автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.01, диссертация на тему:Разработка методики прогноза удароопасности угольных месторождений на базе геодинамического районирования

Министерство пауки, высшей школы и технической политики Российской Федерации

Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт

На правах рукописи

ДЖАНГИЕВ Азим Ибрагимович

УДК 622.831.32:551.243.5

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОГНОЗА УДАРООПАСНОСТИ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НА БАЗЕ ГЕОДИНАМИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ

Специальность 05.15.01 —«Маркшейдерия»

Специальность 05.15.11 —«Физические процессы горного производства»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени V

кандидата технических наук

Москва 1992

Работа выполнена в Ташкентском ордена Дружбы народов государственном техническом университете имени Абу Райхана Беруин.

Научный руководитель

член-кор. АН Узбекистана, докт. техн. паук, проф. РАХИМОВ В. Р.

Официальные оппоненты: ' ' докт. техн. наук, проф. ИОФ.ИС М. А., ■канд. техн. наук, доц. АФАНАСЕНКО Г. В. "

Ведущая организация — институт физики и .механики горных пород АН Кыргызстана.

Защита диссертации состоится « » 1992 г.

//' ^

в /. . час. на заседании специализированного совета К-053.12.05 Московского ордена Трудового Красного Знамени горного института по адресу: 117935, ГОП-1, Москва, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан « » . 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета

докт. техн. наук, проф. КРЮКОВ Г. М.

ОНЦЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

__ций

Актуальность работы. Улучшение показателей работы предприя-

тий в условиях развернувшейся экономической реформы приобретает первостепенное значение. Развитие горнодобывающей промышленности в Средней Азии сопровождается осложнением горно-геологических условий эксплуатации месторождений, что создает ряд проблем, связанных с обеспечением эф|юктивности разработки и безопасности ведения горных работ. Они могут быть успешно решены при комплексном учете природных факторов, формирующих геомеханическое состояние массива горных пород. Большое значение имеет изучение напряженного состояния породного массива до начала разработки на стадиях проектирования и строительства горнодобывающих предприятий,' так как в этом случае можно достигнуть максимального эффекта по обеспечению безопасного ведения горных работ и улучшению условий поддержания горных выработок на длительный срок.

Среднеазиатский регион расположен в зоне сейсмотектонически активных процессов. Взаимодействие крупных структур на уровне микроячит, перемещение блоков внутри их создают такие поля тектонических напряжений, которые в сочетании с другими геомеханическими процессами приводит к возникновению горных ударов в очистных и подготовительных выработках. Поэтому изучение особенностей напряжен!ющм.с.т^шг породного массива в регионе и разработка ыегодики^од^оопасности угольных месгоровдений ка базе геодинамического районирования в условиях Средней Азии является актуальной задачей.,

Диссертационная работа выполнена по шхану научно-исследовательских работ Ташкентского политехнического института по темам: й гоо.рег. 01.87.0001176; JS гоо.'рег. 01.87.0001177; В гос.per. 01.89.0062435.

Делью работы является установление закономерности формирования полей напряжений в породном кассгча угольных месторождений Средней Азии для прогноза ях удароопасности, позволяющей повысить безопасность ведения горных работ и увеличить срок безремонтной эксплуатации выработок.

Идая шботн заключается в использовании для прогноза удароопасности угольных местороадениЁ результатов геодинамических исследований и величин напряжений, возникающих в массиве пород

- I -

вследствие взг'шодайствия блочных структур.

Научные положения, -разработанные соискателем, и их новизна.

1. Разработана методика выделения; блоков разных рангов в горно-складчатых областях, отличающаяся использованием картографического метода на крупномасштабных картах и данных маркшейдерских съемок. По разработанной методике впервые выявлены блочные структуры угольных мзсторовдений Средней Азии.

2. Установлены закономерности формирования полей напряжений, возникающих в породном массиве, учитывающие взаимодействие блоков и тектонические процессы региона, обусловленные взаимовлиянием соседних мшфошшт.

3. Разработаны принципы прогноза удароопасности участков угольных месторождений в горно-складчатых районах, новизна которых заключается в определении и учете кинематики блоков и расчете параметров полей напряжений в неподработанном породном массиве с учетом ориентировки и величины первичных региональных напряжений.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются сходностью результатов выделения границ блоков картографическим методом с геолого-маркшайдерскши данными шахт с погрешностью до 25%, расчетных величин напряжений с результатами натурных измерений с погрешностью 20-25%, практическими результатами прогнозирования зон нарущешости и направления действия напряжений в массиве горных пород на Щурабскоы месторождении, представительным объемом (обследованы 64 км горных выработок) шахтных исследований проявления горного давления, результатами наблюдений за состоянием крепи в подготовительных ы капитальных горгах выработках.

Значение работы для науки состоит в установлении влияния аакономерностей региональных тектонических процессов на формирование полей напряжений в породном массиве, позволяющих развить методы маркшейдерского обесп- чения безопасного ведения горных работ.

Практическое значение работы состоит в разработке методики прогноза удароопасности о учетом геодинамики месторождений. Применение разработанной методики позволяет повысить надежность и эффективность маркшейдерского обеспечения безопасного ведения горных работ.

Реализапия работы. Основные выводи и рекомендации работы вошли в "Методику по определению удароопасных участков утолышх месторождений Средней Аз^и" и методику определения зон нарушенное ти массива на основе изучения блочной структуры района местородцотш. Разработана и принята к внедрению ГО "Средазуголь" конструкция, крени, ■ работающая в условиях косонаправленной в пространстве нагрузки от тектонических напряжений с расчетным годовым экономическим эффектом 171.864 тыс.рублей при долевом участии автора 50$.

Апьобаипл работы. Основные положения диссертации доложены: на научно-практических конференциях профессором преподавательского состаш ТашПИ (г.Ташкент, 1985-1988 гг); на научно-техническом Совете ПО "Средазуголь" (г.Ташкент, 1987 г., 1989 г.); на республиканских конференциях молодых ученнх и специалистов (г.Члм-ган, 1988 г., 1939 г.); на Всесоюзном семинаре по геодинамике месторождений (г. Кемерово, 1988 г.); на Всесоюзном семинара по ..з-мерению напряжений в массива горных пород (г. Новосибирск, 1990 г.); на кафедре маркшейдерского дела и геодезии МГД (г. Москва, 1991 г.); на Ш Всесоюзном семинара "Проблемы разработки полезных ископаемых в условиях высокогорья" (г. Бишкек, 1991 г.).

Публикрчщ. по теме диссертации опубликовано 8 работ и получено одно авторское сзвдетельство.

Объем диссертант: Диссертация се поит иь введения, пяти глав, заключения и прилояений и включает в себя 158. стр. машинописного текста, 6 таблиц, 39 рис., список догературы из 116 наименований, 4 приложения, на И листах^

Автор,выражает искреннюю признательность члену-корреспонденту АН УзССР, профессору, докг.техн.наук В. Р.Рахимову за научно-методическую помощь, оказанную на всех этапах выполнения работы, канд.тохн.наук А.Д.Мэликулову, а также работникам ГО "Средазуголь" и шахты "Щурабская" за полезные советы.

ОСНОВШЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассматривается состояние изученности вопроса. Анализ научных работ по геодалакике Зелии показывает, что смещения земной коры в вертикальной и горизонтальной плоскостях неодинаковы в разных геологических областях. Г1о данным А.В.Пейпо скорость горизонтального движения составляет 1-13 см в год, а вертикального 5-10 см за тысячу лет. Горизонтальные двикенпя на

- 3 -

земкой поверхности проявляются почти в тысячу раз интенсивнее, чем вертикальные. Среднеазиатский регион является сейсмотектонически активной геологической областью, где современные движения земной коры отчетливо проявляются и их можно обнаружить по рельефу.

Основные концепции глобальной тектоники плит в современном виде представлены в трудах советских и зарубежных ученых: Артш-кова Е.В., Айзекса А., Болта Б., Гзовского М.В., Зоненшайна Л.П., Кузьмина М.И"., Ыоралова В.М., Пишона J!., Сорохтина Л.А., Теркота Д., Шуберта Ц.К., ШсДцегера А. и др. Согласно концепции количество кестких плит составляет около 20t которые, в свою очередь, делятся на одпдюшшты. Одна из нюс - Курашно-Ферганская, где сосредоточены все угольдаа месторождения Средней Азии, расположена в зоне столкновения ЕвраазмИской и Ивдо-АвотралийскоЙ шшт.

Для изучения найряаешю-двфорьшровашого состояния территории необходимо установить активные разлош, яграящив основную роль в создании тектонических полей тапряаений.

Изучению крупных тектошческих разломов и неотектошки в регионе посвящены труды Ахыадаанова М.А., Дуртмана B.C., Ибрагимова Р.Н., Николаева В.А., Цойво A.B., Резвой Д.П., Суворова

A.И., Якубова Д.Х., Ситдикова Б.Б. и др. По их мнению,сдвиговые смещения вдоль основных разрывных структур происходят л в настоящее вре-.л. Вместе с тем до сих лор на должном уровне недостаточное внимание уделялось влиянии геотектонических процессов па па-прякеьное состояние породного массива угольных месторождений в сейсмотектонически активных регионах.

В изучение нацряшнно-дь^ррарованного состояния шс а горных пород значительный вклад внесли советские ученые: В.В. Ржевский, H.A.Садовский, Е.И.Шемякин, И.А.Турчшшюв, В.Р.Рахимов, В.И.Борщ-Кошаниец, ШВ.Бакланов, Б.А.Картозия, И.Т. Айтматов, Н.К.Е^лин, А.А.Борисов, С.А.Батугш, И.М.Ватутина, Г.И.Гря-денко, П.В.Егоров, Г.Н.Кропоткин, М.В.Курленя, Г.А.Марков, Н.Г. Надирашвили, Г.Я.Новик, И.М.Пет^хов, Г.А.Соболев, Н.Г.Ялнмов,

B.С.Ямщиков и другие, а также зарубежные учение: Р.П.Епеквуд Н. Хает, Г.Ваннали, Т.Е.Чанддер и другие.

В трудах этих ученых разработана теоретическая и методическая основа экспериментальных методов с целью получения сведений о реальном распределении напряжений в массиве пород.

С появпением нового направления в горной науке - геодинаыи - 4 -

ки месторождений, которое развивается в нашей отране под руководством проф. И.М.Петухова и проф. И.М.Ватутиной, стало возможным определение тектонически напряденных зон а массиве горных пород о учетом блочных структур и их взаимодействия.

Метод геодгнамичэского районирования позволяет поупть сведения о напряженном состоянии массива горных пород.

Известно, что одной из сложных проблем при разработке месторождений являются горше удары. Механизм этого явления широко изучается (Петухов И.И., ВлохН.П., Ватутина И.М., Айтма.ов И.Т. и другие), установлена роль тектонических напряжений в проявлении горных ударов и их связь с тектоническими нарушениями.

В Среднеазиатском регмне часто наблнщаится сейсмические явления. Большинство из них происходят вдоль глубинных разломов, тем самым подтвервдая их "затучесть". Шесте с тел: до настоящего времени не разработаны методы, которые охватили бы пе эти задачи в комплексе, в-лючая изучение характера перемещения микроплит, наделение блоков всех рангов, выявление кшоматики блоков и на основе этого определение величины и направления действия региональных тектонических яолей напряжений в массиве пород и их роли в возникновении динамических явлений. -

Исходя из состояния изученности вопроса н направленности диссертации бшш поставлены и решены следующие основные задачи:

- анализ и обобщение материалов о сейсмотектонических процессах в Среднеазиатском регионе;

- геодвнамическиэ исследования и выделение блочной структуры региона;

- исследование кинематики выявленных блоков и установление закономерностей их двикеши;

- определенна расчетным путем полей напряжений участков массива; ■ ■ > ■ (• ■

- установление зон повышенных напряжений в массиве горных пород как потенциально удароопасных;

- разработка методики прогноза удароопасности угольных иес-тороэдешй с. учетом геодинамики региона;

- разработка практических рекомендаций для вахт по проектированию и ведении горних работ с учетом геодинамики месторождений.

Во второй главе4 приводится методика выделения блочных структур для условий горно-складчатых областей.

• 5 -

Исследование рельефа по топографическим картам на территории ряда угольных месторождений Средней Азии показало, что в горноскладчатых областях пргзнаки, до которым определяется наличие зон формирующегося разлома, встречаются на всех крупномасштабных картах (до 1:2000).

В процессе анализа совмещенного плеча поверхности и горных выработок в масштабе 1:?000 основанием для прогноза зоны формирующегося раздала слузат следующие наиболее часто встречающиеся признаки рельефа: конфигурация горизонталей, спрямленные участки реки по всей дшше предполагаемого нарушения, большая разница высотных отметок (70-90 м) по всей протяженности нарушения, овраги и обрывы с обеих сторон предполагаемого тектонического нарушения. Правильность принятых полокений подтверждена прч бурении скважин.

Выявление границ блоков основано на определении минимальной разницы высот, которая составляет одну десятую часть от разницы между максимальной и минимальное отметками.

Метод геодинамического районирования рассматривает общие подхода выявления блоков дая рудных и угольных месгороадоний, а для ее применения в условиях горно-складчатых областей потребовались дополнительные исследования. Границы микрошштн, внутри которых необходимо выделить блоки разных рангов, включает в себя ороген, меагорную впад-иу и шитфорьу. Обобщенный подход в рамках ивестногл метода для этих условий на представляется возь^з-нш, так как кавдая из этих областей развивается по своем зако- ■ нам. В платформе относительно спокойное движение, в шзгоршой впадине аде происходит отрицательные движения (опускания), а в горной части наблюдается интенсивное поднятие (рис. I).

Поэтому путем перебора множестю. вариантов пришли к выводу, что необходимо выполнить сопоставительный анализ данных шсотннх съемок в разное время им геолого-геоморфологическимы данными определить зоны интенсивных поднятий и опусканий или отсутствие таковых в пределах изучаемого региона. .

Критерием дая выделения таких зон в разных геологических областях является скорость современных движений \У :

дая платформы 0 ^ О'« 1,5 ш/год, если суммарная величина за 20 лет составит /г^ 10 мл;

дм .¿ежгорной впадины - 1,5 6 ^ 6 1,5 ш/год, если опускание за 15 лет составит более 30 мм;

- 6 -

Рис.-З-гЭ-. Обоснование к совершенствованию картографического метода

I - разрез земной коры; 2 - изолвшги оовромешшх

Гшюшы; 3 - геологические области: I - платформа, - впадина, IIIороген; 4 - аномально развивающиеся геологические области.

для орогеяа ым/год, если поднятие за 10 лет сос-

тавив 60 мм и более.

Виделенные зоны оконгуривают и принимают за отдельные условные блоки с абсолютными отметками в их пределах в зависимости от геологической области. При этом в качестве абсолютной отметки '. принимают: из платформы - максимальную отметку в пределах этой зоны; из впадины - отметку, находящуюся на границе впадшш и горной части; из орогена - шншашуэ отметку из оконтуренной зоны.

При определении .исковой высоты отметки условных блоков не принимают во внимание как аномальные величины, так как они носят кратковременный характер (по геологической шкале времени).. Знаки перемещения современных движений наиболее достоверно можно определить на границе зон активных двивений.

Границами зон аномально развивающихся геологических структур являются раздоьш. Следовательно, такой подход не противоречит общим принципам картографического метода ввделения блоков. Усовершенствование метода заключается в том, что определены дешифри-ровочнне признаки выделения блоков для горно-складчатых областей; предложены критерии для выделения блоков, абсолютные отметки которых позволяют исследовать разные геологические области,одновременно и достаточно достоверно определить (фоновую высоту в горно-складчатых районах. Все ото в конечном итоге приводит к расширению области применения картографического метода в сочетании с ыаршездарскдаи съемками при исследовании геодинамики место- . рождений.

На основе усовершенствованной методики впервые выявлены блоки разных рангов для угольных месторождений Средней Азии.

Сопоставительный анализ выявленных релъефообразуюцих разломов с имеющимися геологическими данными подтвердили достоверность разработанной методики.

Установлено, что с точки зрения динамических проявлений, Шурабское буроугольное месторождение находится в наиболэе неблагоприятный условиях.

В третьей главе приводится алгоритм, реализующий метод конечных элементов для таких условий., где предусмотрено автоматизированы». построение конечно-элементной модели участка горного массива в ввде совокупности треугольных элементов и формирование

- 8 -

ее общей матрицы жесткости на основе поочередной обработки но элементов, а узлов.

Математическая постанови задачи напряжошю-дефорлировшшого состояния (ВДС) массива горных пород включает принципы возможных перемещений, которые в общепринятых обозначениях имеют виц:

я I ь *

•где Р - гравитационные силы;

Я - поверхностные силы;

б _ внутрешшэ напряжения; ¿и и Н _ возможные перемещения и деформация соответственно.

Общая постановка задачи таннэ предусматривает определение граничных условий. Горизонтальные составляющие вектора смещения узловых точек на границах рассматриваемого учас -на приняты исходя из реальных геотектонических процессов з регионе. Напряженно-деформированное состояние массива в сейсмотектонически активных районах в основном зависит от горизонтальных усилий. Дня исследуемого Щурабского месторождения эти выводы подтвердились. Вертикальные составляющие смещения точек для этих условий существенную роль не играют и учитываются величиной Я .

Задача сводится к решению системы линейных алгебраических уравнений высокого. порядка вида:

мт чд

где [Н] - матрица жесткости системы;

{X} - вектор искомых перемещений;

- вектор амплитуд внешнего воздействия.

Достоверность численных решений, получаемых 1а основе разработанного алгоритма, я составленной программы, установлена путем решения тестовых задач и оопостазлеиия результатов, полученных методом конечных элементов, с данными натурных измерений методом разгрузки.

Исследования ВДС участков горного массива проводились для нескольких моделей, отображающих наиболее характерные варианты ото состояния: для массива однородного строения - с целью сопоставления и уточнения научных выводов других авторов, а также проверки составленной программы; для массива неоднородного строения и массива блочно-неоднородного стрсзния - с целью определения тектонически напряденных зон с учетом реальпюс геотектогдогеских ситуаций.

Анализ распределения напряжении в однородном массиве показывает закономерное изменение поля напряжений по краям массива. Почти симметричное распределение поля напряжений в массиве с одинаковыми физико-механическими свойствами пород и граничных условий свидетельствует о корректности составленной программы и строгости получаемых результатов.

В варианте неоднородного строения массива были учтена физико-механические свойства и площади распространения горных пород на исследуемом участке. При анализа распределения главных напряжений выявлено, что концентрация напряжений наблодается на границах перехода от слабых к крапкш палеозойским породам (рис. 2).

Локальные зоны высоких напряжений выделяются вдоль угольного пласта. Хотя уголь в пласте "В" имеет небольшую прочность на снятие £>• =5.-7 МПа, картина распредехэния напревший показывает на способность угля накапливать большое количество упругих энергий.

Анализ распределения касательный напряжений показал, что концентрации этих напряжений наблвдаются в зонах сближения мощного пласта с крепкой породой. Величины нащшкзний меняются в пределах % = 4,5+12,7 МПа.

Следудцим вариантом, который учитывает реальное состояние массива является е^о блочно-цеоднородное строение. Здесь подтвердились известные научные выводы о концентрации напряжений в местах пересечения разрывов. Анализ показывает, что ьисокие напряхе-лия концентрируются вдоль угольного пласта, величины напряжений изменяются в пределах 6 = ф+17,9.

Таким образом, из результатов доследований следует, что упругие свойства угля позволяют накапливать большие упругие энергии, а зоны концентрации напряжений находятся на границах перехода от слабых к крепким палеозойским породам.

В четвертой главе рассмотрены результаты исследований по выявлению главнейших характеристик основных тектонических разрывов, влияющих па геомэханаческое состояние угольных месторождений „ Средней Азии. Многие характеристики разрывов, их выделение определены и выполнены автором самостоятельно. Некоторые из них по координатам расположения на геологических и топографических картах нэ совсем совпадают. Но в наших исследованиях от шчада до конца использован единый подход, на геологических же картах они обобщены

- 10 -

Г4 Х-изолшшш напряжений; 2-пераходная: зона; З-блски; 4-угольный пласт; 5 прогнозируемая зсна улара»

разрозненно по нескольким метода;.!.

Установлено, что напряженное состояние в региона зависит от характера взаимодействия ыикроплит и типа разломов, являющихся их граничными швами. Границами Курамяно-Ферганской микропллты являются следующие разломы: Юено-Тяньшиокий, Таласо-Ферганский, Запади о-Гяныланский .

Направления действия напряжений, полученные гводтимическшш исследованиями и натурными экспериментами, близко совпадают. Кроме того, величины, определенные по методу конечных элементов и методу разгрузки в массиве Щурабского месторождения, расходятся незначительно. Величины горизонтальных напряжений по МКЭ равны 3,0-17,9 МПа, экспериментальные - 4,0-14,7 МПа. Отличаются они ' на 20-25$.

Натурные измерения методом разгрузки (использованы также данные А.А.Тадаибаева) показали, что на глубине 260-390 метров па Шурабскпы месторождении величины напряжений составляют в среднем от 4,0-14,7 МПа. Предел прочности угля и пород на одноосное скатив составляет 5-7 МПа. Следовательно, в абсолютных величинах пригрузка, возникающая за счет тектонических напряжений, составляет около 2,5-4 МПа, что эквивалентно 35-60% предела прочности. Этой пригрузки вполне достаточно для хрупкого саморазрушения горных пород, т.е. горного удара.

Удароопасность угольных месторождений необходимо оценивать с учетом комплекса природных факторов, участвующих в создании поля напрякений в массива горных пород. В результате исследований по индикаторам рельефа на Еурабском местороадении выделен фрагмент формирующего разлома. Причем он находится в районе пласта "В". Ниже, где разрабатывается шахта Л 1/2, этот разлом обнаружен на поверхности. В пределах шахты Л 8»до сравнению с шахтой Л 1/2<мекь-ше тектонпческих нарушений. Большое количество тектонических нарушений снижает напряженное состояние массива, но это монет быть и доказательством зоны сформированного разлома. Поэтоглу одну из причин резкого отличия динамических проявлений горного давления двух шахт одного угольного месторождения можно связать с процессами, происходящими в зонах сформированных и формируемых разломов. Кроме того, в процессе изучения современных двикеник земной коры ферганской долины выявлено, что Щурабскоа и ряд других месгороадений находятся на границах зон опускания и поднятия, иначе говоря,в зонах двух противоположно направленных движений.

Взаимодействие двух микродлит создает высокое тангенциальное давление в горизонтальной плоскости, что обуславливает также паличие высоких напряжений в массиве горных пород Арабского мос-торовдения. Перечисленные особенности вместе создают условия всестороннего сжатия в пределах месторо;эдения.

На основе разработанной методики определения региональных напряжений в массиве было установлено направление действия напряжения в массиве, увязанное с планом горных работ и очагами горных ударов с момента их обнарузения.

Анализ показывает крайне неравномерное их распределение в пределах шахтного поля. Вместе с тем отмечены закономерности в размещении очагов горных ударов. Они линейно вытянуты и перпендикулярны по отношении к ориентировке первичных региональных напряжений .

Совокупный учет всех этих факторов о упругими свойствами угля и пород является основой при прогнозе удароопасности массива горных пород.

Предлагаемая методика оценки региональных напряжений в массиве пород является дальнейшим развитием метода геодинамического районирования (Ватутина 11.М., Петухов И.И.).

Разработанная методика оценки региональных напряжений в массиве пород включает:

- изучение сейсмотектоники активного региона на уровне мик-роплнт с предварительным определением граничных швов;

- ввделение системы блоков разных рангов в пределах микроплиты по методу геодинамического районирования;

- выявление наиболее "/живучих" разломов по активности сейсмических процессов;

- определение направлений действия напряжений и смещений пород па региональном уровне по геометрии блоков и линии изосейст очагов сильных землетрясений. При этом используют концепцию сдвиговой тектоника;

- выполнение единичных инструментальнчх измерений напряжений в массиве горных пород;

- перенос полученных направлений действия напряжений на горный массив и их сопоставлений с системами трещин в массиве;

- оценку параметров напряжений в массиве горных пород производят на основе сравнения направления действия напряжений в реги-

- 13 -

оно и ь массива.

Методика позволяет выбрать рациональный вариант подготовки участков месторождений и расположение выработок, а также осуществить прогноз наиболоа напряженных участков массива.

В пятой главе рассмотрены перспективы использования результатов геодинамических исследований при планировании горных работ в условиях наибольшей активности геодинамических процессов на Щу-рабском месторождении в Среднеазиатском регионе и выполнена техническая и экономическая оценка проведения горных выработок. На основе результата исследований проектируемых к отработке участков месторождении выявлено, что при существующей схемо развития горных работ направленно отдельных выработок совпадает с направлением действия максимальных сжимашцих напряжений. Это является благоприятным условием с точки зрения геодинамических проявлений. При несовпадении этих направлений целесообразно применять цредоо-хешше конструкции крепи, которые работают в условиях воздействия на них косонаправленной в пространстве нагрузки в сочетании с сейсмическими воздействиями. Одно из технических решений стой задачи защищено авторским свидетельством (а.с. 1532725). По приведенной в работе методики расчета выявлено, что использование результатов геодинамического районирования вместе с оригинальными конструкциями' крепи уменьшит количество зон концентрирующих напряжений и сократит расходы на перекрепление выработок. Б результате будет получен не только социальный, но и реальный экономический эффект.

Результаты исследования включены в нормативные документы и использованы в "Методике по определению потенциально удароопас-ных участков угольных месторождений Средней Азии" и методике определения зон нарушенности массива н-- оонове изучения блочной структуры района мееторовдения. Разработана и принята к внедрению ДО "Средазуголь" конструкция к^епи, работащая в условиях косонаправленной в пространстве нагрузки от тектонических напряжений с расчетным годовым экономическим эффектом 171.864 тыс.рублей при долевом участии автора 50$.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Б диссертационной работе дано новое решение актуальной задачи - разработка методики прогноза удароопасности угольнйх ыес-торовдений на базе геодинамичаского районирования, позволявшей

- 14 -

повысить безопасность ведения горних работ и обеспечить рациональный порядок отработки шахтных полем.

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили сформулировать следующие выводы:

1. Установлен специфические особенности формирования ток-тонических полей напряжений па угольных ыесторозденшх Средней Азии, выражающиеся: в проявлении горные ударив - на месторождениях, находящихся в зоне столкновения микрошшт (Сулюкта, Щураб, Кысыл-Кт); в угрожаемости - на местороддешшх, расположенных в середина мшеропллтн (Кок-Янгак, Таыкумыр); в отсутствии горных ударов - на месторождениях, расположенных вне зоны столкновения шщроплпт (Ангрен), ц позволяющие прогнозировать возмо:агость проявления горних ударов.

2. Установлено, что на форгшровашга удароопаенш: зон, при разработке утольша месторождений в горно-складчатых районах Средней Азии наиболее существенное влияние оказывает взаимодействие Певдхабской и Курамшо-Фзрганской кшероплит, вызывающие региональные напряжения в породном массива. При этом существует обратная сеязь между уровнем тектонической нарушенном!! шахтных полей и динамическими проявлениями. Величина пркгрузки, возникав ц'дя за счет тектонических напряжений, составляет 2,4-4 МПа.

3. По разработанной методика, включающей картографичес;:ий изтод п дашшо маркшейдерских съемок, вп^ршэ выделены блоки разных рангов на угольных месторождениях Срэдаей Азии. Учет блочной структуры, направления действия напряжения и характера смещения блоков позволяет определить наименее удароопасныэ участки месторождения для размещения подготовительных и капитальных горных выработок. Практическое применение методики осущестачано при подготовке нового горизонта Шурабокого месторождения.

4. Предложена методика расчета напряжений по МКЭ, отличающаяся учетом взаимодействия микроплит, блоков, тектонических процессов региона и позволяющая дать прогнозную оценку наиболее на- -пряженных зон в пределах непбдрабоганшх участков массива. Уста-

/ноЬлено, что зоны повышенных концентраций напряжений сосредоточены на границах перехода от слабых к крепким палеозойским породам. Характер размещения зон напряжения вдоль угольного пласта указывает на ее способность накапливать упругую энергию.

5. Прогноз ударооласности участков при разработке угольных

- 15 -

месторождений, расположенных в горно-складчатых районах, рекомендуется производить с учетом направления действия первичных региональных напряжений, блочного строения массива, расчетных величин напряжений в неподработанном массиве.

6. Результаты проведенных исследований использованы при подготовке нового горизонта на Щурабскоы месторождении, в "Методике по определенив потенциально удароопасных участков угольных мес-тороадений Средней Азии" и методике определения зон нарушен-ности массива на основе изучения блочной структуры района ыес-тороадений . Разработана и принята к внедрению ПО "Средазуголь". конструкция крепи, работающая в условиях косонаправленной в пространстве нагрузки от тектонических напряжений, с расчетным годовым экономическим эффектом 171.854 тыс.руб. при долевом участии автора 50«.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Рахимов В.Р., Днангиев А.И. "Геодинаыическов районирование месторождений Ферганской долины". Сб.научн.трудов, КузПИ, "Геодинамика месторождений", Кемерово, 1988, стр. 23-29.

2. Дкангнев А.И., Ыеликулов А.Д. "Повышение зфроктявности и безопасности разработки месторождений полезных ископаемых на основе изучения срочной структуры горного массива? Тезисы докладов республиканской конференции молодых ученых, часть IУ, Таи-кент, 1988.

3. Рахимов Г.Р., Неликулов А.Д., Дгангиев А.И. "Повышение полноты использования недр с учетом зон и интенсивности тектонических надруганий массива. Сб.научн. трудов ТапМ, Ташкент, 1989, стр. 3-7.

4. цзангиев А.И., Ыеликулов А.Д., Кузнецов И.А. "Формирование поля напряжений на переходной зоне от орогена к платформе'.' Тезисы докладов республиканской конференции молодых ученых, часть П, Ташкент, 1989.

5. Рахимов В.Р., Мирсавдов Г.М. , Ыеликулов А.Д., Исомов Р., Дгангиев А.И. "Алгоритм и решение задач гешэханики методом конечных элементов". 19Ю-89, дел., Москва, Цветмэтшформация, 1989, - 23 с., ил.

■ 6. Мэлицулов А.Д., Дгангиев А.И., Гадаибаев A.A., Умаров Б. 8. "Геомехаяическое обоснование системы подготовки и разработ-

- 16 -

iui месторождения для рационального использования недр в условиях слошшх тектонических напряжений'.' Тезисы д-кладов республиканской конференции молодых ученых, часть 1У, Ташкент, 1988.

7. Гулямов Р.Х., Дкангиов А.Я., Меливулов А.Д. "Гаодинами-ческие процессы и их учет при оценке устойчивости бортов карьера'.' Тозпси докладов республиканской конференции молодых ученых, часть П, Чимган, 1989.

8. Рахимов В.Р., Кузнецов И.А., Джангиев А.И. "Огределение естественного поля напряжений горного массива методом геодинаш-чеокого районирования'.' Тезисы докладов Н-Всесоюзного семинара "Проблемы разработки полезных ископаемых в условиях высокогорья", Бапкок, 1991, стр. 54-55.

9. A.C. 15 I5327I5 СССР, МКИ Е 21 Д 11/14. Металлическая арочная крепь. /Моликулов А.Д., Джангиев А.И. - JS.4409739; заявлено 25.01.88, ойубликовано 30.12.89. Бюл. № 48. -Зс., ил.:/.