автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Прогноз и предотвращение горных ударов в условиях интенсивной мелкоамплитудной нарушенности антрацитовых пластов

Р Г Б ОД

2 2 МАЯ 15Г5

На правах рукописи

ПОСЫЛЬНЫЙ Сергей Иванович

ПРОГНОЗ И ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ГОРНЫХ УДАРОВ В УСЛОВИЯХ ИНТЕНСИВНОЙ ШКОАМГОШТУДОЙ НАРУИ1ЕННОСТИ АНТРАЦИТОВЫХ ПЛАСТОВ

Специальность: 05.15.02 - "Подземная разработка месторождений полезных ископаемых"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

С.-Петербург 1995

Работа выполнена в Государственном предприятии научно-исследс вательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (ВНИМИ)

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Бич Яков Адамович

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор 1

Зубов Владимир Павлович

кандидат технических наук Семенов Юрий Алексеевич

Ведущее предприятие - Шахта не кий (филиал Новочеркасского Государственного технического университета

в 10 часов на заседании диссертационного Совета Д.135.06.01 в Государственном предприятии научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела по адресу: 199026, С.-Петербург, В.О. Средний пр., 82, зал заседаний Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан " 3 " _ 1995 г.

Защита диссертации состоится

¿¿У*?/*'.^ 1995 г.

Исх. -»

Ученый секретарь диссертадаонного / Совета, доктор технических наук, У ,—" профессор В.И.Шик

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Горно-геологические условия разработки антрацитовых месторождений Юго-Восточного Донбасса имеют целый рг-характерных особенностей, определяющих возможные участки, степн-.ь опасности и механизм проявления горных ударов на разных участкч: иахтного поля.

Одной из наиболее характерных особенностей является весьма рас пространенная "многообразная мелкоамплитудная нарушенность антри> -говых пластов. Наблюдается как разрывные мелкоамплитудные пару к- .. ;, гак и пли катив ные нарушения, размывы, а также сецущив дайки, кэ!'-рые следует рассматривать как одну из возможных форм нарушенчссти антрацитовых пластов.

По вопросу о характере влияния нарушенное™ пластов на возмож-юсть проявления горных ударов среда специалистов нет единого мне-«я. Одни исследователи утверждают на основании результатов мнопо-1втних исследований и статистических данных о проявлении горных 'даров на шахтах /^льнего Востока и Кузбасса, что тектоническая казенность усугубляет удароопасность пластов. Ряд зарубежных авто->ов наоборот считает, что интенсивная тектоническая нарушенность [ластов снижает вероятность проявления горных ударов, но в некото-га случаях усугубляет выбросоопасность. На наш взгляд, в этих ут-ерждениях не содержится существенных противоречий, т.к. они осно-ываются на результатах исследований, выполненных применительно к 1азличным конкретным особенностям угольных месторождений.

Так, на шахтах .Дальнего Востока и Кузбасса наибольшее количество орных ударов в зонах тектонических нарушений произошло при разра-отке крутых и круто-наклонных пластов в зонах повышенного давления ЗПГД). В рурском бассейне Германии большая часть горных ударов про-зошла на пологих пластах при сравнительно спокойном залегании и не--начительной мелкоамплитудной тектонической нарушенности. Необхода-о при этом отметить, что доля добычи угля с крутых пластов в этой тране весьма мала. На шахтах Австралии в зонах влияния даек на га-оносных пластах наблюдалось большое количество типичных внезапных ыбросов угля и газа. В отличие от шахт Партизанского бассейна гер-ых ударов в зонах влияния даек не отмечено.

Приведенные данные свидетельствуют о многообразии условий и меха-<1зма формирования нарушенных зон пластов на" угольных мееторождени-к на разных стадиях тектонической, активности земной коры.

На месторождениях Юго-Восточного Донбасса горные удары наблюдаюсь при пологом и крутом падении, но при разной степени тектони-

ческой мелкоамплитудной нарушенности пластов. Горные удары зафиксированы при отработке пологих пластов на шахтах "Южная", "Майская", "Аютинская" (в боковых породах), "Западная-Капитальная" (АО "Ростов уголь"), им. В.И.Чапаева-и "Дружба" (ПО "Донбассантрацит", Украина) На шахте "Яновская" (ПО "Донбассантрацит", Украина) горные удары на блюдались при крутой падении пласта. В то же время на шахтах АО 'Ту ковуголь", на которых глубина горных работ (на пластах, отнесенных ранее к угрожаемым) достигла 1000 м, горных ударов до сих пор не на блюдалось. Отметим, что антрацитовые пласты в Гуково-Зверевском рай оне в Восточном Донбассе являются наиболее тектонически нарушенными Необходимо подчеркнуть также, что основная часть балансовых запасов на территории Восточного Донбасса приурочена к пологозалегапцим угольным пластам (около 80 %). Крутое и круто-наклонное залегание угольных пластов характерно для северо-западной части Восточного Донбасса (Каменско-Гундоровский, Белокалитвинский, Тацинский районы роль которой в угледобыче незначительна.

Таким образом, вопрос о степени и характере влияния мелкоамплиту ной тектонической нарушенности антрацитовых пластов на их удароопас ность на шахтах Восточного Донбасса является актуальным и до постановки работы автора малоизученным.

Автор диссертации участвовал в период с-1989 по 1994 гг. в качес тве заочного аспиранта ВНИМИ и соисполнителя в исследованиях по раб там 0293132600, 0295015000, 0292626, 0202052 (X* г.р. 01860076839, 01.9.000050094 и 01890009333) "Проведение исследований по усовершен ствованию существующих и разработке новых методов и средств оценки напряженно-деформированного и газодинамического состояния массива горных пород в условиях больших глубин", "Разработка методики оцени удароопасности антрактовых пластов сложного строения", "Оказание научно-методичеекой помощи в проведении работ по прогнозу степени удароопасности участков пластов и разработка профилактических мероприятий по предотвращению горных ударов на вахтах ПО "Антрацит", "Разработка рекомендаций по совершенствованию способов прогноза й предотвращения горных ударов в антрацитовых пластах и боковых породах, оказание научно-методической помопр! при осуществлении противоударных мероприятий на шахтах ПО "Ростовуголь".

Целью работы является разработка рекомендаций по прогнозу и пре дотвращению горных ударов при выемке антрацитовых пластов в условиях интенсивной мелкоамплитудной нарушенности.

Идея работы заключается в том, что прогноз и предотвращение го| ных ударов при выемке антрацитовых пластов возможно осуществлять нг основе знаний .закономерностей распространения и параметров мелкоам-

гситудных тектонических нарушений.

Научные положения, защищаемые автором.

1. С увеличением интенсивности мелкоамплитудной разрывной нару-йнности при разработке пологих тонких и средней мощности антраци-овых пластов возможность проявления горных ударов снижается.

2. В зонах влияния пликативных нарушений типа мелких складок и пексур в процессе ведения горных работ могут вскрываться участки овышенной тектонической напряженности массива, что предопределяет эобходимость применения в этих условиях мер по предотвращении внешних разрушений боковых пород в форме горных ударов.

3.'При разработке крутых антрацитовых пластов мелкоамплитудная арушенность способствует возникновению внезапных обрушений угля и эрод непосредственной кровли, прлводяи^х в ЗПГД к горным ударам.

4. Колебания земной поверхности, наблюдающиеся в Шахтинском райте Восточного Донбасса, вызываются внезапным хрупким разрушением гдельных прочных слоев песчаников подрабатываемой толп?! пород, ко-эрое следует рассматривать как одну из форм- проявления горного уда-1 в сложных горнотехнических условиях разработки пластов.

Задачи исследований.

1. Установить характерные особенности тектонической нарушенности истных полей антрацитовых месторождений Восточного Донбасса.

2. Определить степень опасности по горным ударам челкоамплитуд-¿х разрывных и пликативных нарушений при разработке антрацитовых тстов.

3.'.- Установить причины проявлений динамического характера сотря-гний массива пород и земной поверхности в районах ведения счистны-г здземных горных работ.

4. Разработать способы прогноза и предотвращения горных ударов условиях интенсивной мелкоамплитудной нарушенности антраци'г>эых гастов.

5. Оценить экономическую эффективность предложенных практических ¡комендаций.

Научная новизна работы. [.На основе установленной закономерности распространения очагов звышенной напряженности участков массива разрд/ этап на уровне изо-)етения способ предотвращения внезапного разрушения боковых пород 1трацитовых пластов в форме горного удара а зонах влияния плика-шных нарушений типа мелких складок, заключающийся в разгрузке по-)Д кровли и почвы путем проведения камуфлетных взрывов.

2. Определен количественный показатель интенсивности разрывной ¡лкоамплитудной нарушенности шахтных полей, характеризующийся на-

•-.ичием 1-2 и белее разрывов на каждые 15 п. м выработки, при котором горные удары при разработке пологих пластов не проявляются.

3. Установлено, что мелкоамплитудная нарушенность крутых антрацитовых пластов в ЗПГД усугубляет уддроопасность участков угольного массива.

4. Установлено, что внезапное хрупкое разрушение в форме горного удара отдельных слоев песчаников, подрабатываемой толп?1 пород не представляет серьезной опасности как для поверхностных сооружений, так и действующих горных выработок.

Методы исследований.

Поставленные задачи решались путем применения комплексного метода исследований, включающего анализ и обобщение опыта ведения горных работ на шахтах Юго-Восточного Донбасса и зарубежных стран, проведение лабораторных испытаний, а также шахтных инструментальных и визуальных наблюдений в подземных выработках и на земной поверхности, статистическую обработку экспериментальных данных с применением ЭВМ и опытно-промышленные испытания разработанных практических рекомендаций.

Личный вклад автора в получении результатов заключается в постановке задач и разработке методики исследований, анализе резуль- ; татов лабораторных и шахтных наблюдений, разработке и внедрении способа прогноза и предотвращения динамических форм разрушения боковых пород, выборе объектов и руководстве опытно-промышленными испытаниями.

Достоверность и надежность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается применением известных и широко применяемых методов исследований проявлений горного давления (оценка напряжен-но-деформярованного состояния краевой части пласта по выходу штыба при бурении контрольных шпуров и замеру конвергенции и деформации боковых пород в выработках, а также изменению механических свойств пород и угля в зонах тектонических нарушений), статистической обработки данных, большим объемом обследованных шахт и пластов в Юго-Восточном Донбассе (всего обследовано 30 шахтопластов), позволившим , охва,тить большой диапазон горно-геологичэских и горнотехнических условий разработки антрацитовых пластов (глубина разработки изменялась от 450 до 1000 м, угол падения от 5-7° до 70°, мощность пластов от 0,8 до 1,6 м, мощность непосредственной кровли от I до 7 м, выемка антрацита осуществлялась стругами, узкозахватными комбайнами ' и отбойными молотками при подвигании очистных забоев по простиранию и восстанию).

Практическая ценность и реализация работы.

Рекомендации автора внедрены на шахте "Аютинская" ПО "Ростов-толь", позволившие обеспечить безопасное в отношении горных ударов I аффективное ведение горных работ. Они использовачись также посто-[нно действующей Комиссией по горным ударам и внезапным выбросам тля и газа при ежегодных заседаниях для решения вопросов по уточ-юнию удароопасности пластов и разработке необходимых мероприятий ю предотвращению динамических явлений в конкретных условиях шахт lO "Ростовуголь",' АО "Гуковуголь", а также ПО "Антрацит" (Украина), 'екомендации автора включены в проект нового "Каталога пластов угли, трожаемых по горны/ ударам, на месторождениях РФ".

Апробация работа. Основные положения диссертации обсуждались на 'ченом совете, а также секциях горного давления и горных ударов, [ТС по горным ударам и внезапным выбросам угля (породы) и газа Уче-юго совета ВШМЛ (1990-1995 гг.), Технических советах АО "Ростов-голь", АО "Гуковуголь", ПО "Антрацит".

Публикации. По основным результатам'выполненных исследований публиковано б работ и получено одно авторское свидетельство на зоС^гение.

оиьеи работы. Диссертационная работа изложена на 131 странице аши'описного текста, содержит 5 глав,введение и заключение,'спи-ок использованной литературы из 53 наименований, 29 рисунков, 14 аблиц.

Автор выражает благодарность группам прогноза горных ударов при О "Ростовуголь" и АО "Гуковуголь", главно^ горюну по горным уда-ам и выбросам Дьяконову Ю.Я., а также научным сотрудатам ВНИМИ етухову И.М., Яворскому Б.Н., Фшшкову A.A., Монахову В.Н., Лн-рианову О.Ю., Шабарову А.Н. за помощь в проведении шахтных окспе-именгов и полезные советы, высказанные при обсуждении результатов аботы.

Содержание работы

К настоящему времени выполнен значительный объем исследований с ёлью установления взаимосвязи между разнообразной геологической арушеннсстыо шахтных полей и удароопасностью угольных пластов. В ССР такие исследования были впервые поставлены ВНИМИ применительно тахтам Сучанского бассейна (позже он переименован в Партизанский • ассейн), где в 1961 г. начали проявляться горные удары большой си-ы. Общеизвестно, что шактные поля этого бассейна отличаются разно-бразной и весьма интенсияной пярушенностью. По тектонической пару-

шенноети этот бассейн является наиболее сложным в стране. За проще дни е года накоплен обширный материал по рассматриваемому вопросу Результаты этих исследований отражены в публикациях Бича Я.А., Пе-тухова И.М., Муратова H.A., Шабарова А.Н., Лукьяненко А.Г., Мазу-ренко В.В., Егорова П.В., Григорьева A.A., Шадрина М.А., Корицко-го A.A., Дэмешко А.Ф., Лазаревич Т.И. и др.

В исследованиях ВНИММ принимали участие работники производства, что, в конечном счете, и определило успех исследований и внедрение их результатов на шахтах. Поэтому, рассматривая вопрос о степени v характере влияния тектонических нарушений при, разработке антраците вых пластов на шахтах Юго-Восточного Донбасса, нёобходамо было в первую очередь использовать результаты исследований и большой опыг горных работ в Партизанском бассейне и Кузбассе.

Определенный интерес представляют для нас и различные публикат? по рассматриваемому вопросу, имеюиреся в горнотехнической литера^ ре зарубежных стран. Наибольший интерес представляют работы, выпо. ненные в Германии применительно к Рейнско-Вестфальскоцу бассейну (Бройнер, Эверлинг, Якоби, Пальм и др.).

При выполнении исследований по теме диссертации все указанные i списке литературы источники были критически проанализированы и кс< пользованы при разработке практических рекомендаций для условий шахт Юго-Восточного Донбасса. Однако специальные исследования по вопросу о степени и характере влияния тектонической нарушенное™ антрацитовых пластов до постановки работ автора не проводились. Поэтоцу применительно к антрактовым месторождениям данный вопрос практически не изучен.

В пределах антрацитового района Юго-Восточного Донбасса наблюд ется разнообразная геологическая нарушенность. Наиболее широко ра лространены мел к оампли тудные разрывные нарушения, а также пликати ные геологические нарушения типа мелких складок и флексур, пережи mos? (утонений), раздутий пластов, выклиниваний. Наблюдается весы: большая изменчивость условий залегания пластов даже в пределах ор ного и того же эксплуатационного участка шахтного поля. Резко меняются механические свойства угля, породных пропластков в пластах мощность, трещиноватость, деформационные и прочностные показатели пород непосредственной кровли и почвы пластов. Характерно для pai она волнистое залегание пластов, наличие на контактах с почвой и кровлей, а также между отдельными блоками пласта в местах разрыве слабых пластических прослойков пород. На шахтах рассматриваемого района в ряде случаев обнаруживается проявление интрузий в виде с куп^х пласты даек магматических пород, а иногда вертикальные трещины, заполненные осадочными породами (например, на шахте "Глубо-

б

сая"). Обнаружена общая тенденция к уменьшению удароопасности плас-'ов с увеличением интенсивности проявления разрывных мелкоамплитуд-шх тектонических нарушений при разработке пологих антрацитовых [ластов. Так, например, пласту в пределах шахтного поля наиболее шасные по горным ударам шахты "Шная", имеют наименьшую тектоничес-ую нарушенность.

На шахтах АО "Гуковуголь" наблюдается весьма интенсивная мелкоам-

иитудная разрывная нарушенность пластов и наличие, как правило, в

[епосредственной кровле и почве слабых трещиноватых пород. Для дан-

гого района характерно проявление' внезапных выбросов угля и газа.

[есмотря на то, что горные работы на ряде шахт достигли глубины по-

лдка 1000 м, признаков проявления удароопасности не обнаружено, за

включением шахты "Западная" (АО "Гуковуголь"), где на пласте I ¡роявился горный удар в породах почвы.

На шахте "Аютинская" (АО "Ростовуголь"), достигшей при разработ-:е пласта I" глубины разработки около 1000 м, признаков удароспас-:осги самого пласта не обнаружено. Здесь наблюдались горные удары породах почвы и кровли в местах пликативных нарушений (мелких кладок, изгибов пород с амплитудой 1-2,5 м). Отсутствие приз някслз дароопасности самого пласта I" объясняется тем, что на глубоких оризонтах этой шахты наблюдается значительное увеличение прочного ородного прослойка, повышающего устойчивость краевой части пласта снижающего в связи с этим вероятность проявления горных удароз ри глубине разработки около 1000 м.

Однако не исключается, что горные удары на этом пласте могут озникнуть при большей глубине разработки, а также в более сложных орнотехнических условиях, например, в целиках, оставленных ранее и аходащихся в выработанном пространстве в ЗПГД. Особо следует рас-мотреть влияние даек на удароопасность пластов. Исследования и пыт шахт в ПО "Приморскуголь" (шахты в Партизанском бассейне, Ли-овецком ш/у) показывают, что степень влияния магматического ком-лекса на удароопасность пластов зависит от генёзиса того или иного арушения. В том случае, если магма внедрялась в толщу пород на ран-ей стадии тектогенеза, когда осадочные порода обладали еще пласти-ескими свойствами, а затем в течении долгого периода "окаменели" и-риобрели хрупкие свойства. В этом случае дайки в местах внедрения пласт являются опасными очагами горных ударов. В том случае, если агма внедрялась в "окаменевшую" толщ/ на более поздней стадии тек-огенеза, заметного влияния даек на повышение степени удароопаснос-и пластов на шахтах не наблюдалось. Наоборот, в этом случае отмщаются пониженная устойчивость боковых пород и трудности с поддер-анием выработок. Нечто подобное имеет место, например, на шахте

"Глубокая" АО "Ростовуголь".

Автором было установлено, что при максимальной достигнутой в настоящее время глубине разработки на шахте 650 м, никаких признаков удароопасности на разрабатываемых пластах и К| на шахте "Глубокая" не обнаружено, в том числе в местах внедрения в пласты даек. В этих местах возникают только трудности с управлением кровлей ввиду неустойчивости пород непосредственной кровли пласта. Установлен! что зона неустойчивых пород на участках внедрения даек может достигать 15-20 м. Таким образом, можно предполагать, что внедрение магматических пород (даек) в этом случае произошло на второй (более поздней) стадии тектогенеза.

Указанная протяженность зоны неустойчивой непосредственной кровли была установлена на основании изучения изменения прочности поро, с помощью прибора БУ-39 в зоне влияния дайки, а также обобщения практического' опыта шахты. Прочность определялась на образцах неправильной формы по методике ВНИМИ с помощью прибора БУ-39 непосредственно в шахте. Прочность пород непосредственной кровли на одноосное сжатие вне зоны влияния дайки составляет в среднем 35 МПа. В непосредственной близости от дайки она в три раза меньше, а далее постепенно увеличивается, и на расстоянии 15-20 м от нее наблю ддется обычная для ненарушенных -участков прочность пород непосредственной кровли.

Аналогичные определения прочности пород непосредственной кровли были проведены и в зонах влияния разрывного мелкоамплитудного нару шения типа грабен. Амплитуда нарушения 1,2-1,5 м. Било установлено что протяженность зоны неустойчивых пород составляет 8-15 м, т.е. она несколько меньше, чем в случае внедрения в пласт дайки.

Протяженность участков с неустойчивыми породами непосредственно кровли, в принципе, должна зависеть от амплитуды и угла падения сместителя нарушения. Однако анализ показал, что типичным для рассматриваемого района является незначительное колебание параметров мелкоамплитудных разрывных и пликативных нарушений. Максимальная амплитуда нарушения, как правило, не превышает мощности пласта, и поэтому ее влияние сказывается слабо. Изменение углов падения сместителя разрывных нарушений на протяженность зоны неустойчивых пород в этих условиях также влияет незначительно. Поэтоцу в укрупнен ноы плане с некоторым резервом, ширину зоны неустойчивых пород на участках влияния разрывных нарушений следует принимать не менее 15 м с каждой стороны дизъюнктива.

Порода непосредственной кровли пласта в зонах тектонических раг рывов весьма неустойчивы и склонны в выработках к обрушению . Характерным нарушением сплошности пород непосредственной кровли явл*

ется образование в процессе горных работ крупных трещин, направленных параллельно линии забоя. Оки распространяются в глубь массива. В условиях разработки хрупких трещиноватых антрацитовых пластов эти трещины в породах непосредственной кровли могут распространяться в глубину массива до 4 м, а в зонах тектонических разрывов и на большее расстояние. Этот участок краевой части антрактового массива в результате деформации и отжима не несет существенных напряжений. Нарушенные породы непосредственной кровли расслаиваются, в результате чего опорное давление от основной кровли перемещается глубже. При средней мощности антрацитовых пластов 1-1,4 м таким образом естественным путем образуется так называемая защитная зона, при наличии которой проявление горного удара в забое исключается.

Таким образом, в зонах влияния разрывных мелкоамплитудных нарушений нет оснований ожидать проявления горного удара. Это было установлено экспериментальным путем непосредственно в шахтах в зонах влияния многообразных тектонических мелкоамплитудных нарушений. Экспериментальными работами были охвачены шахты АО "Ростовуголь", АО "Гуковуголь" и частично ПО "Антрацит" (Украина). Общая закономерность изменения степени удароопасности участков пластов в зависимости от расстояния до плоскости сместигеля показана на рис. 1. Замеры производились в зонах опорного давления от очистных выработок.

По месторасположению очага и внешнему проявлению при разработке антрацитовых пластов можно выделить три вида горных ударов.

1. Горные удары обычного типа.

При данном виде горного удара очаг находится в краевой части пласта в зонах опорного давления от очистных выработок. При горном ударе антрацит мгновенно выбрасывается или выдавливается в выработ- . ки, которые частично или полностью разрушаются, при этом возникают сильное сотрясение массива и воздушная волна. Как правило, на земной поверхности происходят колебания почвы с силой, достигающей иногда 4 баллов по шкале Рихтера. Горные удары такого.типа наблюдались на шахтах "Шная", "Майская", "Западная-Капитальная" (АО "Ростовуголь"), им.В.И.Чапаева и "Дружба" (ПО "Дрнбассантрацит").

2. Горные удары в форме динамического разлома боковых пород.

Очаг горного удара находится в боковых породах, испытывающих в

зонах пликативных нарушений (складок) повышенные остаточные напряжения тектонического происхождения. Данные динамические явления происходят в подготовительных и очистных выработках. Они имели место на шахтах"А1»тинская" (АО "Ростовуголь" и "Западная" (АО "Гуковуголь".

3. Горные удары в форме динамического разрыва монолитных слоев прочных хрупких песчаников в подрабатываемой покрывающей толще пород, возникайте под ¡фомками целиков или частей массива, оставленных по

Степень идАрооплсности участка пласта В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАССТОЯНИЯ ДОрАЗрь/ВШПО мелнолмплитудною нарушения

Рис. I.

вышележащим пластам (т.е. в ЗПГД). Энергия волны разгрузки массива, возникающая при этом .разрушении, ощущается на земной поверхности в виде колебаний, неопасных для сооружений, но не проявляется в действующих выработках шахты. Они наблюдались на шахте "Южная" (АО "Рос-товуголь") под целиками и краевыми частями массива, (-оставленных ранее на погашенной в настоящее время шахте "Нежданная". На шахте "Западная" динамический разлом пород почвы произошел на пласте I при

О

глубине разработки порядка 750 м. Он произошел вследствии высокой концентрации напряжений в окрестности выработки, в результате которой подстилающие нижние относительно слабые породы выдавливались в сторону выработки, деформируя при этом верхний слой прочных хрупких пород почвы, который разрушился внезапно в динамической форме.Уменьшение сечения выработки позволило в дальнейшем предотвратить такие явления.

На шахте "Аютинская" произошел более мощный случай динамического разрушения пород кровли пласта I" в лаве 473 на сопряжении с вентиляционным штреком. Разрушение пород кровли произошло в зоне плика-тивного мелкоамплитудного нарушения (складка), в которой ранее неоднократно отмечалась повышенная напряженность массива. Разрушение пород кровли произошло мгновенно, сопровождалось сильным звуком, сотрясением массива, воздтпной волной. Гидравлические стойки 12 секций механизированной крепи были при этом полностью выведены из строя. Разрушение произошло на участке забоя лавы протяженностью 40 м. Уголь на этом участке также был полностью раздавлен, но в сторону рабочего.,пространства лавы выброшен не был. Глубина горных ^абот -около 900 м. Разрушение пород кровли охватило также некотррую зону впереда очистного забоя.

Горный удар произошел в хрупких породах кровли в зоне влияния складки , в которой наблюдались остаточные тектонические,напряжения. Под влиянием очистных работ напряженные породы кровли в этой зоне подверглись дополнительному деформированию, приведшее в этих условиях к внезапному, их разрушению в форме горного удара.. Для антрацитовых пластов на участках с мелкоамплитудной нарушенностью характерно наличие на контактах между слоями и отдельными блоками, разделенными .разрывами, пластичных прослоев. Для установления их влияния на деформируемость и степень удароопасности участков пластов были проведены лабораторные эксперименты на образцах, имитирующих краевую часть пласта. Данные эксперименты находятся в начальной стадии и их следует считать как постановку задачи для дальнейших исследований. Аналогичный постановочный характер имеет и вторая серия лабораторных экспериментов по имитации включений в пласт прочных пород типа, даек. Однако, несмотря на постановочный характер

данных лабораторных экспериментов с учетом натурных наблюдений можно констатировать следующее. Наличие тонких пластичных прослой ков в угольном массиве ч зонах влияния мелкоамплитудных нарушение приводат к псевдопластическо^ деформированию краевой части пласт по плоскостям скольженияпридающее ей податливость, исключающее возможность хрупкого разрушения. Результаты лабораторных экспериментов показывают также, что прочность хрупких включений пород в пласт (например, дайки ) и возможность его разрушения в данамичес кой форме в - сильной степени зависит от расстояния до обнажения массива. При непосредственном приближении к этому включению не ж ключается его разрушение в .динамической форме.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано решение актуальной задачи по пр< гнозу и предотвращению горных ударов в условиях интенсивной мелк( амплитудной нарушенное™ антрацитовых пластов на шахтах Юго-Вост! ного .Дрнбасса.

На основании проведенных исследований можно сделать следующие вывода.

I. Определено, что с возрастанием мелкоамплитудной разрывной нарушенности на пологих пластах, возможность проявлен;!;; горных у •ров уменьшается, а на крутых - повышается. При интенслыюсти мел амплитудных нарушений, характеризующейся наличием одного и более разрывов на каждые 15 п. м выработки, горные удары не .проявляютс.

с. Выявлено, что горные удары в форме динамического разрыва б ковых пород приурочены к пликативным мелкоамплитудным ¡нарушениям типа мелких складок пород почвы или крбвли. В этих зонах в выраб ках установлены очаги повышенной напряженности массива тектониче кого происхождения. Наличие таких зон следует считать прогностич ким признаком удароопасности боковых пород.

3. Динамические разрывы пород почвы в подготовительных вырабо ках могут возникать на глубине порядка 900'м / более в зонах вли ния пликативных нарушений в виде мелких складок при наличии в пл те весьма прочного (более 40 МПа) мощного породлого пропластка ( лее 20 % от вынимаемой мощности), придающего обнажению пласта бс шую прочность и устойчивость. В этих условиях на порода почвы, и пытывающие повышенные тектонические напряжения, непосредственно краем пласта передается сосредоточенная нагрузка, вызывающая по? ление в породах почвы касательных напряжений и, как результат, ¡> разрыв в динамической форме.

N

4. Установлено, что интенсивные колебания земной поверхности, иблюдающиеся в Шахтинском районе Восточного Донбасса, вызываются юзапным хрупким разрушением отдельных прочных слоев песчаников зарабатываемой толщи пород в сложных горнотехнических условиях, зторые следует считать одной из форм проявления горных ударов, но

з представляющих серьезной опасности как для сооружений на поверх-зсти, так и действующих подземных выработок.

5. Разработан, научно обоснован и опробован на шахте способ придания в неудароопасное состояние^боковых пород путем проведения

з специальной схеме камуфлетного взрывания почвы пласта в зонах злких складок (мульд).

6. Установлено, что на шахтах АО 'Туковуголь" в пределах сущест-пощих в настоящее время шахтных полей опасности возникновения*горле ударов не существует. Это позволило рекомендовать вести горные 1боты на шахтах без прогноза степени удг.роопасности участков плас-)в и профилактики горных ударов, но при условии постоянного конт->ля по предложенным критериям за изменениями горно-геологических ;ловий разработки пластов работниками шахтной геологии. Предложен-)е автором совершенствование организации указанных работ на шахтах »зволяет получить годовой экономический эффект в размере 360 млн.р.

7. На участках пласта протяженностью около 15 м в пределах зон [ияния мел ко амплитудных тектонических разрывов образование очагов |рных ударов исключается. Эти зоны отличаются неустойчивостью не-юредственной кровли и склонностью пород к обрушению, что предоп-¡деляет необходимость применения мер по их предотвращению путем сличения плотности кропи в подготовительных выработках и разворо-. линии очистного забоя при подходе к нарушению.

8. Одним из важных направлений дальнейших исследований должно ¡ть совершенствование существующих и изыскание новых надежных и ератавных способов прогноза мелкоамплитудных тектонических нару-ний на участках, намеченных к очистной выемке пластов.

Результаты диссертационной работы внедрены на шахтах АО "Ростов-оль" и АО "Гуковуголь".

Основные положения диссертации опубликованы" в следующих работах.

1. Дьяконов Ю.Я., Посыльный С.И., Бондарев М.П. 0 связи струк-фкых преобразований в угле с геологическими структурами // Гор-зе давление, горные удары и сдвижение массива: Сб.научн.тр. -Ш'М. - СПб.: 1994, с.161-165.

2. Посыльный С.И., Монахов В.Н. Опыт ведения очистных работ в токных горнотехнических условиях на антрацитовом удароопаснсм таете// Горное давление, горные удары и сдвижение массива: Сб.

1,учи.тр. - ВНШИ. - СПб.: 1994, с. 182-184.

3. Дьяконов Ю.Я., Посыльный С.И., Бондарев М.П. Оценка геодинамической обстановки в пласте i" в пределах Аютинского шахтного поля// Горное давление, горные удары и сдвижение массива: Сб.научн. тр. - ВНИШ. - СПб': 1994, с.166-168.

4. Посыльный С.И. Динамические формы разрушения боковых пород удароопасного пласта i" в вьфаботках шахты "Аютинская"// Горное давление, горные удары и сдвижение массива: Сб.научн.тр. - ВНИМИ. - СПб: 1994, с.91.

5. Монахов В.Н., Андрианов О.Ю., Посыльный С.И. Влияние прочных породных прослойков на степень удароопасности антрацитовых пластов // Рефераты докладов на Международном симпозиуме по горным ударам и внезапным выбросам в шахтах 5-9 июня 1994 г., СПб, с.14.

6. A.c. № I809III (СССР). Способ приведения горных выработок в неудароопасное состояние / Б.Н.Яворский, Я.А.Бич, С.И.Посыльный и др. Заявл. 07.05.91. Опубл. в БИ 1993, № 14.

7. Орешкин А.Н., Фердман М.И., Леонов A.A., Посыльный С.И. Угольное предприятие в новых условиях хозяйствования. - М., ЦНИЭИ-уголь, 1991. - 156 с.

Печат. цех ВНИШ. Зак. 5. Тираж 100.