автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Разработка ... метода оценки ударо- и выбро.. увлажненных зон при подземной разработке угольных пластов

РГО од

На правах рукописи НАЕАТНЖ08 ЮРИЙ ПАВЛОВИЧ

2 2 Май 1SS5

ГЦПП*РПТ«/ А Г\ цгтлтт» Г»ТТГ»Т?ТГТГ

ГМОГМОихЛА Ui U М^ХЦЦМ ОЦ£П1\П

УДаРО- й ВУЕРО , HCT. 'I УВЛАЖНЕННЫХ

ЗГЯ1 Г11Ч/ ТТПТПЛГТЖП ,f..r Г - ТТЛ-* Т1Г)7ТТТТТ1У

ип ixrrt иидоЬтп-)« г,... f. ' г • илЬпол ПЛАСТОВ

Специальность - 05.26.01 "Техника безопасности и противопожарная техника (промышленность)"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

А ППС

и ^

Работа выполнена з Кузбасском государственном техническом у! верситете.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Дырдин В.В.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Егоров П.В.

кандидат технических наук Розанцев Е.С.

Ведущее предприятие - АООТ "Северокузбассуголь"

Защита состоится ¿¿/€>//4^ 1995 г. в & час. на заседании специализированного совета К 135.02.01 при Восточном г учно-исследовательском институте по безопасности работ в торг промышленности (ВостНИИ) по адресу: 650002, г.Кемерово, Институч кая, 2а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВостНИИ.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербе печатью, просим направлять в адрес совета.

Автореферат рЗЗОСЛ2Я ^& 1395 г.

Ученый секретарь специализированного совета

Ли Хи Ун

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Увеличение добычи угля возможно только ка основе повышения производительности труда, улучшения условий труда и техники безопасности.

В связи с переходом горных работ на все более глубокие горизонты возрастает опасность динамических и газодинамических явлений, а многие угольные пласты переводятся из категории угрожаемых по данным явлениям в категорию опасных. Горные удары и внезапные выбросы угля и газа при подземной отработке угольных пластов отрицательно влияют на техника-экономические показатели работы шахт, способствуют повышении уровня производственного травматизма в наиболее тяжелых формах.

В настоящее время разработаны достаточно надежные способы ' текущего прогноза динамических и газодинамических явлении на основе выхода буровой мелочи и начальной скорости газовыделения.

Наиболее эффективным способом предотвращения горных ударов и внезапных выбросов угля и газа является увлажнение привабойных и краевых зон угольных пластов. Ко на обработанных водой участках методы прогноза на основе выхода буровой мелочи практически не работают.

Поэтому на ряде шахт необоснованно отказываются от увлажнения как способа снижения ударо- и вкбросоопасности.

В этой связи задача разработки метода оценки ударо- и выбросо-опасности увлажненных зон угольных пластов, обеспечивающего повышение эффективности защитных мероприятий и безопасности горных работ при подземной разработке угольных месторождений является актуальной.

Цель диссертационной работы состоит в разработке оперативного метода оценки ударо- выбросоопасности увлажненных призабойных и краевых зон угольных пластов при подземной разработке.

Основная идея работы заключается в использовании зависимости удельного электросопротивления каменных углей от коэффициента во-донасыщения и влажности для оценки эффективности увлажнения и определения ударо- и выбросоопасности отдельных зон угольных пластов.

Задачи исследований:

- аналитически установить связь удельного электросопротивления каменных углей с параметрами водонасыщения и механического деформирования;

- провести экспериментальные исследования по оценке эффективности увлажнения ударо- и выбросоопасных пластов;

- разработать оперативный метод оценки ударо- и выбросоопас-ности увлажненных зон угольных пластов;

- провести опытно-промышленную проверку метода и его внедрение з практику подземной разработки ударо- и выбросоопасных угольных пластов в условиях месторождений Кузбасса.

Методы и объекты исследований: для решения поставленных задач использовался комплексный метод, включивший проведение лабораторных и шахтных экспериментов, разработку и построение аналитических моделей и анализ корреляционных связей.

Основными объектами исследований явились каменные угли и пласты Анжерского месторождения Кузбасса.

Научные положения, выносиыые на защиту:

1. Удельное электросопротивление горной породы с влажностью связано нелинейной зависимостью, характер которой зависит от величин удельного электросопротивления минерального скелета и поровой влаги, расстояния между поровыми каналами и общей пористости.

£. Методика оценки качества увлажнения краевых зон угольных пластов, отличающаяся возможностью оперативного определения величины и характера распределения влаги в увлажняемой зоне массива.

3. Распределение влаги в прочных углях вокруг увлажняющей скважины в ближней зоне происходит по магистральным трещинам, а в дальней зоне - по сети более мелких трешда, в слабых углях увлажнение идет медленнее, ко более равномерно.

4. Критическое значение влажности, отвечающее безопасному состоянию угольного пласта, может быть определено из условия передачи порами гидростатического давления с использованием соотношения сорбциашгого и фильтрующего объемов порового пространства.

Научная новизна работы заключается в установлении связи электрических параметров краевых зон угольных пластов с величиной и характером распределения влаги.

При этом получены следующие новые результаты:

- разработана аналитическая модель, позволяющая рассчитать удельное электросопротивление горной породы при изменении влажности, коэффициента водонасыщения и при механическом деформировании;

- разработана методика оценки эффективности увлажнения краевых зон угольных пластов, позволяюшдя определить величину и характер распределения влаги в массиве;

- получены уравнения связи удельного эффективного сопротивления У'ДЗрО- И БЫбриСОиПаСКЬХ УГОЛЬНЫХ ПЛоСТОБ С БЛалКОСТЫО;

- установлены особенности распределения влаги вокруг увлажняющей скважины в крепких и слабых углях;

- получены аналитические соотношения, позволяющие определить КрКТКнсСгСКе значения ЗЛЗЖНОСТй, ОхВечадйцйЭ иЭЗОПоСКиму состоянию

" ударо- и выбросоопасных угольных пластов.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в работе, базируется на,обширном экспериментальном материале, полученном в шахтных условиях, адекватности разработак-- ных аналитических моделей результатам лабораторных и шахтных исследований, на практическом использовании разработанной методики для контроля ударо- и выбросоопасности увлажненных зон угольных пластов.

Научное значение работы состоит в установлении закономерностей — - влияния водонасыщения на электрические параметры краевых зон угольных пластов, расширяющих и углубляющих -представления о механизмах увлажнения ударо- и выбросоопасных угольных пластов.

Практическая ценность работы заключается в разработке опера— тивного метода оценки ударо- и выбросоопасности увлажненных приза— бойных и краевых зон угольных пластов при подземной разработке, позволяющего повысить эффективность защитных мероприятий и безопасность горных работ.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Основные положения диссертационной работы переданы БостНИИ для разработки "Временного •■ руководства по прогнозу выбросоопасности пластов и контролю эффективности мер борьбы с горными ударами и внезапными выбросами угля • - и газа".

АпришЦНЯ ptiuOiM. GCKOHKbS ииЛОлепНЯ ДйССсрТоЦКОККОй pSuüia докладывались на научных конференциях Кузбасского политехническогс института (г. Кемерово, 1992-1994 гг.), на кафедре ШЛИ КузГТУ, на научно-технических советах шахт "Анжерская" и "Судженская", на научном семинаре ВостНИИ.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка литературы из 53 наименовании, содержит страниц машинописного текста, 40 рисунков, 10 таблиц, 1 приложение

Диссертация отражает результаты исследований, выполненных автором в период 1989-1993 гг. в Кузбасском политехническом институте в соответствии с планами НИР института по постановлению ГКНТ СССР N 56 от 03.03.76 г., в рамках целевой комплексной программы ОЦ 003 ГКНТ СССР (Зтап "Разработать, создать и внедрить средства контроля за состоянием массива", приказ Министра угольной промышленности СССР от 15.02.81 г.).

Автор выражает глубокую благодарность работникам шахт "Анжерс-кая" и "Судженская" за помощь в проведении шахтных исследований. Автор признателен В.И. Мурашову, B.C. Зыкову, В.А. Рудакову за творческое обсуждение основных результатов работы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Проведение горных выработок при подземной разработке угольных пластов приводит к перераспределению напряженного состояния массива горных пород непосредственно в их окрестности и возникновению зон высокой концентрации напряжении вблизи контура самих выработок. В ряде случаев при определенном сочетании горно-геологических и горнотехнических факторов происходят горные удары и обрушения кровли, развязываются внезапные выбросы угля и газа, нарушающие нормальный ход технологического процесса и представляющие значительную опасность для жизни горнорабочих.

При этом горные удары и внезапные выбросы угля и газа носят характер катастроф, характеризующихся большими объемами разрушений горных выработок, призабойных машин и механизмов, выделением значительного количества газа, а также повышенным травматизмом горнорабочих, в т.ч. и смертельным.

Проблема борьбы с горными ударами и внезапными выбросами угля и газа является одной из сложнейших проблем горного дела, позтому за всю историю ее существования было предложено большое количество различных гипотез, взглядов и т.д. на механизм их формирования. Исследованию данной проблемы посвящены труды известных ученых: С.Г. Авершина, Я.Э. Некрасовского, И.Я. Ярцева, A.A. Скочинского, U.M. Печука, В.В. Ходота, О.И. Чернова, П.В. Егорова, В.И. Мурашова, JLM. Петухова, п.м. Проскурякова, Б.Г. Тарасова, A.M. Лккько— ва, В.Н. Пузырена, А.Н. Зорина, С.А. Христиановяча, В.И. Борщ-Ком-панеица, А.Г. Константиновой, iM.C. Анцыферова, A.A. Борисова, Г.Д. Лидина, А.Э. Петросяна, E.G. Розанцева, B.C. ЯмщикЬва и др.

Факторами, способствующими возникновению ударо- и выбросоопас-ных ситуаций, являются ухудшающиеся с глубиной горно-геологические условия и интенсификация горных работ.

Стреляния, толчки, микроудары по своим признакам и проявлениям весьма сходны с предупредительными признаками внезапных выбросов угля и газа. При отработке угольных пластов в зоне дизъюнктивных нарушений наблюдались комбинированные газодинамические явления.

Некоторые шахтопласты являются одновременно опасными или угрожаемыми по горным ударам и внезапным выбросам угля и газа.

Исследования механизма данных явлений, а также разработка методов их прогноза и предотвращения являются б настоящее время актуальными как для Кузбасса, так и для других месторождений России. Это обусловлено тем, что на практике довольна трудно осуществить прогноз выбросоопасности пластов, основываясь на основных положениях теории, потому что невозможно оперативно определять давление газа в пласте и контролировать изменение прочностных свойств пласта по простиранию.

Основным принципом предотвращения горных ударов и внезапных выбросов угля и газа является разгрузка призабойной части пласта от повышенных напряжений, вызванных опорным давлением. Но впереди

забоя подготовительных выработок, где по статистике в Кузбассе наблюдается от 52 до 84X внезапных выбросов угля и газа, существенная концентрация напряжений в большинстве случаев отсутствует.

В настоящее время отсутствуют надежные и недорогие методы снижения опасности горных ударов и внезапных выбросов угля и газа, за исключением увлажнения. В то же время методы контроля эффективности защитных мероприятии весьма несовершенны, поэтому на ряде шахт необоснованно отказываются от увлажнения как способа снижения выб-росоопасности. Представляется перспективным оценивать выбросоопао-ность по величине влажности угля и скорости начального газовыделения из шпуров. Для этого необходимо разработать оперативный метод контроля параметров увлажнения угольного пласта.

Все методы контроля параметров увлажнения угольного пласта, основанные ка результатах решения СииТБсТСТЕуКцил звдач фильтрации жидкости в угольком пласте, сзяаывавщнх время, давление нагнетами и расход воды, могут являться ориентировочными при региональном увлажнении массива через длинные скважины вне зоны влияния опорного давления. В краевой зоне данные методы не могут применяться, т.к. не обеспечивают надежности достигнутых параметров увлажнения, а следовательно, и безопасность горных работ.

Контроль параметров увлажнения пласта в краевой зоне может быть осуществлен по величине удельного электросопротивления массива. Наряду с достоверностью, данный метод может быть достаточно оперативным по сравнению с традиционными методами.

Проведенный анализ состояния вопроса позволил сформулировать следующие задачи исследования:

- исследовать связь удельного электрического сопротивления каменных углей с параметрами водонасыщения и механического деформирования;

- провести экспериментальные исследования по оценке эффективности увлажнения ударо- и выбросоопасных пластов;

- разработать метод оценки ударо- и выбросоопасности увлажненных зон угольных пластов;

- провести опытно-промышленную проверку метода и его внедрение в практику подземной разработки ударо- и выбросоопасных угольных пластов в условиях месторождений Кузбасса.

Исследования зависимости удельного эффективного сопротивления каменных углей от влажности

Рассмотрена модель горной породы, представляющая собой куб сс стороной, равной единице, и имеющий по трем основным направлениям сквозные трещины - каналы, частично заполненные влагой. Удельное электросопротивление модели в определенном направлении можнс представить эквивалентной схемой, состоящей из минерального скеле-тз и порозых каналов, соединенных параллельно. С учетом расстояния между каналами и удельного электросопротивления одного канала, зависящего от удельного электросопротивления влаги, заполняющей канал, и коэффициента водонасыщения, удельное электросопротивление модели может быть представлена формулой:

р _ Рмин.ск 'Ал'бс , (1)

и К у р„цн.ск +Рбп '

где Р тин сх ~ УДельное электросопротивление минерального скелета; р^ - удельное электросопротивление влаги; Ь- - расстояние между каналами; Ку - коэффициент водонасыщения.

Каждый канал представляет собой проводник определенной длины и сечения, которые могут изменяться под действием внешней нагрузки. Тогда с учетом исходной пористости горной породы ее удельное электросопротивление при одноосном сжатии определяется выражением:

О — Р птск Реп' и Ртн.ск +Рвл &/е)2

А при объемном напряженном состоянии: л Рмин.ск

и ~/>щшК -т -ка+рв/1 ■/?; [К-(6Г/1(6г+ 63))] *

где ЕК - модуль упругости при одноосном и объемном напряженном состояниях, соответственно; /77 - пористость; - коэффи-

циент Пуассона.

Из формул (2) и (3) следует, что главные оси тензора удельного электросопротивления горной породы совпадают с главными осями тензора механических напряжений.

Результаты расчета по формуле (2) представлены на рис. 1.

ри 70~3, Ом а1

Ю

8

Ц

0.1 0.2 Рис. 1.

0.3 О А 0.5 0.6 0.1 0.8 КV

Зависимость удельного электросопротивления горной породы от коэффициента водонасьпцения при различной пористости

и /7=5 Ом.м у ел

Зависимость удельного электросопротивления горной породы от влажности при одноосном сжатии описывается выражением:

О в Ртнск-Рм'Ы 0-6,/ЕУ__

Ги Pmn.cn ' К Т 0-т) +рвл • А- (7 - 6,/Е) 2

где \ь!с - влажность на единицу сухого веса.

- 9 -

При объемном напряженном состоянии

л _ _РМЦЦ.СК

а ~рмтск -к7- Уе-г#-т)+/>„-/ъ[к-Сбг/КЪ+ё^)]*

Полученные зависимости удельного электросопротивления горной породы от коэффициента водонасыщения достаточно хорошо согласуются с результатами, полученными другими авторами в лабораторных условиях.

Наличие тесной функциональной связи между удельным электросопротивлением горной породы и влажностью составляет качественную основу для разработки оперативного метода контроля степени увлажнения массива угля по величине его удельного электросопротивления.

Удельное электросопротивление минерального скелета углей зкб-

^ У

рисоопасных пластов превышает 10 См.м, з при увлажнений не всегда достигают сквозной пропитки массива вокруг скважины, вследствие чего удельное электросопротивление остается очень высоким, что сильно влияет на ошибку измерений.

Установлено, что для получения относительной погрешности измерении в пределах, не прееышЗЮшИХ удвоенное значение приведенной погрешности измерительного прибора, удельное электросопротивление массива должно составлять порядка 50С0 Ом. м.

Для снижения удельного электросопротивления воды можно использовать МйСб, т.е. чистую воду заменить раствором поваренной соли. Необходимая концентрация НоСб может быть определена по известным соотношениям.

Экспериментальные исследования по оценке эффективности увлажнения на ударо- и вибросоопасных пластах

Задачей экспериментальных исследований являлось установление корреляционной связи между удельным электросопротивлением конкретного пласта и влажностью и особенностей увлажнения ударо- и выб-

росоопасных пластов. Исследования проведены на пластах Коксовый у Петровский в условиях шахты "Судженская", а также на пластах Десятый и Андреевский в условиях шахты "Анжерская" Анжерского месторождения.

Угольные пласты Десятый и Андреевский шахты "Анжерская" с глубины .530 м отнесены к опасным по внезапным выбросам угля и газа. Пласт Петровский переведен б категории опасных по горным ударам с глубины 540 м, ас глубины 530 м отнесен к угрожаемым по внезапный выбросам угля и газа. Пласт Коксовый переведен в категорию угрожаемых по внезапным выбросам угля и газа с глубины 530 м, а в опасные по горным ударам - с глубины 400 м.

Разработана методика исследования электрических сеойств угольных пластов и их связи с влажностью. Определены приборы и схемь измерений.

Установлено, что для измерения удельного электросопротивления можно использовать как двуэлектродную, так и четырехэлектроднук схемы. По сравнению с двузлектродной схемой (одна скважина) четы-рехэлектродная отличается большей трудоемкостью (две скважины и два шпура) и меньшей детальностью измерений.

Измерения проводились приборами ИС-3 и ЦИИАС КП-3, которые разработаны и изготовлены в КузГТУ и имеют искробезопасное исполнение.

На рис. 2 представлена коррреляционная зависимость удельногс электросопротивления пласта Коксового от влажности. Аналогичные зависимости получены и для других пластов.

Полученные зависимости качественно хорошо согласуются с результатами аналитического моделирования удельного электросопротивления углей. ■

По величине удельного электросопротивления были изучены особенности распределения влаги вокруг увлажняющей скважины. Установлено, что в крепких углях распространение влаги осуществляется пс магистральным трещинам, которые образуются вновь или раскрываются естественные под действием сил давления жидкости. На углях слабых, с перемятой структурой увлажнение идет медленнее, но более равномерно. Зоны аффективного увлажнения рассчитаны по известной методике и сравнены с фактическими в различных условиях.

р, кОм м

100 80 60 МО 20

1

\

\ Р~1 ■0.351 Омм

О 2.4 6 8 Ю VI,%

Рис. 2. Зависимость УЭС пл. Коксового от влажности (щ. "Анжерская")

1оКле ПОЛУчбКО, ЧТО ГроКйЦЫ УБЛолпсККыл Зии Б МоССиос мОГу'Т

быть установлены по распределению потенциала естественного электрического поля, что позволяет выявлять с большей детальностью расположение в массиве плохо увлажненных зон и проводить дополнительные мероприятия по их увлажнению.

разработка метода оценки ударо- и выбросоопасности увлажненных аон угольных пластов

Необходимо установить значение критической влажности, характерной для каждого угольного пласта, при которой он может считаться неопасным по горным ударам и внезапным выбросам угля и газа.

Вследствие особенностей структуры выбросоопасных и удароопас-ных пластов, заключающихся в соотношении фильтрующего и сорбцион-ного объемов порового пространства, минимальное значение влажное« выбросоопасных пластов, для которых характерно преобладание фильтрующих пор, отвечающее безопасному состоянию, можно определить пс следующей формуле:

" 0-то)-Гя

где - структурный показатель, определяемый в лаборатор-

ных условиях по известной методике; П10- пористость угля; ~ удельный вес воды и угля, соответственно.

Для каменных углей удароопасных пластов характерно превышение сорбционного объема порового пространства над фильтрующим, поэтому

минимальная влажность для них определяется по формуле:

\

у>= 0.8 т0 'Омг'Гв *р 0-то) Ъ

Согласно критериальным условиям, установленным ВНИМИ, для пластов, угрожаемых по горным ударам, структурный показатель &мг для марок угля от Д до Т составляет » 0,5-0,6. Для неопасных

пластов & — 0,85, а для пластов, опасных или угрожаемых по внезап ным выбросам угля и газа, Ь — 0,4-0,5.

По формуле (5) были рассчитаны критические значения влажности по пачкам пласта Петровского. Получено, что для верхней пачки V/кр = 3,17., для средней №яр = 4,4%, для нижней - 2,61. Для сравнения приведем, что максимальная гигроскопическая влажность для этих пачек составляет 1,9, 2,2, и 1,8X соответственно. Из результатов практических наблюдений, проведенных нами, следует, что уровень естественной влажности угля данного пласта находится в пределах (1,2-1,6)%, т.е. ниже даже, чем Мтг а коэффициент естественного водонасыщения не превышает 0,3.

Для пласта Коксового критические значения влажности составляют 1,2, "0,9 и 1,77. для верхней, средней и нижней пачек, что значительно ниже уровня естественной влажности. Но значения V/л-р для тех же пачек равны 4,8, 5,2 и 4,3%, а £ - 0,4, что характерно для выбросоопасных пластов, т.к. в структуре угля пласта Коксового преобладают фильтрующие поры.

В случаях, когда пласт опасен по горным ударам и внезапным выбросам угля и газа, из двух значений V/ \р .. \л/Цр > Для обеспечения безопасного состояния выбирают большее значение.

Следовательно, для пласта Коксового необходимо принять

У - у' .

у лр т кр '

Контроль эффективности увлажнения как способа предотвращения внезапных выбросов угля и газа необходимо проводить в два этапа. На первом этапе поинтервально измеряют по методике ВостНИИ скорость начального газовыделения, а на'втором оценивают влажность угля. По результатам измерений рассчитывают комплексный показатель выбросоопасности:

*(8)

"кр

где С - начальная скорость газовыделения, /I /м.мин., IV- влажность, X.

Зона пласта считается выбросоопасной, если показатель Я ^ 1, но только в случае, когда оба сомножителя, входящие в (8), одновременно положительны. Если оба сомножителя одновременно отрицательны, то зона считается невыбросоопасной.

Выражение (а) позволяет разграничить зоны на опасные и опасные по внезапным выбросам б координатах У (рис. 3):

мкр -V/

Влажность

Рис. 3. Номограмма для разграничения опасных и не

опасных зон по внезапным выбросам угля и газа

,цля сценки удароопаскости увлажненных sok ks контролируем участке бурят скважину, в которой определяют распределение yflej ного электросопротивления двух- или четырехэлектродным методе Полученные значения удельного электросопротивления сравниваю! критическим, соответствующим критической влажности, величину коз poro находят по соответствующему графику связи удельного электс

сопротивления с еляяскостьк).

В качестве критической влажности берут I*1 Кр , если пласт опасный по горным ударам и угрожаемый по внезапным выбросам угля и газа. Если пласт опасен только по горным ударам, то о известной долей перестраховки критическую влажность необходимо выбирать по соотношению, отвечающему условию передачи порами гидростатического давления:

у " = 0-8-ГПо^в ' & мг кр 0-т.)-Гз ' сю)

Тогда условием опасности увлажненной зоны по горным ударам яв-.ляется соотношение:

Р^Ркр > С1«

где Р > Р кр ~ измеренное удельное электросопротивление и критическое, соответственно.

Экспериментальная проверка метода оценки ударо- и выбросоопасности увлажненных аон угольных пластов

Оценка выбросоопасности и удароопасности краевых зон угольных пластов до увлажнения осуществлялась по методикам ВостНИИ и ВНИМИ, соответственно.

Для проверки правильности заключения о степени опасности горной выработки по горным ударам также проводились измерения импульсного электромагнитного излучения с помощью прибора "Волна-2". Измерения проводились группами прогноза шахт по методике ВНИМИ.

Всего проведено более 60 совместных определений в опасных и неопасных условиях.

Экспериментальная проверка разработанного метода оценки выбросоопасности увлажненных призабойных зон угольных пластов показала

его работоспособность, возможность адекватно отражать фактическу опасность выработки по внезапным выбросам угля и газа, а также л горным ударам.

Разработанный метод обеспечивает необходимую детальность .оперативность измерений, что положительно влияет на использовани одних и тех же скважин. Метод также позволяет выбрать способ гид рообработки и оптимальные параметры процесса нагнетания воды пласт.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена актуальная задача, направлен нал на роЗраиОТКу оперативного метода оценки ударо- и выбросоопас ности увлажненных зон угольных пластов, обеспечивающего повышени эффективности защитных мероприятий и безопасности горных пород пр подземной разработке угольных месторождений.

Основные научные результаты, выводы и технические решения, по лученные при выполнении исследований, заключаются в следующем:

1. Разработана аналитическая модель удельного эффективное сопротивления горной породы, позволяющая рассчитать его величин при изменении влажности, коэффициента водонасыщения и механически деформировании.

2. Проверка основных закономерностей, установленных с помощы разработанной модели показала их удовлетворительную сходимость < результатами лабораторных исследований.

3. Разработана методика оценки степени увлажнения краевых зоз угольных пластов, отличающаяся от известных тем, что эффективности увлажнения оценивается по величине удельного эффективного сопротивления угольного пласта.

4. Получены уравнения корреляционной связи удельного эффективного сопротивления ударе- и выбросоопасных угольных пластов с влажностью.

5. Установлены особенности распределения воды вокруг увлажняющей скважины, заключающиеся в том, что в прочных углях распространение влаги в ближней зоне осуществляется по магистральным трещи-

нам, которые в дальней зоне заменяются сетью более мелких тренда. На слабых углях, характеризующихся перемятой структурой, увлажнение идет медленнее, но более равномерно.

6. Установлено, что характер распределения влаги в массиве может быть определен по распределению потенциала ЕСЭП. Это позволяет выявлять в массиве плохо увлажненные зоны и, при необходимости, проводить их доувлажнение.

7. Получены аналитические соотношения, позволяющие определять критические значения влажности, отвечающие безопасному состоянию угольного пласта, исходя из условия передачи порами гидростатического давления и соотношения сорбционного и фильтрующего объемов порового пространства.

8. Разработана номограмма для разграничения выбросоопасных и невыбросоопасных зон на увлажненных участках угольных пластов б зависимости от величины начальной скорости газовцделения и влажности.

9. Разработано условие разграничения зон опасных и неопасных по горным ударам на увлажненных участках в зависимости от соотношения измеренных и критического значений УЭС массива.

10. Разработанный метод оценки ударо- и выбросоопасности увлажненных зон угольных пластов прошел опытно-промышленную проверку в условиях шахт Анжерского месторождения. Результаты проверки показали адекватность оценок, полученных разработанным методом по фактам реальной опасности, установленным другими методами и визуальными наблюдениями в процессе торных работ.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Набатников Ю.П. Увлажнение угольных пластов как метод борьбы с газодинамическими явлениями// Совершенствование технологических процессов при подземной разработке месторождений: Сб.науч.тр.

- Кемерово: изд-е Кузбасского политехнического института, 1992 г.

- С. 67-73.

2. Дырдин В.В., Красильников Б.В., Набатников Ю.П. К вопросу оценки эффективности профилактического увлажнения ударо- и выбросоопасных угольных пластов// Научно-технические проблемы подземной

разработки месторождении: Сб.науч.тр. - Кемерово: изд-е Кузбас.пс литехн.ин-та, 1931. - С. 108-115.

3. Дырдин В.В., Ильиных A.A., Набатников Ю.П., Красидьникс

участках угольных пластов// Совершенствование технологических прс цессов при подземной разработке месторождений: Сб. науч. тр. - Ке мерово: изд-е Кузбас.политехи, ин-та, 1992. - С. 133-140.

4. Дырдин В.В., Набатников Ю.П., Красильников Б.В. Контрой эффективности увлажнения угольных пластов// Вопросы безопасносз при разработке угольных месторождений Кузбасса: Сб.научн.тр. Кб мерово: изд-е асс. "Кузбассуглетехнология", 1991. - N 4. - С 39-48.

5. Дырдин В. В., Набатников Ю.П., Корчуганов В.П. Методик оценки эффективности увлажнения ударо- и выбросоопасных пластс электрическим мегодом//Инф. листок N 100-94, сер. Р 52.13.35. Кемерово, ЦНТИ. - 1994 г.

6. Дырдин В.В., Корчуганов В.П., Ильиных A.A., Набатников Ю.П Математическое моделирование зависимости удельного злектрическог сопротивления горных пород ог влажности// Геомеханические основ подземной разработки полезных ископаемых: Сб. научн. тр. - Кемеро во: Изд-е Кузбас.гос.техн.ун-та, 1993. - С. 10-19.

7. К вопросу изыскания методов контроля ударо- и выбросоопас ности на увлажненных участках угольных пластов /Дырдин В.В., Гада нин A.S5., Набатников Ю.П. и др.//Геомехаиические основы разработк полезных ископаемых: Сб. научн.тр.- Кемерово: Изд-е Куз бас.гос.техн.ун-та, 1993. - С. 25-34.

8. Дырдин В.В., Корчуганов В.П., Ильиных A.A., Набатников Ю.П Повышение эффективности контроля качества увлажнения на выбросоо пасных пластах//Геомеханические основы подземной разработки полез ных ископаемых: Сб.науч.тр. - Кемерово: Изд-е Куз бас.гос.техн.ун-та, 1993. - С. 105-110.

9. Дырдин В.В., Набатников Ю.П., Корчуганов В.П. Оценка ударо и выбросоопасности увлажненных зон при подземной разработке уголь ных пластов//Изв. вузов. Горный журнал, 1995. - N 2.