автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.11, диссертация на тему:Научные основы использования волновых и пульсационных эффектов для снижения газодинамической активности угольных пластов

Національна академія наук України Інститут геотехнічної механіки

Мінєєв Сергій Павлович

УДК 622.831.322:622.534.2

Наукові основи використання хвильових та пульсадійних ефекгів для зниження газодинамічної активності вугільних пластів

Спеціальності 05.15.11 - Фізичні процеси гірничого виробництва

05.15.02 - Підземна розробка родовищ корисних копалин

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня . доктора технічних наук

Дніпропетровськ -1998

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті геотехнічної механіки Національної академії наук України.

Науковий консультант: академік НАН України, доктор технічних наук, професор Потураєв Валентин Микитович, Інститут геотехнічної механіки НАН України, почесний директор інституту.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Шевельов Гаррій Агапович, завідувач відділом ІГТМ НАН України,

доктор технічних наук, професор Сапицький Костянтин Федорович, завідуючий кафедрою ПРМ, Донецький державний технічний університет.

доктор технічних наук, професор Парчевський Леонід Якович, Національна гірнича академія України.

Провідна установа: - Державний проектний інститут "Дніпродіпрошахт" Мінвуглепрому України, відділ головних інженерів проекіу, м. Дніпропетровськ.

Захист відбудеться ”_____”_____________ 199 р. о__________ годині на

засіданні Спеціалізованої Вченої ради Д 08.188.01 при Інституті геотехнічної мехініки НАН України (320095, м. Дніпропетровськ, вул. Сімферопольська, 2а), факс (0562) 46-24-26.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інстшута геотехнічної механіки НАН України (320095, м. Дніпропетровськ, вул. Сімферопольська, 2а).

Автореферат розісланий ”______"_______________ 199 р.

Вчений секретар Спеціалізованої Вченої ради, кандидат технічних наук

В.Г. Перепелиця

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми. Сучасний розвиток вуглевидобувної промисловості пов"язаний із значним зниженням глибин відробки при постійному погіршенні гірничо-геологічних умов і переведенням нових шахтопластів до розряду викидонебезпечних.

Найбільший внесок у вирішення проблеми боротьби з газодинамічними явищами внесли вчені ІГД ім. О.О. Скочинського, МакНДІ, ВНДМІ, ВостНДІ, ІГТМ НАН України, ДонФТІ, ШМ РАН, ГПКОН РАН, IM HAH України, ГГД СРАН, ДонВУГІ, ДҐТУ, ДГАУ та інші установи. Практичним результатом цих досліджень є створення комплексу противикидних заходів у вигляді нормативних документів, які використовуються шахтами України, Росії і Казахстану. Разом з цим, традиційні противикидні заходи в одному випадку досить трудомісткі, в другому - істотно розбалансовують технологію вуглевидобування, а у третьому - малоефективні і ненадійні. Крім того, енергетична ситуація, яка склалася в Україні, потребує інтенсивного наукового пошуку нових нетрадиційних джерел енергії, зокрема, шахтного газу.

Велика роль у розвитку досліджень в галузі керування газодинамічною активністю вуглепородного масиву належить Ф.О. Абрамову, А.Т. Айруні,

А.Д. Алексееву, Ш.М. Айталієву, М.С. Анциферову, A.I. і I.A. Бобровим, М.І. Большинському, А.Ф. Булату, A.C. Бурчакову, JI.M. Васильєву, Ю.Ф. Васюч-кову, А.Ю. Векслеру, В.В. Виноградову, С.С. Гребенкіну, A.B. Докукіну, Е.І. Сфремову, М.П. Зборщику, В.Ю. Забігайлу, А.М. Зоріну, B.C. Іванову, Н.Ф. Кусову, В.Г. Колеснікову, С.В. Кузнецову, М.В. Курлене, А.М. Линькову, Г.Д. Лідіну, В.В. Лукинову, B.C. Маєвському, В.І. Мурашеву, О.М. Мос-кальову, В.І. М"якенькому, В.І. Ніколіну, A.C. Ольховиченку, С.М. Осипову, Л.Я. Парчевському, A.C. Петросяну, І.М. Петухову, В.М. Потураєву, В.Н. Пу-зирьову, В.В. Ріпці, В.В. Ржевському, К.Ф. Сапицькому, 0.0. Скочинському,

І.В. Сергееву, К.К. Софійському, О.М. Шашенку, Б.М. Усаченку, М.І. Установу, С.А. Христиановичу, В.В. Ходоту, 0.1. Чернову, Г.А. Шевельову, С.А. Яруніну та ін.

Аналіз стану питання свідчить про необхідність удосконалення існуючих і пошуку нових способів зниження газодинамічної активності пласту, які базуються на використанні принципово нових фізичних ефектів, що виникають у вугіллі. У теперішній час є багато винаходів і технічних рішень по застосуванню нетрадиційних впливів на вугільний масив для зміни його стану, однак реалізація їх у більшості своїй не вийшла із стадії експериментів. Одним із перспективних напрямів рішення проблеми, яка розглядається, є запропонована і розроблена ІГТМ НАН України концепція керування станом вуглепородного масиву малоенергомісткими впливами при активному вико-

ристанні енергії, яка накопичується гірничим масивом (Диплом № 1 на наукове відкриття, виданий 07.12.92 р. ). Різноманітність властивостей пластів, умов і глибини їх залягання вимагають глибокого узагальнення, перевірки та класифікації запропонованих рішень для практичного використання. Разом з цим, фізика та механізм впливу хвильових і пульсаційних впливів на процес знеміцнення і дегазування вугілля недостатньо повно розкриті і вивчені, що ускладнює обгрунтування ефективних способів дегазування і зниження газодинамічної активності вугільного масиву. У зв'язку з цим проблема створення методів керування геомеханічними процесами з використанням хвильових і пульсаційних ефектів, які реалізуються у вуглепородному масиві для зниження газодинамічної активності пласта та інтенсифікації вилучення шахтного газу, має велике значення для паливно-енергетичного комплексу і є актуальною.

Основна ідея роботи полягає у спрямованому використанні енергії гірничого масиву та виникаючих у вугіллі віброефектів при віброхвильових, ударних і пульсаційних впливах на викидонебезпечні і високогазоносні пласти для підвищення безпеки та ефективності ведення гірничих робіт з можливістю керованого вилучення газу.

Робота спрямована на вирішення важливих науково-технічних проблем, затверджених ДКНТ СРСР і України, Держплану СРСР і України, Президії НАН України, виконувалася у межах комплексних НТП "Енергокомплекс", "Донбас" та інших.

МЕТА Й ОСНОВНІ ЗАДАЧІ ДОСЛІДЖЕННЯ

Мета роботи полягає у встановленні закономірностей змінення стану масиву і розробці способів і технічних засобів зниження газодинамічної активності вугільного пласту і каптації шахтного газу, які базуються на хвильових і пульсаційних ефектах у гірничому масиві.

Для досягнення поставленої мети потрібно було вирішити такі задачі:

- дослідити закономірності проявлення гірничого і газового тиску для встановлення місць реалізації вібропульсаційних ефектів;

- дослідити фізичну сутність, характер і критерії знеміцнення вугілля від втомленості при вібронавантаженні;

- розробити теоретичну модель опису вібропульсаційних ефектів, які реалізуються у вуглепородному масиві, для встановлення ефективних параметрів впливу на пласт, і розробити віброзасоби зниження викидонебезпеки;

- розробити наукові основи використання віброефектів, які відбуваються у масиві при накладенні вибранії на рідину, яка нагнітається у

пласт; струмені рідини, які розмивають порожнини у вугіллі; потоки газу, який дифундує у пласті. Розробити способи зниження газодинамічної активності пласта;

- розробити науково-технічні принципи і класифікації методів використання хвильових і пульсаційних ефектів для зниження газодинамічної активності вугільного масиву;

- розробити і впровадити способи проведення гірничих робіт на вики-

донебезпечних вугільних пластах, які включені до класифікації. '

ОБГРУНТУВАННЯ ТЕОРЕТИЧНОЇ І ПРАКТИЧНОЇ ЦІННОСТІ ДОСЛІДЖЕННЯ І ЙОГО НАУКОВОЇ НОВИЗНИ

Наукове значення роботи полягає у встановленні механізму та закономірностей ефективного впливу штучно викликаних у пласті віброефектів на розвантаження вугільного масиву від напружень та його дегазацію; створенні наукових основ використання хвильових і пульсаційних ефектів при відробітці газодинамічно активних пластів, розробці математичної бази для розрахунку раціональних параметрів віброспособів.

Практичне значення роботи полягає у розробці науково-технічних принципів зниження газодинамічної активності вугільних пластів та інтенсификації кантування газу, методів оцінки стану масиву, алгоритмі розрахунку раціональних параметрів та оцінці ефективності способу.

Розроблено і промислово випробувано комплекс способів, шо включає в себе вібраційно-свердловинний спосіб зниження викидонебезпеки, спосіб віброударної обробки вуглепородного масиву в підготовчих вибоях і при перетинанні вугільних пропластків; спосіб накладення гідроударів на потік рідини, яка нагнітається у пласт; спосіб використання гідропульсаційних ефектів при розмиванні порожнин; способи ліквідації наслідків газодинамічних явищ (ГДЯ) у стругових та щитових лавах та ін. Для реалізації цих способів розроблено свердловинні пневмовібратори, свердловинний гідропульсаційний пристрій, переривач потоку рідини, яка нагнітається у пласт, віброударні установки, герметизатори з вібропульсуючою приставкою, свердловинні газопульсатори для дегазування та інші пристрої.

НАУКОВА НОВИЗНА

Встановлено закономірності прояву гірничого тиску попереду очисного вибою і формування зон газодинамічної активності вугільного масиву, які відрізняються врахуванням взаємозв’язку величин і характеру зближення покрівлі та грунту, тиску газу, зон розшарувань у породах, що

вміщують пласт, структурних змін у вугіллі при компресії і декомпресії, віджиму краю пласта і характеру обвалення покрівлі, а також можливої наявності у масиві газу, який знаходиться у трьохфазовому стані.

Виконано математичний опис процесу вібропульсаційного впливу на газонасичений вугільний масив, що дозволяє виконувати розрахунок налру-жено-деформованого стану масиву, який відрізняється розглядом математичної моделі трьохкомпонентного гетерогенного середовища. Розроблено критерії оцінки стану вугільного масиву при вібровпливах, які відрізняються врахуванням нагромадження пошкоджень від втомленості, а також вперше одержано залежності, які пов'язують пошкодженість із зміною пористості та проникності.

Обгрунтовано ефективність використання пульсаційного режиму при каптажі шахтного газу через свердловини, який відрізняється створенням пульсацій у потоках газу, який дифундує із вуглепородного масиву до дегазаційної свердловини.

РІВЕНЬ РЕАЛІЗАЦІЇ Й ВПРОВАДЖЕННЯ НАУКОВИХ РОЗРОБОК

Реалізація результатів досліджень. Розроблений спосіб зниження ви-кидонебезпеки рекомендовано для впровадження у Донбасі рішеннями МВК, Мінвуглепрому України, Держнаглядохоронпраці України, Центральної комісії по несподіваним викидам та її секції по Донбасу. Розроблено і затверджено у встановленому порядку нормативно-методичні документи [4, 5,

6, 7, 8, 9]. Випуск віброджерел засвоєно Іллічивським РРЗ та Єнакіївським РМЗ, а решту технічних засобів для реалізації розроблених способів -дослідним заводом ІГТМ НАН України.

Впровадження вібросвердловинного способу здійснено при проведенні штреків на ш. "Червоний Профіитерн" (пл. /5 "Солоний", ділянки № 71-975, № 72-885 м; пл. п? 4 "Миколаївський”, ділянка № 32-865 м) ш/у

"Олександрівське" (пл.15 "Солоний", ділянка № 71-740 м; пл. К2} "П"ята", діл. кі 13-56- м; пл. к$ "Анатоліївський", діл. кі 12-740 м, пл. И2 "Ремовський") і на ш. ім. К.Маркса (пл. т2 ’’Тонкий”) В/О "Орджонікідзевугілля".

Рекомендації по ліквідації наслідків ГДЯ впроваджено на шахтах ім. 60-річчя України В/О "Донеиьквугииія" у стругових лавах (пл. /г8 "Прас-ковієвський", /?]о "Лівенський") і ім. К.Маркса у щитових лавах (пл. 1Н8 "Двійник" гор. 875 м), а способи переходу утончень потужності пласту струговим вибоєм впроваджені на шахті ім. 60-річчя України (пласти і /г]0).

Випробування пристроїв, що створюють пульсуючі струмені рідини,

які розмивають порожнини у вугіллі перед розкриттям квершлагом викидонебезпечних пластів (пл. ку "Юліївський"; пл. к$ "Анатоліївський, діл. № 110-108/865 м) і переривачів потоку рідини, яка нагнітається при зволоженні пласта у гідроударному режимі (вибої відкаточних штреків, пл. т1 і "Грицинка", т1; Тазовий") проведені на шахті ім. К.Маркса В/О "ОрджонікідзевугігшГ.

АПРОБАЦІЯ І ПУБЛІКАЦІЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДЖЕНЬ, СТРУКТУРА І ОБСЯГ РОБОТИ

Апробація роботи. Основні положення роботи розглянуто .Центральною комісією по боротьбі з несподіваними викидами (Москва, 1981, 1986) та її секцією по Донбасу (Донецьк, 1981-1986) Техуправлінням Мінвуглепрому та Держнаглядом України і СРСР (Донецьк, Москва, 19811990); на семінарі "Комплексна механізація розробки тонких крутих пластів (Київ, 1981), Союзних конференціях по механіці гірничих порід (Дніпропетровськ, 1981) і "Дослідження, прогноз і контроль прояви гірничого тиску" (Ленінград, 1982); нараді "Проблема несподіваних викидів вугілля, породи і тазу" (Макіївка, 1983), засіданнях МВК (Єнакієво, Донецьк, 1984), семінарах з гірничої геофізики (Батумі, 1985, Телаві, 1989), Основній конференції по вібротехніці (Кабулетті, 1987); на 24 Міжнародній конференції з безпеки у гірничій промисловості" (Донецьк, 1991) у рамках конкурсів проектів НДР ДКНТ України (Київ, 1992-1995) і Міннауки Росії (Москва, 1994).

Роботу відзначено дипломом 2-го ступеню республіканської премії НТГТ України в галузі науки, техніки та виробництва.

Публікації. Основний зміст роботи опубліковано в 128 друкованих роботах, із яких 3 монографії і 60 винаходів.

Структура і обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, шести розділів, висновків, списку літератури із 245 найменувань; містить 298 сторінок машинописного тексту, 9 таблиць, 84 малюнка і ЗО додатків.

Декларація про особистий внесок у розробку наукових результатів.

Як відповідальний виконавець, автор брав безпосередню участь у постановці досліджень, виборі методів, обгрунтуванні науково-технічних принципів, проведенні експериментів, розробці, випробуванні і впровадженні способів, а мета і задачі досліджень, ідея роботи, основні наукові положення, висновки і рекомендації сформульовані автором самостійно. Основні методичні положення роботи, обгрунтування, механізм використання хвильових і пульсаційних ефектів у масиві опубліковано у 25 самостійних публікаціях.

МЕТОДОЛОГІЯ, МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРЕДМЕТА Й ОБ’ЄКТА

Методологія і методи дослідження. У роботі використовувалися сучасні методи досліджень механіки суцільних і пористих газонасичених середовищ, механіки руйнування, теорії вібрації і коливань, методи математичного планування експерименту та статистичної обробки даних, інструментальні вимірювання сучасною апаратурою, аналіз та узагальнення науково-технічних досягнень, матмоделювання.

Предмет і об'єкт досліджень: способи та засоби віброхвильового та пульсаційного впливу на викидонебезпечні і високогазоносні пласти, газодинамічна активність, каптаж газу; технологічні схеми і нормативні документи; шахти Донбасу.

Автор висловлює подяку співробітникам відділу геодинамічних систем і вібраційних технологій і відділу керування динамічними проявами гірничого тиску за сприяння, а спеціалістам В/О "Орджонікідзевугілля" і "Донецьквугілля", МакНДІ, ДонВУП, ІМ НАН України - за допомогу при проведенні досліджень, експериментів і впровадженні розробок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Виконані дослідження по створенню наукових основ використання хвильових і пульсаційних ефектів для зниження газодинамічної активності вугільних пластів і підвищення ефективності вилучення шахтного газу дозволили сформулювати основні наукові положення.

1. Оптимальні місця закладення ділянок для реалізації вібропуль-саційних ефектів у масиві визначаються динамікою процесу формування зон підвищеної газодинамічної активності, які залежать від якостей вугілля, напруженого стану, наявності і стану газа і, крім того, від характеру створення розшарувань у породах, що вміщують пласт, які накопичують у собі газ, сорбційних ефектів і можливих зон концентрації напружень у пласті, що циклічно проявляються.

2. Механізм вібропульсаційного впливу на гірничий масив визначається сукупністю складних взаємопов’язаних ефектів, які відбуваються у вугіллі та сприяють ефективному тріщиностворенню, яке веде до рівномірного дифундування газу з вугілля, його розвантаженню, яке характеризується зміщенням у глибину масива порога ущільнень вугілля, а також до зміни напруженого стану, віджиму пласта, що в цілому і знижує його газодинамічну активність.

3. Радіус ефективного впливу вібруючої свердловини визначається циклічною втомленістю вугілля з урахуванням якостей і стану пласта, діючими у масиві напруженнями і тривалістю вібрації, а зміна проникності та пористості масиву у процесі віброобробки визначається залежністю, яка встановлена на основі моделі лінійного підсумовування пошкоджень у вугіллі.

4. Динамічні режими вібросистем на основі дебалансних віброзбудників, взаємодіючих з гірничим масивом, досить стійкі і мають зони віброударного впливу, які підлягають зарезонансному налагодженню та контролю ефективних параметрів у шахтних умовах.

5. Технічні засоби, які створюють пульсації у потоках рідини, що нагнітається до пласту, у дифундуючих потоках газу при дегазуванні масиву і у струменях, які гідророзмивають порожнини у вугіллі, ефективно керують газодинамічною активністю пласта і функціонують, використовуючи енергію гірничого масиву або з додатковим підведенням енергії.

6. Інтенсифікування процесу руйнування газонасиченого вугілля з використанням гідропульсаційних струменів і потоків рідини, які нагнічуються до пласту, здійснюється за рахунок накладення гідравлічних ударів на стовп рідини і проявлення ефектів від втомлення у масиві, що, врешті-решт, є необхідною умовою ефективного використання гідрометодів для зниження викидонебезпеки, а також ліквідації наслідків ГДЯ та завалів в очисних вибоях.

7. Пульсаційна обробка вуглепородного масиву за рахунок дискретності розвитку фільтраційної зони навколо свердловини й активізації фільтраційного процесу у пласті дозволяє у 2-5 разів інтенсифікувати процес дренування газу до свердловини, яка періодично перекривається, що в значній мірі дозволяє підвищити її газовий дебіт, отже, і продуктивність каптації шахтного газу.

Встановлення оптимальних місць для реалізації у масиві вібропульсаиійітх ефектів на основі вивчення додаткових закономірностей прояви гірничого тиску у призабійній частині викидонебезпечних пластів виконано у вигляді розробки ряду методик, які дозволяють орієнтувати вібросвердловини у зоні впливу. Для встановлення раціональної глибини закладення вібросвердловин розроблено методику розрахунку кінетики структурних і фільтраційних змін пласту в зоні опірного тиску, яка враховує газовий тиск, наявність двох областей деформування - граничної та пружної, структурні зміни пласту при навантаженні і розвантаженні, закони компресії та декомпресії вугілля. Залежність для визначення розміру зони фільтрації у пласті Ь має вигляд: -

1 (\-Щ}-втртХуИ-\/а21пе^ І

А 2(ал„с<«Л» -М>пР.„)

Відстань від забою до порогу ущільнення масиву Са яка орієнтовно визначає положення центру зони опорного тиску і встановлюється, використовуючи залежність:

де Ксц та рю- коефіцієнт зчеплення і кут внутрішнього тертя; Я - газова постійна; Р„ - тиск газу у вугільному пласті; С - модуль зрушення; и -коефіцієнт Пуассона вугілля; ац - коефіцієнт відносного лінійного розширення; Ко - коефіцієнт концентрації напружень; із - розміри зависаючої товщі порід у забої; а2, - коефіцієнт компресії і декомпресії, яка відповідає

області навантаження; , ст - пористість вугілля при тиску уН, відповідно при навантаженні та розвантаженні.

Встановлено механізм циклічного формування зон концентрації напружень попереду лінії очисного забою, що дозволяє оптимізувати випередження штрека і визначити зони масива для спорудження свердловин і віброобробки пласта, який перевірено на викидонебезпечних пластах і /ію ш. ім. 60-річчя України В/О "Донецьквугілля". Сформульовано оптимальні критерії безпечного розміщення робочих, забою штреку й обладнання відносно місць виїмки вугілля, а також дано рекомендації з безпечного випередження відкаточних штреків відносно лави і закладення ділянок для виконання противикидних заходів (а.с. 1757269).

Встановлено, що з віддаленням від забою у глибину масиву у зоні переходу від областей стиснення до розтягнення, у вміщуючих породах відбувається їх розшарування і створюються порожнини, які підвищують викидонебезпеку. Розроблено методику розрахунку зон розшарування порід, яка рекомендує параметри розміщення вібросвердловин відносно газових порожнин (а.с. 1652562). Відстань від пласта до створеної порожнини розшарувань у призабійній зоні визначається залежністю

Ц Іп (1 -ДХі-я/зд,)

, 1+и( 1—2 іЛ

1 еп - 4&срп )

£-1 4а&іНКь

~ш>пРв,

(2)

Простягання зони опорного тиску (І визначають по формулі:

(3)

-- ої р ку

<р = агссої(2-^ІЛ2); 9=тт:;

сос - частота власних коливань масиву; /„ - коефіцієнт непружного опору; рп -щільність вміщуючих порід; Ь„ - довжина та ширина порожнини; 2ИУ -потужність пласта; Еу, Е„ -модуль пружності порід і вугілля; ц,, Цу -коефіцієнт Пуассона породи та вугілля.

Для встановлення фізичної сутності механізму чнеміцнення вугілля при вібронавантаженні сформульована фізична модель реалізації віброефекгів у вуглепородному масиві. Оцінка знеміцнення масиву при вібровпливі здійснена з використанням критерію циклічного руйнування від втомленості, суть якого полягає в енергетичній оцінці умов розвитку тріщин по граничному значенню енергії, яка поглинається матеріалом у результаті гістерезису, який виникає при кожному циклі вібропульсацій. Критерій встановлює аналітичний зв'язок між кількістю циклів пульсацій, напружень, діючих у масиві поблизу джерела вібродії, та відповідним прирощенням довжини тріщини з урахуванням властивостей і стану масиву:

де С, а - постійні циклічної втомленості вугілля, які визначаються експериментально; Кс - коефіцієнт інтенсивності напружень по Гриффітсу; у,

- поверхнева ефективна енергія руйнування вугілля.

Для опису багаточастотного вібронавантаження у роботі використано гіпотезу лінійного підсумовування пошкоджень, у якій за міру приросту пошкоджень приймається приріст тріщин від впливу кожної з частотних

¿1 С-{АК)2

(М (1-Ля)АГе- АК’

АК = АалЦгі; Ао = отах-атт\

тах

(5)

складових /-того складночастотного циклу вібронавантаження. Оцінка характеру тріщіноутворення провадиться на основі виразу:

Де ' сумарний коефіцієнт інтенсивності напружень; і - кількість частот складночастотного циклу навантаження; Дрозмах від ;-ої частоти вібронавантаження. :

У роботі встановлено зв’язок характеристик накопичення пошкоджень вугільного масиву із зміною його пористості, який має вигляд:

]¥ - функція пошкодженості; ті, т0 - пористість у момент часу ґ, який досліджується, і у незайманому масиві. Знеміцнення вугілля від втомленості

"Червоний Профінтерн" на установці УРС-20/6000 з програмним завданням режиму пульсуючого (частота 10-100 Гц і амплітуда 0,1-0,2 мм) і статичного навантаження з автоматичним записом навантажень, деформацій і циклів пульсацій. На рис. 1 приведено деформаційні криві вугільного зразку: 1-а (модуль пружності, Е - 400 МПа; критична кількість циклів навантаження, N,Т = 400; повна гранична деформація, £=0,015); 2-а (£=260 МПа; NKp = 2700; є =0,017) узагальнена діаграма деформування при одновісному стисненні (крива 3) з наступним накладенням на зразок вугілля циклічного навантаження (крива 4). Середні значення постійних циклічної втомленості вугілля складають: а = 0,5; С = 0,007-0,02. Причому, для газонасиченого вугілля С = 0,015-0,02, а без газу С = 0,007-0,01, тобто газонасиченість підвищує числові значення постійних циклічної втомленості вугілля майже вдвічі. Встановлено, що пульсуючі вібронавантаження значно знижують пружні характеристики вугілля, підвищуючі непружні. Так, при підвищенні циклів вібропульсацій (А = 0,15 мм і w = 20 Гц) на зразок з 6х103 до 4x104 модуль пружності вугілля знижується з 2000 до 800 МПа, тобто більше ніж вдвічі. Встановлено, що критичне число циклів пульсацій, яке визначає стійке тріщіноутворення, залежить від постійних циклічної втомленості: від С -обернено пропорціонально, а від а - за законом показової функції, величина основи якої прямо пропорціональна амплітуді вібронавантажень і обернено пропорціональна максимальним напруженням, які діють у масиві.

(6)

де

(7)

досліджено на зразках пл. ш34 "Миколаївський" і mls Трицинка" ш.

б,т

е

5. Іет.

/ / V \ 3

-г іЧ А

У / і

У

Рис. 1. Характер деформування вугілля при вібронавантаженні (а)

і при накладенні вібрацій на зразок вугілля, який випробовується у статичному режимі (б)

Розроблено теоретичну модель опису вібропульсаційних ефектів, які реалізуються у вуглєпородному масиві для встановлення параметрів вібровпливу і способів зниження викидонебезпеки. яка складається з трьох нелінійних рівнянь другого порядку в часткових похідних, які описують динамічний стан газонасиченого тріщинувато-пористого середовища, яке враховує наявність вільного газу і газу, що сорбується, які істотно впливають на віброефекти, що реалізуються у вугіллі. Вугільний пласт моделювався трьохкомпонентним гетерогенним середовищем, яке складається з тріщинувато-пористого кістяка, який деформується і відповідає за тривкістні властивості вугільного масиву, а також газу, який знаходиться у макропорах і тріщинах у вільному стані і у мікропорах - у стані, іцо сорбується. Наслідуючи основним допущенням механіки гетерогенних середовшц для виведення рівнянь, використовувалися підхід та математична модель середовища, розроблені для статичних задач в ІМ НАН України Подільчуком Ю.М., Ляхом В.В. та ін. У результаті, рівняння руху середовища представлені в циліндричній системі координат у слідуючому вигляді. Рівняння фільтрації вільного газу за системою макропор і тріщин

СІР к

пі—- — р—

сіг н сг

1 д( диЛ

+ —- гРш—

Г СГУ а;

с?Р (ЗР “2

Р —

Р_сР_ г З-

аТКГ

Р_ЗР_сК ¡л 3- а-

= 0.

' ~ а)_

Рівняння дифузії сорбованого газу за системою мікропор

!-*

с^а І сЬ

1й+7а:

сасЮ 1 д( сЮ т + —~ га~— а- а- г сг\ а

Р

г'кг

р-

а?КГ

кМ1-е).

= 0.

(9)

Рівняння руху газонасиченого тріщинувато-пористого середовища

, д2и „ 1 Ш V дидіХ+іі)

(Л+2,ц) . +(2/1+3//) „ ~{Л + р)—+-

дг г аг г

от

дг

дги

_ _^_г п _Р___ _

-ЩРі аг лг ^ +^2>КТ Кя(аЦ -а)\_цт дг~ а дг

_а________Т К дР Р да

(10)

ГП - ГП2, Р = Р2,

де Л, ц - коефіцієнти Ляме, пов'язані з (7 і о співвідношеннями л-г2Си'(1'2и), /и = й, т = гп2 - пористість кістяка , яка дорівнює відносному об"єму макропор і тріщин; к - коефіцієнт газопроникності; щ - динамічна в"язюсть газу, Р2 - тиск газу у макропорах і тріщинах; О - коефіцієнт дифузії; /7 -коефіцієнт газоперетоку; Ки,а':л - постійні ізотерми сорбції; 1’ - коефіцієнт стиснення газу; К - газова постійна; Т - абсолютна температура; Сз \ а -концентрація вільного газу і кількості сорбованого газу у мікропорах в одиниці об'єму середовища; А - змінення кількості газу в одиниці об'єму середовища; - коефіцієнт напружень, які виникають у середовищі через наявність газу; рі - щільність кістяка; Ц - компоненти вектору переміщень середовища; и - коефіцієнт Пуассона; О - вектор середніх пересунень кістяка середовища; ті - об'ємний вміст кістяка.

Граничні умови задачі, які обумовлено впливом вібратора на поверхні свердловини, можна записати у вигляді:

дії и / \ . „

(Л+2^)—\г=Го+Лу-^„А(г0,і) = а^ ьтШ-а,, Р{г0,і)=Рп(/), с(г0,і)=а„(0, (0</<°о).

Початкові умови записуються так:

р(г0,о)=Р0, а(г,0)=^, От,0)=$ (г>г0),

де Р„ - тиск газу на поверхні свердловини; г0 - радіус віброджерела; а„ -адсорбція на поверхні свердловини; Ро - тиск сорбованого газу у мікропорах

одиниці об'єму незайманого масиву, ег° = -уН - компонента нормального напруження незайманого масиву; О{г0,і) - функція, яка зшиває рішення на відрізні з рештою простору за його межами, які беруться із рішення пружної задачі.

Час ефективного впливу на призабійну частину масива і3ф в залежності від розміру свердловини, параметрів віброджерел, якостей пласта і необхідного радіуса розвантаження, визначається запропонованим критерієм:

1 1

* ^\-ІЇ,)ага 2(і -Д„)о^ .Ще 1 а ~2 ~ 1 1 ^а/2-1) 1}

а-3 і0.5(а-3) ;0.5(а-3) 0 - г

(П)

Аналіз результатів розрахунку показує, що ефективне пророщення тріщин залежить від амплітуди імпульсів напружень, кількості циклів пульсацій, тобто частоти і часу віброобробки. Встановлено, що величина динамічних напружень залежить від модуля пружності вугілля, амплітуди вібровпливу та інших факторів, а затухання напружень має експоненціальний характер. Розрахункові характеристики затухання віброхвиль близькі до експериментально встановлених і дорівнюють 1-8 м'1. Радіус ефективного впливу вібросвердловини (Яіф) залежить від часу обробки вугілля (рис. 2). Запропоновано ефективні параметри вібраційного способу. Діаметр

і, ч

Рис. 2. Залежність тріщиноутворення навколо вібросвердловини (К3ф) від часу і дії у вертикачьному (х) і горизонтальному (у) напрямках.

вібросвердловин не більше 80 мм, глибина вібросвердловин не більше 2-2,5 м. Відстань поміж свердловинами не перевищує 2 Я,ф. Свердловини для

встановлення віброджерел бурять на 0,5 м і від кутків з нахилом 5-7° у бік ціликів, а центральні - паралельно осі виробки. Вібровплив здійснюється протягом 1-1,5 годин. Допускається вібровплив з частотою 50-150 Гц і розрахунковою амплітудою холостого ходу 0,5-1,5 мм. В особливо

викидонебезпечних зонах передбачено здійснити двостадійну віброобробку -насамперед вміщуючих пласт порід, а потім вугільного пласту (а.с. 1093829; 1331173; 1606713). Для застосування способу у встановленому порядку розроблено і узаконено "Тимчасове керівництво по застосуванню

вібраційного способу..." (а.с. 1793063; 1798524; п. 2068962).

Для реалізації способу розроблено кілька свердловинних віброджерел: пневмовібратор ПВП, віброджерело з двосекційним пневмодвигуном,

джерело коливань резонуючого типу, віброджерела для катування газу із пласту з традиційними двигунами та ежекційного типу (а.с. 1240914; 1622993; п. 1822993). Спосіб пройшов промислову перевірку і впроваджувався на шахтах "Червоний Профінтерн", ім. К.Маркса, "Олександрівська" В/О "Орджонікідзевугілля" та ім. 60-річчя України В/О "Донецьквугілля". Всього з застосуванням способу пройдено біля 1,5 км виробок на пластах И 8 "Прасковієвський", т2 "Тонкий", т34 "Миколаївський", к2} "ІГ'ята", т15 "Грицинка", к$ "Анатоліївський", ¿7 "Юліївський" та ін. Встановлено, що після вібросвердловинної обробки відбувається зміщення зони розвантаження у глибину призабійної частини пласту до глибини 2,8-3,5 м, що дозволяє у більшості випадків зняти режим стрясального підривання при вийманні вугілля. Для зниження викидонебезпеки запропоновано ряд технологічних схем прикладення вібронавантажень; виймання вугілля з одночасною віброобробкою очисного вибою, віброобробка вибухонебезпечного пласта перед його розкриванням або пересіченням похилих пропластків, вібраційна та віброударна дія на масив у підготовчих та очисних виробках, дія на вміщуючі пласт породи та ін. (а.с. 926275; 1033745; 1081356; 1102986; 1606712; 1610047). У щитових лавах пропонується здійснювати віброобробку "кутків забою" площинними спрямованими віброджерелами типу ВНДВ-3, ВНДВ-4 (а.с. 1365795; 1487578).

Для підвищення енергомістскосгі впливу, зокрема, потужності одиничного імпульсу запропоновано способи віброударної обробки масиву і розроблено експериментальні установки: пневмоударна Т712 і віброударна на грунті вібратору ВНДВ-3,4 з нелінійними зв'язками у вигляді гумоеластичних буферів різної жорсткості (а.с. 1554465; 1705564). На шахті ім. Стаханова В/О "Червоноармійськвугілля" перевірено віброударну схему впливу, яка показала доцільність використання потужних віброударних впливів на вміщуючі пласт породи або грунт виробки для керування станом гірничого масиву. Встановлено, що параметри режиму впливу, які реалізуються, визначаються

відбудуванням лінійної системи від точки резонансу, а вже рівень віброударних прискорень, які реалізуються, оцінюється в основному жорсткістю буферу основи віброударної установки. Розроблено метод дистанційного керування віброустановкою, який засновано на оцінці змінення сили току в обмотках електровібромотору (а.с. 1705564).

Для шахтних умов розроблено наукові основи використання віброефектів, які відбуваються у масиві при накладенні вібрації на рідину, яка нагнітається у вугілля; струмені рідини, які розшивають порожнини у вугіллі: потоки газу, який дифундує у пласті та способи керування газодинамічною активністю, які, не дивлячись на уявну відокремленість, мають загальну основу та механізм з віброхвильовою обробкою пласта. Виконані аналітичні дослідження дозволили обгрунтувати спосіб ефективного зволоження пласта за рахунок накладення на рідину, яка нагнітається, потужних гідравлічних ударних хвиль (а.с. 1479679).

Розроблено і виготовлено спеціальні сверодловинні пульсатори (а.с. 1714161, п. 2015346) і переривач потоку ПП рідини, яка нагнітається у пласт, з регульованою частотою пульсацій 0-20 Гц (а.с. 1751358). Випробування ПП проводили у вибоях штреків на викидонебезпечному пласті т1? "Газовий" і т1 з Трицинка" ш. ім. К.Маркса В/О "Орджонікідзевугілля" у процесі гідрозпушування. Нагнітання рідини здійснювалося у гідроударному режимі при тиску нагнітання 9-15 МПа. Встановлено, що амплітуда гідроударних хвиль (Ри) залежить від частоти пульсацій (JV) і статичного тиску нагнічування (Р„). Так, ПП має такі експериментально встановлені характеристики: при IV = 5,5 Гц і Рн =5 МПа відношення Ри/Рн = І, ь при Р„ = 13 МПа відношення Ри/Рн =0,65; для частоти W— 19 Гц відношення Р„/Рн =

0,6 при Рн =5 МПа і Ри/Рн = 0,29 при Рн =13 МПа. В цілому, гідроударна дія на вугільний масив у 1,5 рази інтенсифікувала гідрообробку вугільного масиву.

Розроблено способи, які засновані на використанні пульсуючих струменів рідини для розмиву порожнин у викидонебезпечних пластах перед їх розкриттям (а.с. 1289129; 1501609; 1621615; 1700261). Для їх реалізації розроблено і виготовлено свердловинні пульсуючі пристрої (а.с. 1305391; 1749609), позитивні випробування яких проведено на шахті ім. К.Маркса при розкритті квершлагами викидонебезпечних пластів к? “Юліївський” і к5 “Анатоліївський” - верхній гор. 875 м.

Спосіб накладення пульсацій на потоки газу у масиві розроблено як противикидний захід, так і для видобування шахтного метану. Більш повне вилучення метану з пласта здійснюється за рахунок накладення пульсацій на потік газу, що дифундує, який поступає у дегазаційну свердловину (п. 2014466). Для реалізації способу розроблено спеціальні свердловинні при-

строї, які працюють в автономному режимі і керуються з виносного пульту керування (а с. 1837673).

У дисертації сформульовано науково-технічні принципи використання хвильових і пульсанійнпх ефектів у гірничому масиві і розроблено принципові класифікації перспективних та існуючих способів для прогнозу можливості створення і встановлення очікуємого місця у технологічному ланцюжку будь-якої принципово нової технології на основі використання пульсацій і віброефекпв (рис. 3). Запропоновані класифікацією способи умовно розподіляються за ознаками передавачі енергії на п”ять груп: пульсаційне дегазування масиву, нагнітання рідини у пласт, гідрострумінний розмив масиву, вібровплив безпосередньо на поверхню масиву і свердловинний вібровплив. Способи, які включені у ці групи, знаходяться у різній мірі готовності до використання на практиці, але усі експериментально перевірені.

У роботі запропоновано прогнозну класифікацію генезису технічних засобів вібропульсаційної обробки газонасичених пластів (рис. 4). Класифікація містить у собі три групи засобів впливу, які умовно розділені за характером передачі енергії у масив. Це вібраційні і віброударні засоби, які передають хвилі і имітульси у масив, а також засоби пульсаційного типу. До кожного технічного пристрою у класифікації представлено основні існуючі і перспективні види технічних засобів впливу. Основні конструкції захищено винаходами, багато розробок виготовлено, вдосконалюється автором у плані підвищення їх працездатності та ефективності.

У кінцевому результаті було сформульовано основні науково-технічні принципи віброхвильової і пульсаційної обробки викидонебезпечних і високогазоносних вугільних пластів, які зведено нижче:

- зниження викидонебезпєни масиву завдяки віброхвильовим і пульсаційним діям забезпечується за рахунок сукупності складних взаємновпливаючих віброефектів у пласті, які інтенсифікують тріщиноутворення і приводять до прояву непружних якостей вугілля та його знеміцненню. В результаті чого відбувається зміщення у глибину масиву зони підвищених напружень, віджим призабійної частини пласту і підсилено дегазування вугільного масиву;

- зменшення газодинамічної активності масиву свердловинними

засобами впливу дозволяє переносити потік енергії віброхвиль і пульсацій у глибину масиву, не порушуючи при цьому суцільності запобіжної пробки у призабійній частині пласта. Вплив на вміщуючі пласт породи з частотами, близькими до резонансних, сприяє зрушенню шарів масиву та “лросковзанню” вугільної маси у бік виробки у вигляді віджимання краю пласту у бік вибою; ,

СПОСОБИ ШБЮХВИЛЬОСОГО І ПУ.'ІЬСАІрЯНОҐО ші.’цшу на тпічій м.лсіш для ітгжишя ГАЗОДИНАМІЧНОЇ АКТИВНОСТІ

11. ПУЛЬСЛІРИІІК УКГАЗІ'ВА» п ¿Я МАС» ПИ

». плгіагліоія І х пдростмциіЕ 4. ВІБККиа'.В БЬ'ЯЮСЕРЕДНЬО У СІ)Г.17ИОиИМШи1

рідини упласт і ічтіиплііііямлеиіп їм пові-рхіпо масиву ишгоиплип

Рис. З Класифікація способів вЮрохвильового впливу на гірничий масив

ВТБРАІПЙІП ЕШКШІДШ1 птсдиШиодгшь:

ПЕРЕД \ЮЧ1 ХВИЛІ ПЕРЕДАЮЧІ о пульси 1 ЯКІ СТВОРЮЮТЬ ПУЛЬСАЦІЮ

УГЛИБ МАСЮїУ їй ПОВЕРХНЮ МАСИВУ

КОМБІНОВАНО

ПНЕВМОДЖЕРЕЯА

електроджереяа

СВЕРДЛОПИНШГО ТИПУ

пневмошбратори ҐШАІГЕТАРИОГО ТИПА

ДЕБАЛМІСШ ашд ВП-)

З ЕЖЕКЦІЙНИМ-ДЕГАЗУВАННЯМ

БАГ АТОЧ.ЛСТОП 0

впливи

з керуючим регу-

ЛЮВАШ1ЯМ Ч_\СТОТ

впливаючі НА ОСНОВІ ЕЖЕКЦІЙ! І. ПУЛЬСУВАННЯ

ВИЛИВАЮЧІ НА оаювг рєзонуюч. каііатго,бнлтаві

ПОВЕРХНЕВІ

ПНЕВМОІ1ГО- БіПННКЛ ЕЛЕКТРОВІБРАТОРИ *

ПНЕВМОУДаР- ННКИ (ТИПУ 11-712) ЕЛЕКТРИЧНІ ИАПРЯМЛЕП. опливу<впдв)

ПІІЕ1ШОУДАР. (ТИПУ И*76) ЕЛЕКТРОМАГЦ ЗКТРУЮЄМОІО

ПЕРЕД ВПЛИВ ЧЕРЕЗ РЕЗОІПР. МАСИ Тд ПРУЖ ЕДІ'МЕ/ГПІ

НАДПОТУЖНИЙ. МАСОЮ БІЛІЛИ 3-5 Т (КВВ-22)

\ МПЯТОСТРІКІ ЦЯ) Я, ПЬСЗОЕЛЕКТРИЧНІ

[ ГАЗОДИНАМІЧНІ

гідравлічні з мо* дуляцгао тиску

ПДРОДЖЕРЕ'ІА

^31

У ВИХІДНОМУ ПОГОІЦ ГАЗУ ПРИ ДЕГАЗУ-ВАНШМАС1ШУ

ТІ

УСТРУМЕШ У ПОТОЦІ

РІДИНИ, рідини, що

ЯКА РОЗМИ- НАПИ-

ВАЄ МАСИВ ТУЄТЬСЯ

У ПЛАСГ

КОШ*!ЛДІЇДЖЕРЕЛГО

типу -падаю-

‘ШИВ Чіт АЖ*

ЩРОУДЧРНІІКИ

{ІМПУЛЬС-9)

НАГІР.АВЛ. ДІЇ їй БАЗІ ВИДВ

ВИКОРИСТОВУЮЧІ ЕНЕРГІЮ ПОТОКУ Газу, рідини...

ВІБРОВПЛИВ З

ПОПЕРЕДНЬОЮ

НАПРУГОЮ

або розлн-рліаіям

СВЕРДЛОВИНИ

ВШРОКЛННИ,

ВІБРОДОМКРАТИ

пшроналЕрпн

ТИПУ УД\РННКА

► олександрова

секціі ТА СТОЙКИ ШАХТОВОГО КР1ПЛЕІ ГИЯ

ВШРОВПЛНВ РАЗОМ

"З навантаженням масиву ІГРС, стой-КлМИ кріплення Та пі.

ВИКОРИСТОВУЮ^

додаткові^ підпод

ЕНЕРГІЇ

АВТОКОЛИВАЛЬНИЙ

ПУЛЬСАТОР

ВШРОГЕРМЕТНЇЛТОР РІДИНИ. 5ПСА НАГНІЧУЄТЬСЯ

СЛМООБЄРТАШЦ форсунки

ДЛЯ РОЗМИВУ ПОРОЖНИН

при ласш/мцгггдя, юшм-

ВАІПП ПЛАС І Ш ТА ІН.

ПУЛЬС. КЛ.ЧГІАИИ ДЛЯ ПОПЕР. РОІПОРУ РЖАВА У СВЕРДЛ.

ПЕРЕРИВАЧ ПОТОКУ РІДШІЙ ДЛЯ СТВОРЕННЯ ЛДРОУДіР-ііих струмеіпв,іцорозми-

Вдс МАСИВ, НАПаТУСМИҐІ УПЛЛСГ

Рис.4 Класифікація гензису технічних засобів віброхвильової обробки пласту

- зниження викидонебезпеки ефективно здійснюється площинними і свердловинними віброджерелами з використанням гідропульсаційних струменів і потоків рідини, що нагнічується у пласт.

Перспеїсгивною є віброударна обробка, яка має області впливу, які піддаються зарезонансному настроюванню і контролю ефективних параметрів у шахтних умовах;

- пульсаційна дія на потоки газу, які дифундують в гірничим масиві, істотно збільшує зони тріщиноутворення і дезінтегрування, чим значно підвищує дебіт дегазаційної свердловини. Це дозволяє ефективно підійти не тільки до рішення проблеми безпеки, але й до одержання економічно доцільного газообразного енергоносія.

Як прикладення застосування наукових основ і класифікацій у дисертації приведено деякі із способів, для яких розроблено методичні документи і здійснено впровадження на шахтах. Це способи ліквідації наслідків ГДЯ, які розроблено для стругових і щитових лав на основі гідророзмиву навалів гірничої маси у вибої пульсуючими струменями рідини (а.с. 1289129; 1591609; 1621615); способи переходу очисними вибоями порожнин ГДЯ, зон потонень потужності пласту і порушень (а.с. 1627700; 1634786; п. 2042814); способ пересічення похилих пропластків вибоями квершлагів (а.с. 1390372; 1459332; 1659659). Широке впровадження цих способів здійснено на шахтах: 60-річчя України, “Глибока” В/О

“Донецьквугілля”; ім. К.Маркса і “Червоний Профінтерн” В/О “Орджонікідзевугілля,\

Економічний ефект від впровадження винаходів на шахтах Донецької області складав у цінах 1991 року біля 3 млн. карбованців.

Обгрунтованість і достовірність положень, висновків і рекомендацій підтверджується коректністю постановки і вирішення задач на основі фундаментальних положень механіки деформованого твердого тіла, гірничих порід і гетерогенних середовищ, теорії коливань і механіки руйнування, сходимістю тестових задач при використанні ЕОМ; достатньою сходимістю розрахункових даних з результатами шахтних вимірювань (розходження не перевищує 25 %); високими значеннями коефіцієнта кореляції 0,7-0,9 при довірчих інтервалах надійності 0,9-0,95 і рівні значущості біля 0,75 при обробці результатів лабораторних стендових і шахтних досліджень, позитивним досвідом промислового використання способів зниження газодинамічної активності вугільного масиву у різних умовах ряду шахт Донбасу.

ВИСНОВКИ

У дисертації подано теоретичне узагальнення і вирішено наукову проблему, яка має важливе народногосподарське і соціальне значення і полягає в створенні наукових основ зниження газодинамічної

активності вугільних пластів, а також поліпшенні каптажу газу шляхом використання хвильових і ггульсаційних ефектів у гірничому масиві. Підсумкові висновки такі:

1. На основі аналізу ГДЯ, досвіду ведення гірничих робіт і шахтних досліджень встановлено, що зниження газодинамічної активності вугільного масиву пов"язане з необхідним врахуванням зон розшарувань у вміщуючих пласт породах, циклічного характеру поля напружень поблизу очисного вибою, відмінностей у деформуванні призабійної частини пласту при компресії і декомпресії з урахуванням імовірності існування у масиві гідратної газової фази, які принципово впливають на закономірності прояви газодинамічної активності вугільного масиву. У зв'язку з цим, розроблено методику прогнозування зон розшарування масиву у вміщу1041154 пласт породах і його газодинамічної оцінки при трьохфазному стані газу, видано рекомендації закладення ділянок для ефективного виконання розроблених противикидних заходів.

2. Лабораторними та стендовими дослідженнями встановлено, що кінетика процесу деформування вугілля при циклічному навантаженні у значній мірі визначається його характеристиками від втомленості при газонасиченні. Так, критичне число циклів пульсацій, які визначають зростання газонасичених тріщин у масиві, залежить від характеристик циклічної втомленості: обернено пропорційно від С і за законом показної функції від а. Числові значення для викидонебезпечного вугілля Донбасу дорівнюють а = 0,5 і С = 0,01-0,02. Причому, газонасиченість збільшує значення параметру С більш, ніж удвічі.

3. Виконано математичний опис процесу перерозподілу напружень і тиску газу, змін структурних і фільтраційних характеристик вугільного масиву, а також розроблено алгоритм чисельної реалізації цих досліджень, які дозволяють оцінити динаміку стану масиву при вібровгшиві і включають:

- математичний опис напружено-деформованого стану вуглепородного масиву при вібраційному впливі з урахуванням вільного і сорбованого газу у вугіллі, якостей твердої речовини і двохфазного газу, взаємовпливу фаз, які складають масив;

- математичний опис розвитку фільтраційного процесу у вугільному масиві при пульсаційному режимі дегазування, що виключає допущення теплоізоляції системи і при гідропульсаційному впливі на вугілля з урахуванням змінення його пошкодження;

- математичний опис процесу нагромадження пошкоджень від втомленості у вугільному масиві, які дозволяють оцінити змінення пористості та проникності масиву при вібровгшиві і оцінити вібраційну післядію в цілому

з урахуванням критерію руйнування від втомленості.

4. Виконано розрахунок і аналіз напруженого стану і тиску газу і розвитку фільтраційної зони у пласті при пульсаційному режимі дегазування. Встановлено, що зона збурення, яка виникає поблизу віброджерела, характеризується значним зміненням величин напружень у кістяні вугілля, тиску сорбованого і вільного газу у тріщинах, пористості і проникності масиву, а дискретизація процесу фільтрації значно активізує процес дегазаціїї у свердловину, що в певних умовах дозволяє підвищити дебіт свердловини у

5 разів. Встановлено, що зміною параметрів вібропульсацій можна створювати заданий режим дегазування вугільного масиву.

5. Встановлено ефективні діапазони параметрів вібраційного впливу на викидонебезпечні пласти, а для гідропульсаційних впливів встановлено динамічні параметри і частотні режими.

6. На основі виконаних досліджень обгрунтовано концепцію використання хвильових і пульсаційних ефектів у вуглепородному масиві, які виникають при вібраційному, удароному, гідро- і газопульсаційному впливі на масив для зниження газодинамічної активності та інтенсифікації каптажу газу; розроблено її наукові основи і принципи, які полягають у визначенні напружень вібропульсаційного збурення у вуглепородному масиві, у встановленні його впливу на тиск газу, пошкодженість масиву і критеріальній оцінці виникнення динамічного руйнування, які дозволяють розрахувати ефективні параметри вібровпливу на вугільний масив.

7. Розроблено комплекс способів використання вібропульсаційних ефектів у масиві для підвищеної безпеки ведення гірничих робіт, який включає вібраційно-свердловинний спосіб зниження викидонебезпеки при проведенні підготовчих виробок, віброударні способи зниження викидонебезпеки у очисних та підготовчих вибоях і перетині пропластків виробкою; способи, засновані на підвищенні ефективності гідронагнітання за рахунок накладення гідроударів на стовп нагнічування у пласт рідини; спосіб підвищення ефективності гідророзмиву порожнин у вугільному масиві за рахунок використання пульсацій у струменях рідини; способи ліквідації ГДЯ у стругових і щитових лавах, та інші.

Схеми цих способів вміщено до нормативно-методичних документів: "Технологічні схеми ведення гірничих робіт на пластах, небезпечних через несподівані викиди вугілля, породи і газу", "Технологічні схеми розробки вугільних пластів", "Тимчасове керівництво по застосуванню вібраційного способу зниження викидонебезпеки..." та інші. Впровадження способів здійснено на шахтах: "Червоний Профінтерн", ім. К.Маркса ш/у

"Олександрівське", ім. 60-річчя України та "Соціалістичний Донбас".

8. Обгрунтовано основні вимоги, встановлено стійкі динамічні режими віброджерел, віброударних установок і гідропульсаторів. Показано, що при

впливі на вугільний масив пристроїв з дебалансним віброзбудником, які мають можливість зарезонансного настроювання вібросистеми, віброударні режими можливі при певному зміненні величини зазору між буфером і вібратором. Параметри режиму, що реалізується, визначаються відстроюванням лінійної системи від точки резонансу, а рівень ударних прискорень впливу визначається жорсткістю буфера.

9. Розроблено і перевірено на шахтах засоби вібровпливу на масив. Випуск розроблених свердловиннх віброджерел засвоєно Іллічівським РРЗ та Єнакіївським РМЗ. Дослідні зразки самообертаючих пристроїв для гідроімпульсного розмиву порожнин у вугільному пласті, переривача потоку рідини, яка нагнітається, віброударних установок, свердловинного газопульсатора та інших виготовлено ДПІГТМ НАН України.

10. Розроблено класифікації способів вібропульсаційного впливу на гірничий масив, що дозволяє оптимізувати процес вибору раціональної технології зниження газодинамічної! активності вугільного масиву і є базисною основою для перспективного розвитку нових віброспособів.

СПИСОК НАУКОВИХ ПРАЦЬ, ЯКІ ВІДОБРАЖАЮТЬ ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ

Монографії:

1. Управление состоянием горного массива / А.Н. Зорин, В.Г. Ко-

лесников, С.П. Минеев, A.A. Прусова, Е.Д. Ковтун. - K.: Наук.думка, 1986. -216 с. '

2. Потураев В.Н., Минеев С.П. Использование вибрационных и волновых эффектов при отработке выбросоопасных угольных пластов. - К.: Наук. думка, 1992.- 200 с.

3. Потураев В.Н., Минеев С.П. Пульсационные и волновые эффекты в горном массиве. - К.: Наук.думка, 1993.-153 с.

Брошури, альбоми та посібники

4. Технологические схемы разработки пластов, опасных по внезапным

выбросам угля, породы и газа / Л.Н. Гапанович, Е.Ф. Козловчунас, А.П. Ковалев и др. - М.: ИГД им. А.А.Скочинского, 1982 .-255 с. .

5. Технологические схемы разработки пластов на угольных шахтах. Часть 1.Технологические схемы. / Л.Н. Гапанович, Э.Э. Нильва, A.B. Брайцев и др.- М.: Минуглепром СССР, 1991,- 206 с.

6. Технологические схемы разработки пластов на угольных шахтах.

Часть 2. Набор модулей и пояснительная записка. / Л.Н. Гапанович и др. -М.: Минуглепром СССР, 1991. - 413 с.

7. Минеев С.П. Методические рекомендации по ликвидации последствий газодинамических явлений при ведении горных работ на крутых выбросоопасных угольных пластах. - Донецк: ЦБНТИ Минуглепрома СССР.-1988. -16 с.

8. Временное руководство по ликвидации последствий газодинамиче-

ских явлений при ведении горных работ на пологих и наклонных выбросоопасных пластах 1 В.Н. Потураев, С.П. Минеев, А.И. Волошин, Л.Ф. Горягин, В.К. Лукин, И.А. Гайнутдинов, И.Г. Узбек, А.М. Ковтун, Б.М. Наружный,

В.А. Стаценко.- Донецк: ЦБНТИ Минуглепрома СССР. -1988.-10 с. .

9. Временное руководство по применению вибрационного способа

снижения выбросоопасности призабойной части угольного массива при проведении выработок в условиях шахт Центрального района Донбасса / В.Н. Потураев, С.П. Минеев, А.Н. Зорин, О.И. Хмара, H.A. Алышев, В.В. Репец-кий, В.Г. Александров, Г.М. Фридман, В.П. Мысик, H.A. Ерагин.-Донецк: ЦНТБИ Минуглепрома СССР. - 1990. - 18 с. ■

Статп:

10. Зорин А.Н., Колесников В.Г., Минеев С.П. О вибрационном воздействии на угольный пласт // Уголь. -1981.-№ 8. - С. 17-20.

11. Минеев С.П. Изучение импульсно-волновых параметров угольного массива при вибровоздействии // Теория и практика разрушения горных пород.-К.: Наук.думка, 1983.- С. 133-135.

12. Минеев С.П. Характеристики цикличной долговечности угля // Уголь Украины.-1987. № 2,- С. 17-18.

13. Минеев С.П. Основы механизма вибрационного воздействия на угольный массив // Разработка месторождений полезных ископаемых: Респ.межвед.научн.-техн.сб. - Вып.76.-К.: Техника, 1987. - С.13-17.

14. Минеев С.П., Репецкий В.В. Снижение выбросоопасности уголь-

ных пластов вибрационным воздействием на горный массив // Уголь Украины. - 1987 10,- С. 39-40.

15. Минеев С.П. О разгрузке массива при его виброобработке // Разрушение горных пород,-К.: Наук.думка, 1988,- С. 65-68.

16. Минеев С.П. Использование эффекта вибровоздействия на горный массив для управления состоянием угольного пласта // Вибрационные эффекты в процессах добычи и переработки минерального сырья. - К.: Наук, думка, 1989.-С. 31-35.

17. Ликвидация последствий газодинамических явлений / Л.Ф. Горягин, С.П. Минеев, А.М. Ковтун, Б.М. Наружный // Безопасность труда в

промышленности.- 1988,- N 4.- C.55-58.

18. Выемка выбросоопасных пластов / В.В. Репецкий, Г.М. Фридман,

С.П. Минеев, С.Г.Лунев // Безопасность труда в промышленности.- 1988.- N

9,-С. 13-16.

19. Ведение горных работ в нарушенных зонах / С.П. Минеев, A.A. Ру-бинский, А.Ю. Афанасьев, А.М. Козтун, В.А. Стаценко // Безопасность труда в промышленности.-] 989.-N 4.-С.55-58.

20. Минеев С.П., Мирончак О.П., Рубинский A.A. Безопасное опережение штреками очистных забоев на выбросоопасных пластах II Уголь Украины. -1989.-N 5,- С. 37-38.

21. Минеев С.П., Букреев Н.И., Рябчий Ю.З. Опыт ликвидации последствий газодинамических явлений в щитовых лавах // Информлисток. -Донецк: ЦНТБИ Минуглепрома СССР. - 1989. - 4 с.

22. Потураев В.Н., Минеев С.П. Применение виброволновой обработки горного массива для повышения эффективности и безопасности выемки угля И Уголь Украины.-1989.-N 7,- С. 3-6.

23. Алышев Н.А., Фридман Г.М., Минеев С.П. Вопросы отработки крутых угольных пластов, склонных к обрушению // Уголь.-1990.- №11. -С.6-11.

24. Минеев С.П. Вопросы эффективности гидроударного воздействия на горный массив // Разрушение горных пород при статическом и динамическом нагружении. - К.: Наук.думка, 1990.-С.79-84.

25. Минеев С.П. Разрушаемость массива при виброволновом воздействии // Деформирование и разрушение горных пород.- Бишкек : Илим, 1990.

- С. 560-566.

26. Режимы воздействия и анализ динамики виброударных систем для обработки горного массива / Ю.Я. Ободан, С.П. Минеев, В.А. Ленда, А.Н. Зайцев // Вибрационные эффекты в горных машинах и технологиях.-К.: На-ук.думка, 1990. - С. 49-53.

27. Минеев С.П. Физическая модель механизма разупрочнения и дегазирования массива при виброволновой обработке // Вибрационные и волновые транспортно-технологические машины,- К: Наук.думка, 1991. - С. 1422.

28. Минеев С.П, Использование пульсирующих струй жидкости для образования полостей в горном массиве. // Вибрационные и волновые транспортно-технологические машины. -К: Наук.думка, 1991. - С.103-107.

29. Потураев В.Н., Червоненко А.Г., Минеев С.П. Способы и средства вибрационной и гидропулъсационной обработки выбросоопасных пластов // Материалы 24-й Международной конференции НИИ по безопасности работ в горной промышленности в Донецке 23-28 сентября 1991.-Часть 1. -М.: Внеш-торгиздат. - 1991,- С. 439-444.

30. Минеев С.П., Рубинский A.A., Горягин Л.Ф. Рыхление выбросоопасных углей в зонах геологических нарушений // Повышение эффективности разрушения горных пород. -К.: Наук.думка, 1991. - С. 68-72.

31. Минеев С.П. Вопросы герметизации скважин при нагнетании жидкости в пласт // Техника и технология горного производства. -К.: Наук.думка, 1992. - С. 62-71.

32. Минеев С.П., Прусова A.A. Кинетика структурных изменений в зоне опорного давления газонасыщенного угольного пласта. // ФТПРПИ,-1992. -№ 2. -С.53-60.

33. Минеев С.П., Ленда В.А. Управление состоянием напряженного массива посредством виброударного воздействия // Управление состоянием предельно напряженных горных пород,-К.: Наук, думка, 1992,-С. 101-106.

34. Потураев В.H., Булат А.Ф., Минеев С.П. Научно-технические принципы виброволновой и пульсационной обработки выбросоопасных пластов // Уголь Украины. - 1992. -№ 3. - С.29-36.

35. Минеев С.П., Рубинскнй A.A. Вопросы безопасности при отработке выбросоопасных пластов в нарушенных зонах Н Механика и разрушение горных пород,- К.: Наук.думка, 1993. - С.147-153.

36. Минеев С.П., Рубинский A.A., Фридман И.С. Об оптимальной величине опережения лав забоем откаточного штрека// Уголь Украины. -1993. -Jfe2.-C. 9-10.

37. Потураев В.Н., Минеев С.П., Прусова A.A. Газодинамическая оценка угольного массива при трехфазном состоянии газа // ФТПРПИ,-1994,- № 1. - с. 81-87.

38. Лях В.В., Минеев С.П. Математическое моделирование вибровоздействия на газонасыщенный угольный массив // Прикладная математика и механика. - Том 58. - Вып.1, 1994. - С. 69-76,

Авторські свідоцтва і патента:

39. A.c. 1093829 СССР, МКИ Е 21 F 5/ОО.Способ предотвращения выбросов угля и газа / А.Н. Зорин, В.Г. Колесников, С.П. Минеев, В.В. Репец-кий, А.И. Короткий (СССР). -№ 3583514/22-03; Заявлено 27.04.83; 0публ.23.05.84, Бюл. № 19 - 3 с.

40. A.c. 1102986 СССР, МКИ Е 21 F 5/00.Способ предотвращения выбросов / В.Н. Потураев, А.Н. Зорин, С.П. Минеев, И.А. Гайнутдинов (СССР). - № 3596388/22-03; Заявлено 26.05.83; Опубл.15.07.84, Бюл.№ 26,-Зс.

41. А.с. 1347571 СССР, МКИ Е 21 F 5/00.Способ предотвращения вы-

бросов угля и газа / А.Н. Зорин, С.П. Минеев, H.A. Ерагин (СССР).- № 3956259/22-03; Заявлено 23.09.85; Зарег.22.06.87. - ДСП. - 2 с. '

42. A.c. 1390372 СССР, МКИ Е 21 F 5/00,Е 21 D 9/00.Способ проведе ния горной выработки вблизи выбросоопасного массива / A.A. Прусова, С.Г Минеев, В.И. Зберовский, С.Я. Машир (СССР). - № 4070411/22-03; Заявлен 29.05.88; 0публ.23.04.88, Бюл.№ 15.-5 с.

43. A.c. 1479679 СССР, МКИ Е 21 F 5/02.Способ гидравлического во: действия на массив / В.Н. Потураев, А.И. Волошин, С.П. Минеев, В.В. Penei кий, Г.М. Фридман (СССР). - № 4263062/23-03; Заявлено 13.04.81 Опубл.15.05.89. - Бюл. № 18.-6 с.

44. A.c. 1487578 СССР, МКИ Е 21 С 41/04. Способ отработки угольны пластов / В.Н. Потураев, А.Ф. Булат, С.П. Минеев, И.П. Демидов, A.A. Быке (СССР).-№ 4321924/23-03; Заявлено 27.07.87, Зарег. 15.02.89.-ДСП. - 4 с.

46. A.c. 1501609 СССР, МКИ Е 21 С 41/04,Е 21 F 5 /ОО.Способ jihkbj дации завалов очистного забоя и устройство для его реализации / В.Н. Пот; раев, С.П. Минеев, В.В. Репецкий, Г.М. Фридман, И.И. Мирошннчею (СССР).-№ 4376666/23-03; Заявлено 23.12.87; Зарег. 15.04.89,- ДСП,-4 с.

47. A.c. 1535993 СССР, МКИ Е 21 С 41/18. Способ разработки газ< зонасыщенного пласта / В.Н. Потураев, С.П.Минеев (СССР). - № 4433918/2: 03; Заявлено 18.04.88; Опубл. 15.01.90, Бюл. № 2.- 4 с.

48. А.с. 1554465 СССР, МКИ Е 21 С 41 / 18.Способ управления о стоянием горного массива и устройство для его осуществления / В.Н. Пот раев, Ю.Я. Ободан, И.И. Круш, С.П. Минеев, A.A. Взоров, В.А. Ленда, А. Стариковский, В.В.Усачев (СССР).- № 4365028/31-03; Заявлено 14.10.87; 3 per.01.12.89.- ДСП. -11 с.

49. А с. 1606712 СССР, МКИ Е 21 F 5/00,С 41/18.Способ вскрытия bi бросоопасного пласта / В.Н. Потураев, В.И. Мякенький, С.П.Минеев (CCCI -№4462932/23-03; Заявлено 20.07.88; Опубл.15.11.90, Бюл. №42,- 4 с.

50. А.с. 1606713 СССР, МКИ Е 21 F 5/00.Способ снижения выброс опасности угольного пласта / В.Н. Потураев, А.Г. Червоненко, С.П. Минее H.A. Алышев, В.П. Мысик (СССР).- № 4603071/24-03; Заявлено 09.11.8 Опубл.15.11.90, Бюл. №42. - 2 с.

51. А.с. 1610015 СССР, МКИ Е 21 F 5/00, Е 21 С 41/18. Способ отр ботки крутого выбросоопасного угольного пласта / В.Н. Потураев, А.И. В лошин, С.П. Минеев, A.A.. Прусова, В.Я.Рудой, К.И. Комов (СССР). -4459793/23-03; Заявлено12.07.88; Опубл.ЗО. 11.90, Бюл.№ 44. - 4 с.

52. А.с. 1610047 СССР, МКИ Е 21 С 41/18. Способ предотвращен выбросов / В.Н. Потураев, С.П. Минеев, А.Г. Червоненко, А.И. Волош (СССР).- №4622497/24-03; Заявлено 20.12.88; Опубл.ЗО. 11.90, Бюл. № 4.

4 с.

53. А.с. 1621615 СССР, МКИ Е 21 С 41/18. Способ ликвидации г следствий газодинамических явлений / В.Н. Потураев, С.П. Минеев, А.И. Е лошин, О.П. Мирончак, А.М. Ковтун, А.Г. Исютин (СССР). - № 4396890Л

Заявлено 24.03,88; Зарег. 15.09.90. - ДСП. - 4 с.

54. A.c. 1627700 СССР, МКИ Е 21 F 7/00. Способ перехода полости от газодинамического явления / В.Н. Потураев, С.П. Минеев, A.A. Рубинский, А.Г. Исюгин, В.А. Стаценко, В.И.Ясиновский (СССР).- № 4486561/03; Заявлено 26.09.88; Опубл.15.02.91, Бюл. № 6,- 4 с.

55. A.c. 1634786 СССР, МКИ 21 С 41/18. Способ перехода полостей газодинамических явлений / В.Н. Потураев, Л.А. Вайнштейн, В.В. Стыка,

A.М. Ковтун, Н.Г. Санько, С.П. Минеев, A.A. Рубинский (СССР).- № 4663813/03; Заявлено 20.03.89; Опубл. 15.03.91, Бюл. № 10,- 4 с.

56. A.c. 1652562 СССР, МКИ Е 21 С 41/18. Способ управления кровлей на выбросоопасных пластах / В.Н. Потураев, С.П. Минеев, Л.А. Вайнштейн,

B.C. Бабенко, A.A. Рубинский (СССР).- № 4685000/03; Заявлено 03.05.89; Опубл. 30.05.91, Бюл. № 20,- 5 с.

57. A.c. 1659659 СССР, МКИ Е 21 F 5/00. Способ пересечения угольно-

го выбросоопасного пласта горной выработкой / С.П. Минеев, Ю.Т. Хорунжий, И.С. Фридман, A.A. Рубинский (СССР).-№ 4739764/03; Заявлено

24.07.89; Опубл. 30.06.91, Бюл. № 24,- 4 с.

58. A.c. 1700261 СССР, МКИ Е 21 F 5/00. Способ вскрытия выбросоопасного пласта / В.Н. Потураев, С.П. Минеев, Ю.Т. Хорунжий, В.В. Репец-кий, Г.М. Фридман, И.С.Фридман (СССР).- № 4406042/23-03; Заявлено

11.04.88; Опубл.23.12.91, Бюл. № 47. - 3 с.

59. A.c. 1705564 СССР, МКИ Е 21 С 41/18,F 5/00. Устройство для виброобработки горного массива и способ его настройки / В.Н. Потураев, А.Г. Червоненко, Ю.Я. Ободан, И.И.Круш, С.П.Минеев, В.А. Ленда (СССР). -№ 4787988/03; Заявлено 31.01.90; Опубл. 15.01.92,Бюл. №2.-5 с.

60. A.c. 1714160 СССР, МКИ Е 21 F 5/00.Способ волнового воздействия на горный массив / В.Н. Потураев, А.Г. Червоненко, С.П. Минеев, B.C. Бабенко, A.A. Прусова (СССР). - № 4474002/03; Заявлено 26.12.89; Опубл.23.02.92, Бюл. №7.-9 с.

61. A.c. 1714161 СССР, МКИ Е 21 F 5/00.Устройство для гидроимпульсного воздействия на горный массив / В.Н. Потураев, С.П. Минеев, И.И. Балинченко, Л.Ф. Горягин (СССР).- № 4820808/03; Заявлено 05.03.90; Опубл.23.02.92, Бюл. №7.-7 с.

62. A.c. 1149609 СССР, МКИ Е 21 F 5/ 02. Устройство для гидравлической обработки массива через скважины / В.Н. Потураев, A.A. Взоров, С.П. Минеев, H.A. Друпов, H.H. Иноземцева (СССР).-№ 4843746/03; Заявлено Э2.04.90; Опубл.23.07.92, Бюл. № 27. - 5 с.

63. A.c. 1751358 СССР, МКИ Е 21 F 5/02. Устройсто для создания тульсирующего потока жидкости,нагнетаемой в пласт/ И.Ф. Чемерис, В.П. {ухаренко, Г.А. Крюков, С.П. Минеев (СССР).- № 4803746/03; Заявлено

19.03.90; О публ.30.07.92, Бюл. № 28. - 4 с.

64. A.c. 1757269 СССР, МКИ Е 21 F 5/00.Способ подготовки к ведению

горных работ на выбросоопасных пластах ./ И.С. Фридман, Л.А. Вайнштейн,

С.П. Минеев, А.Ю. Агафонов (СССР).- № 4836604/03; Заявлено 07.06.90; За-рег.22.04.92. - ДСП,- 7 с.

65. A.c. 1793063 СССР, МКИ Е 21 F 5/00.Способ вибрационно-

скважинного воздействия на массив для снижения выбросоопасности / С.П. Минеев (СССР).- № 4730989/03; Заявлено 22.08.89; Опубл. 07.02.93, Бюл. № 5,- 8 с.

66. A.c. 1798524 СССР, МКИ Е 21 F 5/00.Способ вибрационно-

скважинного воздействия на массив для снижения выбросоопасности / С.П. Минеев (СССР).- № 4905457/03; Заявлено 29.10.90; Опубл. 28.02.93,Бюл. №

8.-3 с.

67. Пат. 1822993 РФ, МКИ Е 21 F 5/02.Скважинный источник колебаний I В.Н. Потураев, A.A. Благута, С.П. Минеев (Украина). - № 4848246/03; Заявлено 09.07.90; Опубл.23.06.93, Бюл. № 23.- 2 с.

68. Пат. 2014466 РФ, МКИ К 21 F 5/00.Способ пульсирующего дегази-

рования приконтурной части выбросоопасного пласта / С.П. Минеев, И.С. Фридман, А.А. Прусова (Украина).- № 4909317/03; Заявлено 05.12.90;

Опубл. 15.06.94,- Бюл. № 11 . -4 с. і

69. Свідоцтво 8024 України. Знак для товарів і послуг / С.П. Мінєєв (Україна) -2 с. ил.; Опубл. 26.04.97, Бюл. Ns 2.

70. Пат. 2015346 РФ, МКИ Е 21 F 5/00.Устройство дая герметизации нагнетательных скважин / С.П. Минеев (Украина).- № 4952808/03; Заявлено 22.05.91; Опубл.30.06.94,Бюл. № 12.- 4 с.

71. Пат. 2042814 РФ, МКИ Е 21 С 41/18. Способ перехода полостей газодинамических явлений / С.П. Минеев, A.A. Рубинский, А.Г. Исютин, АЛ. Удовика, В.А. Стаценко (Украина).-№ 5032522/03; Заявлено 16.01.92; Опубл. 27.05.95, Бюл. №24,- 5 с.

72. Пат. 2067173 РФ, МКИ Е 21 С 41/18.Способ перехода геологического нарушения дизъюкхивного типа очистным забоем / С.П. Минеев (Украина). - № 5017974/03; Заявлено 26.12.91; Опубл. 27.09.96, Бюл. № 27.10 с.

73. Пат. 2067181 РФ, МКИ Е 21 F 5/00.Способ снижения газодинамической активности выбросоопасного пласта / С.П. Минеев, Л.А. Вайнштейн,

A.A. Рубинский, Л.Ф. Горягин (Украина). - № 5032530/03; Заявлено 16.01.92; Опубл.27.09.96, Бюл. № 27. - 9 с.

74. Пат.2068962 РФ, МКИ Е 21 F 5/00.Способ вибрационноскважинного воздействия на горный массив для снижения выбросоопасности / С.П. Минеев (Украина).- № 4898574/03; Заявлено 02.01.91:

Опубл. 10.11.96, Бюл. № 31,- 4 с.

75. Пат. 2068963 РФ, МКИ Е 21 F 5/00.Устройство для гидроимпульсного воздействия на горный массив и способ его использования I В.Н. Потураев, С.П. Минеев, Демченко B.C., В.Е.Антончик (Украина).- № 4925387/03; Заявлено 08.04.91; Опубл. 10.11.96, Бюл.№ 31. - 4 с.

76. Пат. 2069749 РФ, МКИ Е 21 С 41/18,F 5/00.Способ разработки крутого напряженного газодинамически активного пласта / С.П. Минеев (Украина). - № 5014433/03; Заявлено 24.07.91; Опубл.27.11.96, Бюл. № 33,-

6 с.

77. Пат. 9833 України.Пристрій для пульсуючого дегазування пласта /

В.М. Потураев, СП. Мінєєв, І.С. Фрідман, I.A. Гринько, А.О. Благута (Україна).- 4 с.ил.; Опубл.30.09.96, Бюл. № 3.

АНОТАЦІЇ

Мінєєв С П. Наукові основи використання хвильових і пульсаційних ефектів для зниження гідродинамічної активності вугільних пластів.-Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора технічних наук за спеціальностями: 05.115.11 - Фізичні процеси гірничого виробництва і 05.15-

02 - Підземна розробка родовищ корисних копалин. Інститут геотехнічної механіки НАН України. Дніпропетровськ, 1998.

Дисертація присвячена питанням використання енергії гірничого масиву і виникаючих у вугіллі віброефектів для підвищення безпеки та ефективності ведення гірничих робіт. У роботі дано теоретичне узагальнення і вирішується крупна наукова проблема створення наукових основ зниження газодинамічної активности вугільних пластів, а також підвищення ефективності керованого каптажу шахтного газу шляхом використання хвильових і пульсаційних ефектів, які реалізуються у гірничому масиві. Встановлено закономірності процесу реалізації хвильових і пульсаційних ефектів у гірничому масиві. Визначено ефективні параметри вібровпливу на гірничий масив. Розроблено, випробувано та впроваджено способи і технічні засоби. Розробки захищено винаходами і патентами, багато з яких впроваджено. Дано нормативні документи по реалізації запропонованих технологій.

Ключові слова: шахта, вугільний пласт, хвильові і пульсаційні ефекти, газодинамічна активність масиву, спосіб, вібратор.

Минеев С.П. Научные основы использования волновых и пульсацион-ных эффектов для снижения газодинамической активности угольных пластов.-Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальностям 05.15.11- Физические процессы горного производства и

05.15.02 - Подземная разработка месторождений полезных ископаемых. - Институт геотехнической механики НАН Украины, Днепропетровск, 1998.

Диссертация посвящена вопросам использования энергии горного массива и возникающих в угле виброэффектов для повышения безопасности и эффективности ведения горных работ. В работе дано теоретическое обобщение и решается крупная научная проблема создания научных основ снижения газодинамической активности угольных пластов, а также повышения эффективности управляемого каптажа шахтного газа путем использования волновых и пульсационных эффектов, реализуемых в горном массиве. Установлены закономерности процесса реатизации волновых и пульсационных эффектов в горном массиве. Определены эффективные параметры вибровоздействия на горный массив. Разработаны, испытаны и внедрены способы и технические средства. Разработки защищены изобретениями и патентами, многие из которых внедрены. Даны нормативные документы по реализации предложенных технологий.

Ключевые слова: шахта, угольный пласт, волновые и пульсационные эффекты, газодинамическая активность массива, способ, вибратор.

Mineev S.P.The scientific fundamantals of the use of the wave and pulsation effects for the reduction of gas-dynamic activity of the coal.

PH.Doctor's thesis (manuscript) on the speciality:05.15.11- Physic processes in mining and 05.15.02-Underground mining of the mineral resources. Institute of the Geotechnical Mechanics of Ukraine Academy of Sciences, Dnepropetrovsk, 1998.

The thesis is devoted to the problem of using the rock mass energy and produced - safety and efficiency of underground mining operations. In this work a theoretical generalisation has been presented and a solution of an important scientific problem is given when this problem includes a development of scientific fundamentals of lowering gasodynamical activities of coal, and increasing efficiency of the controlled methane drainage by means of using waved and pulsed effects realised in the rock mass. The autor has found natural phenomena for the process of a realisation of waved and pulsed effects in the rock mass. He has defined the parameters of vibratronal influence on the rock mass. Methods and special technical means have been developed, tested and introduced in the coal industry. Technical solutions have been patented as inventions, some of these solutions have been introduced into practical usage. Also, in the work are presented special instructions, for the realisation of the suggested technologies.

Key words: mine, coal seam, rock mass, gasodynamical activity, vibration, waved and pulsed effects.