывного контроля удароопасности на угольных и рудных меотороздениях. - Л.: ВНИМИ, 1983. - 52 с.

63. Методические указания по региональной гидрообработке ударо-и выбросоопасных пластов. - I.: Blii, 1987. - 34 с.

64. Инструкция по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих пласты, склонные к горным ударам. - Л.? ВНИМИ, 1988.

- 86 с.

65. Указания по региональной гидрообработке ударо- и выбросоопасных пластов. - Л.: îiiffl, I9SQ. - 23 с.

66. Геодинамическое районирование недр - Методические указания - Л.: ВНИМИ, КузШ, 1990. - 129 с.

67. Регламентация порядка перехода на региональное управление выбросо- и удароопасностью свит угольных пластов при проектировании и эксплуатации глубоких шахт. - Л.: ВНИМИ, 1991. - 38 о.

68. Перспективные геомеханические схемы регионального управления удароопасши: состоянием масоива яри разработке свит угольных

ных пластов на шахтах Ткибули-Шаорского месторождения. - Д.: ВШШ, 1990. - 17 о.

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

70. Каталог горных ударов на угольных шахтах (1981-19в9гг.). - Л.: ВНШИ, 1990. --78 с.

Печатный цех ВШШ. Заказ 4. 25.01.93. Тираж 100.