автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.11, диссертация на тему:Взаимодействие геомеханических и газофильтрационных процессов в анизотропном горном массиве

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ И ГЛЗОФИЛЬТРАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В АНИЗОТРОПНОМ

ГОРНОМ МАССИВЕ

Специальное]ь

0.5.15.1 і - "Физические процессы і орного производств

Автореферат дії есер і а цт і па соискание ученой степеня доктора технических наук

Кемерово 1996

Работа выполнена в Сибирской Государственной горнометаллургической академик

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Колиаков Б.А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, про-

фессор Вылегзакин Б.Н.

доктор технических наук, профессор Чернов О.И.

доктор технических наук Каледина И.О.

Ведущее предприятие: Восточный научно-исследовательский

институт по безопасности работ в горной промышленности с ВостНИИ )

Защита диссертации состоится /£ ноя?/># 1996г. в часов

на заседании диссертационного совета Д 063.70,02 в Кузбасской государственном техническом университете, 650026, г.Кемерово, ул. Весенняя, 28.

С диссертацией ыояно ознакомиться в библиотеке Кузбасского государственного технического университета.

Автореферат разослан 1996г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Таикинов А.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Интенсификация процессов угледобычи и

тзвизаш'иеся новые рыночные отноиения в России тробувт повішення сонкуреитноспособности добываемого угля на мировом к внутреннем шнках. 3 зтой связи козно выделять слгдувцис основные задачи, :тояцие перед угольной промышленностью: провести санацию действу-щего шахтного Фонда с использованием новых энергосберегавдих аи-:окопронзаодительных экологически чистых технологий добычи и пе~ )еработки угля; осуществить системный перапод иахт на новые вольные местороадения. благоприятные для высокопроизводительных

(ОМіідйііСпй-іііілоийЗпР&ВаіиНшА ЭйбОСй- Її Т022353ГПЙЇ СОЗДйТЬ

•ии гіоипАдкскоп добачи угла и цатгза; оЗсспо’гктй бгзопаснне к шифортные условия труда при добыче угля в угольных нахтах. ,

Реиение поставленных задач ослознявтся тен, что по нерв уве-шчения глубины отработки иетановыделение а горные выработки ува-шчивается до 30-50а3 / т добиваеного угла. По дакнин ВостНИИ >аегодно в Кузбассе происходит более 1500 случаев загаэирования ■орных выработок, .

В настоящее вреия в строй•действуодих эрядятся нестороаденкя, (заработка котормх начинается в‘ Олагопркзтннх горко-геояогкчосг?;:х ісяовиах, когда угольные пласта и виедагдае породи обладапт низ-;ой четаноиосностьз. Теа не иенее, эаловдшае в проектах нагрузки !й очистной забой ( до 4 - 6 тис.т/сутки ) йбусловливаат, дане на ілзстах с низкой цотананоснастьв, високий дбсолвтнуы газообнль-(ость горних вкработок к теа сакни сгакт з <дедои.

Ваянейаая роль з нормализации иахтяоД атмосфери иетанообиль-гнх угольных иахт, обеспечении безопасности ведения горнах работ, юздании иориалышх климатических условий труда вахтеров принад-іевйт аахтной вентиляции. .

Репзстс гвптяяяцяЬкнах за,**1? евяавко с я4обход«костмі исполь-юввккя достоверной шфоркацпя о 'дквакш газопостдплекия а горше эыраЗоткз а связи, с ззмшззш&я г«иш~геологячдскиик и. . •орнотехкичесшши дсловияви о зоне ведеада горнах работ, а следо-іательно и с нэненявгшйся напря&екво-дефоргифованнка состоянием !ГМ8ЯЄ»*!»«9ГО массива;' " ' • ■ •

Б настоящее преаа для определения газо.оЗ.илькость горных вира-іоіак.иогцг.бмть ксподьзовакк сяс-эдкщяо пзтрда: статистический, по іазностн природной и" остаточной Гйэообилькостл угли г: перо-, по іактичесиой газообильности оиработок « динаиччзеккй ч'тч', йази-іувпкйся иа теории фильтрации в пористих средах.

Наиболее совершенным' принято считать Фильтрационный метод, основанный на реализации деформационно-фильтрационной модели разрабатываемого углевиецавцего горного массива.

На современной уровне развития теории фильтрации газообразных к «идких фяаидоб б трециновато-пористых средах известны случаи решения газофильтрацйонных задач с использование» эмпирических и полузмпирических зависимостей изменения пористости и проницаенос-ти угля и пород в условиях разрабатываемого слоистого горного массива, что не до^аточно полно соответствует реальным условиям, так как на пористость и проницаемость существенное влияние оказывает динаыика йаирявенно-деформированного состояния горных пород. В связи п излавенным актуальный является реюение научной проблемы установлений закономерностей газофильтрационных процессов с учетом динамики свойств и напрявенно-дефориированного состояния анизотропного горйого массива. Регение этой проблемы позволит обеспечить оптимальное управление газодинамическими рехииами угольных вахт. .

Исследования выполнены автором в соответствии с планом научно-исследовательских работ Сибирской государственной горно-металлургической акадешг за 1983-1994гг по направлениям: создание технологии комплексной добычи угля и метана в условиях вахт Кузбасса (Н гос. рег..М.9.00054062), разработка теоретических основ и техислогическвд. ревений информационно-материальных гидротехнологий добычи цгля». вшшчавцнх алементи традиционных и специальных способов раз-рабогшг мзсировдений. •

ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является развитие теоретических основ взаимодействуя фильтрацйочяих и геомеханических процессов в анизотроп. ном горком масси&е с изменявшимися газодинамическим и напрязенно-деформироэанныы: состояниями, , , '

ИДЕЯ РАБОТЫ заключается в использовании комплексного ревення системы дифференциальных уравнений фильтрации газов и деформирования пород б анизотропном с переменными физико-механическими свойствами горном цассй&ё для установления.параметров газовыделения в горные выработки. . ^ . . . .

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ: ; Ч

- разработать ватеиатическуи модель гаэофильтрационных процессов, происходящих в анизотропном углевиещавщем массиве:

- разработать математически» модель системы управления газо-

фильтрационными процессами с учетом деформированного состояния и чзменг-кия свойств’ массива горних порол; ' '

- разработать алгоритм расчета параметров напряаенко-дефораи-рованного состояния и газовой фильтрации в зоне влияния системы гср)!:,'л йнработок;

- ::::следовать закономерности изменения фильтрационных пара-

цгягвизчавясго гзсе«а« с умтоу Д“?ор«а!»“ч и *к«гаотпогс«ч

* рол, та I орнак пород;

- устйксзнть закоаоаариостл ;ииег;е:;:!Л г.ара^е.*;сз г <» з о рационных процессов при явияуцемся очистном забое; •

~—^ ^ * £ “ £ Ь **С л«*л»#л»« я ^м*«# т*л лпт|#иа пьипин «гп_

равлениш газофильтрационкыми процессами для угольных шахт.

Реаение поставленных задач позволит повысить надезность прогноза газодинаяических параметров в пределах иахтного поля с учетом динаиики горних работ, фориы и размеров выработанного пространства, анизотропии пород, геомеханических и фильтрационных свойств угольных пластов и виецаэдх пород.

МЕТОДУ, ИССЛЕДОВАНИЙ. .

■ - . "'ггг-Оотчг:;

:'.';уо ’! і:ґ..'ї ко л.п. ■ . •

зраОоти’л математической модели дефориацкопно-сальтрационкого про-

ЕПІЄ ВНрйбОТКИ ДЛЯ установления закономерностей пзвепеппн ііауаябі-рос дсфориацяонно-фяльтрациошюго процэсса я разработки метода расчета газопостапленая в горние заработка; .

;.о.: с і:: глер" гк;;г і, г:'у л;,'Г:

- яекоды иаісйаіпчесний с.аїксткйк ««а

г. ■; !т:;,!,>с::о;’о !.:одел:!роза!!::й і! ;га;стн;,'Х "иепері^сптсс.

основний НАУЧНЫЕ ЇЇОЯОШШ, ВШІ0ШШЕ НЯ ЭЙЦИТУ: , '

- модель расниренной сйстены многоуровневого управления газо-

фильтрационными процессаыи в разрабатываемой углевкещаяцей толще долина состоять из следующих элементов: настроечной модели, рабочей модели с базой данних, блока выбора управлявших воздействий;

- алгоритм к математическая модель дефорцацнокно-фильтрациок-

ных процессов в анизотропном горной массиве определяат концепций управления механикой деформируемой среди и фильтрацией флиидов, которая а совокупности представляет систему дифференциальных уравнений; , . . • -

- алгоритм и иатеиатическая ыодель для описания процессов в п анизотропной кассиве долсаш вкличать, кроце общепринятых для изотропного пассива, зависимости проницаемости и пористости от де-форкации для пород кагдого слоя, а'такас изшшение напряие»шо-де-Формированного состояния во времени н пространстве;

- при синтезе кат*атичаской подели деоориационио-оильтраци-ошщх процессов за счет сзакаовлиання парааатроа, получаемая при реализации деформационной и спяьтраццонной моделей, возникают новые качественные явления: пзиешшз пористости и проницаемости влияет на параметра■цзтаиоонделепия; интеграция давления флеида и механических адркашш! прпаош и 'изшшшз оизиио-иеханических свойств пород; скспоксициахькоо кзцешшс дазления и градиентов давления цстеиа о? пграамряз опорного давления;

- распредолгглю г&зегсго дезлаша, градиентов давления и скоро-

стей ©алмргэдз в £сшс егце^л герца;: одаботоп с учетов дииаинки свойств гс^йи:; пород сс*1;^;5'сй;:гать системой цатрцчшис драепшшп, вкличаисог.'• дбс подскзтсс;» сди..ко шщп:х опшшаот гравитационное раснсвсско иазегфо п:;с£ с ^сслгг.::; кзасначсскш! свойствацн, а сгорал - 1;злгви^.’сгйиц;:а гссссс:;'.кзтс::ог; с пс«; ' . .

- цоас; ;щ;:е:п _срс;:гл: иго~«ыго пхаегь ьпередк очистно-

тс гебоа мпзсстсс иа ' г;; г-;лст<к::у::;, рииаа иоцности

пласта; Г^цсц?' • гг: а. с Чтил-ьсп: иасскве впереди .

очистного гзЗсз с ппег.о^^ п.::аго резко уйсднчпааотса, а

аатси скжаатсп и на. [.ьсстс^дс: исстг;-сс;:;1 поциостей пласта становится ре£::гл г^ла; сиггс^-српзвть распределения к<ю£';иццента про. иицасиос.тц к.градиоше г.--злс1:.:5 с оздзешет подготовительно!1; и

очистной’вкрабош; Егадсмгсао падоСп::;-' / • / .

- кс$оойцйз?и дошщ&зцети с?:; -подработке- и кадработке уг-'левиецаацего ■' досксв йазавюг' от :тсшш>г$я! и объона выработанного пространства кап--ранге,-отработай:::;::, так к отрабатизаенах пластов, структуры и анизотропии свойств;пород псЕдупластья, глубина разработки; ;отно.Ёенне ;кЬгмкш:ентов проницаемости е зоне влияния горных работ изиеияетса о, сдсдусцш; пределах: для.ергиллита - от

2,3 до 17; алевролита - от 2,0 до 14,3; песчаника - от 1,5 я»1 12,8;

- гштчнсивность метановыделения разрабатываемого пласта в зоне в.пчзнг'Л очистных работ изменяется периодически, период экстремального усгапоЕвделеши? коррелирует с длиной нага обручение тсно-вно(*. кроели; интеграция рзодогйчэсппп, гзскв!мк,!«(,ских и газояи-на'*игг<гскик процессов в углэпороднои пассиве обусловливает унк-«ииыпгтк ппптекаяия ОИЛЬТраЦИОННОГО ПрОЦСССй.

лССТКЕРНОСТЬ ПнЧЧНиПОЛОШШП, зпопдоз I! роцо^енаа;;^ ■\мдг-верздается: .

- '•пптоотгтмикя иоап>ши^„.. "пппяотгЛ ПГРЙППМаЦИ-

онио-фяя&трациойнва пр::р:д: 5о?“к?ямн!«> пга11„»п„ц« н

миграции флпидов в иглепороднои массиве;

- удовлетворительной сходимостьо результатов математического ноделкроваиия с оахтнааи замерами фильтрациоиних к вентиляционных параметров (расноэдение не превышает 20%);

- разнообразней горио-гоологичаскик я горнотехнических цслозий численного эксперимента.

- *",ПГГ:(ч!ТсН" к-ч.Чм'':т::,-;: У; 0 О Г1 ?,'г.р ;пи!1! :!с Г р-чн-• ■

о- I ли’.1Ц,-,трг,,",,.С>- порП:'М>1.. Ч.НГ.С№ ’ ; 1:3::!П ■■■■ >'

;г-м.;;;. г;.? :■ р'-ьог . у:: г г; г по ;-;агг л ■ г. г'.1 •;! ■ • ■■ ■.

- р--■;[. ^С>отг.т;,-, сткуптуз:: лолели ■ ..мГорцт;;. спг"а;.;

П1.трль,:’,?ч,т!:' г лп^гстпсгц!'"; горно»; клссч^с с ;р:гто-

г!г>;пт порчстостс. от деформации порчл, слоисл’гг: глсс^в;:. ■- ■...!■>•• :;змс;:с:и;а !;3пр«л®''нп-^ар!цшопйш!огс! состока»:-! ореи?-\;- ■■■ странстпе;

- установлено, что в • призайотгой .зоне грщип ^асадацзланха ка-г.Г^шчго.- (й прпп;п!пг:осг* «?•»•?*;« мркмьтш отсбравёниеи эпврц

■:■юркого д.п/.йгшг., г:ь>г:ю?:гасград::?:п''!"--киа подоома зийре опори»-;: . д^слети, . .

- разработан кетод расчета Гбоиэтрячесгшк параметров зон активной фильтрации' при подработка и иадработке угольных пластов,

свг"вгг««1* пвявнвв* жййференциальнык уравнений ме:;а-шк:: л еоопииру с :!0Г> слокс"п'( срйД" к диергрепш'альнн:-: у рег ' г -

^нды^цик фезздзь.. - численной реализацией мотояо'- «онг-ша; лентой с учетом форни вираГо гащюгг йрастрзкстг?,’ гяубиии разоа-боткк, угла падения пластов;

- установлена законокермостк кзнакзияз параметроз ои^трлцн-

онных процессов в зависимости от реологических свойств горных пород, подтверждающие, что коэффициент фильтрация в начальный период времени интенсивно возрастает, затек стабилизируется; размеры зоны активной фильтрации во времени увеличивантся, однако форка ее подобна первоначальной:

- разработан метод расчета метановыделения, учитывавший изменение дефорцационно-фильтрационных параметров, определяемых с использованием горно-геологических и горнотехнических факторов, скорости отработки свити угольных пластов, размеров выработанного пространства и динаиики метановыделения;

- разработана скстеиа оперативного управления процессами га-зовыделения, отличавшаяся системным взаимодействием и учетоы совокупного влияния дефоркирования горных пород, изменения их фильтрационных свойств, миграции кетана в углевыецаюцем массиве и обеспечивавшая возкоааость предотвращения взривов кетанов'оздушной снеси в вахтах, ■

НАУЧНОЕ ЗНАЧЕНИЕ ДИССЕРТАЦИИ состоит в установлении закономерностей взаимодействий десоркациоииых к фильтрационных процессов при разработке .неоднородных' анизотропных горных пассивов к разработке па их основа метода прогноза газопаступлення в горные выработки,

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЕ состоит'в том. что полученные результаты исследований позволит; ■

- прогнозировать. паракетрк’.дёфоркационно-фияьтрациошшх про-

цессов, протошедх в страбатюа.ейоц углепороднои массиве, в зз-вискаостн от объема еиработаниого пространства, структура и свойств порол игзддшгастьс, гдввкни разработки и анизотропии свойств массива; . .

- устанавливать ' Сории к размеры зона активной фильтрации при

отработке свити цгольнш; пластов с учзтои реологических свойств горних пор'од; .

- ишаяьаоьать истодшщ р.йсч»та .иетановиделеная из породного пассива с -гарнце с:ша2от: с цчвгои созцовиостн предотвращения ез-рива метаиовоздцзкой спеси при разработке проектов внеш.* свит уго-лышх пластов'проакт:ф£ггцш: оапт й в вчебкок процессе;

- разработать система иаопшровневого управлений, обеспечизае-

цув шшиаалыщв взрывчатость-рдднкчкоГ» аткос&ери; "

- снизать осроаткость взрива «етановоздисной *кеск за счет управления ■ процёссоцн е'с сорбирования ц параистра«к,

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТ!!. Результаты исследований процесса фильтрации иетана в игольник а породних пяастаг; явились основой для разработки иетодической документации; . - ~ '

- "Алгоритм и программное обеспечение для расчета Фильтрапиои-

ннх параметров горного пассива" (Новокузнецк, СибГГМЙ, 1993 ):

- ''Методика расчета метанообилькости горных выработок" (Новокузнецк, СибГГКА, 1333).

Разработанное кчтодичсские указания исгтольэов.ались цр« прг>?чтк-ГОВЛНИІЇ зк^очннх участков иахт "Нагорная", иа. Димитрова, ■ Юбилейная**. “Бпль«в?«к"-. Р*«ктз8іш прпуктоь в АО Кузнецкуголь позволил.** су:ч. т.!0[{:-!іі улучшить состояние атцосфери на пактах. Пакети про гра у» /п т рлгчога леФориациоано-Фнльтрационинх паоаиетрлв йспі?*,і3!гг”гг гг- С и г. Р. г> Г; горно-иоііі.'і.сург’кчггскоії аквде!'”і;

У.' Г1 і1[іОТ" Оинчиїше полое-ікия диссертационно*. раискь и оїдслонме ее раздели докладывались и получили одобренк; на Всесс-03И0И семи «ЯП» СЇ” исип«»

" С. .Ішииіімиипг* йсв1>иссйЯскои семинаре

"Направления развития гидротехполопш отработки крутых пластов. Тэоретические и практические аспекта создания кацкоенких гидро-технолоп-гЯ новак дровней эсзвйтизностй для слояинх горно-геолоп'-чеснии условий" (г.Нстонузнгш:, 1332г.); на Всесовзноп конференции "Социально-экономические проблеип достижения коренного пере-лона п эффективности развития производительны:; сил Кузбас-са"(г.Кемерово,1938г.); гм региональной научно-практической -кои-

’ ‘ . 1 '".і Г'И' -V ■

: • ; ■ і’ \ . • „С: ■' ю-П1*/ :-v, ;s. ' . • ■

■ і'і ;м«вч іі unnvon псггользозагшиг: ^іігературнн;; кс- ,

гочшшоз ;:з 205 напаеноааяий.

Состояние проблема я анализ аягерптиоп расчет? кетаковадамкиа кз дгдбзквшмжвго ваееип*

■;:> ліваки:: !-о іаботі г. і;;'п ;:-нмл п":"гя- г

івеличениен глибини ГППЧИ* »іі*9Т ГТ“"~*И ^р-ЧЧ-tl *•:ЧКҐІ -і; ;г'.олоішя в горку: t’ipafio ТК'Г. Иа;:т, \> насгсмэг- зпа'<--

■■■■■ ):■:; ■ м* >.'чи>- тнч-/ . заОзйі па 3C00 -4000 шн в сутки становится

нормой. Однако такие нагрузки на очистные забои возможны на пластах с низкой газообильностыо или ае при условии разработки таких мероприятий, при которых не усложняется процесс добычи ИГЛЯ.

Другим не менее важным фактором, дсдоаняащии угледобычу, является взрывчатость рудничной атмосферы при высокой метаиообиль-ностк горных выработок. За последние три десятилетия взрывы метана произошли более, чей на трети газообильних'вахт бывиего СССР., Причек 8 Кузбассе отвечается резкое возрастание частоти взрывов. Так, за период с 1973 по 1992 гг, частота взрывов, приходящихся на одну вахту Кузбасса, увеличилась в 1.5 раза. При этом следует иметь в виду .что горно-геологические условия отработки угольных пластов постоянно цсловнаатся. Б частности, резко увеличивается газообильность угольках оахт, неуклонно возрастает число ыахт,разрабатывавших пласты, опасные по внезапика выбросан, и сверхкате-горных. Б настоящее врака абсолатназ цетанообил&иость участков на вахтах увеличилась в 1,0 раза и для отдельных участков достигает 50 м3/иин и Солее. '

3 рсаеиин проблеии снижения цетанооой опасности угольник пакт Факдаизатальная роль прниадлскат вацчшм трцдаа О.Й. Абрамова.

Й.Ї. ййруни, Б.А. Бойко, А.К. Боброва, В.й. Бугрииова, К.К. Буси-пша, ’Б,П, Вклзгаашша,. Н.О. Трацешгова, К.й, Ефремова, П.Б, Егорова, В.Г. Игиезза, С.П. Казакова, Е.О. Карпова. Й.Е. Красноатей-на,.Н.О. Креш'чуцкого, 11.0. иалодоіой, Б.Й. Колаакоаа, О.С. Клебанова, Н.Д. Издаако,• Й.Г*. Натвквико, П.П. Медведева, fl.fi. Нясни-кева, Б.П. И&зі::;шЬ, Б.Д. Пурглева, О.Ношша, С.Н. Осипова,

Г.О. Одиоруксзг, И.II. Печуца, il.fi. Пучкопа, П.К. Полякова,' Б.Н. Пизарогй, В.11. Сатарова, И,В. Сергеева, Г,Г. Стёкольцииова, Б.Г. Тарасова, К.З. иі'йг.сг-а. 0.11.Чернова. Я.Й. Всвчеико. Б.А. Ярцева И многих других .УЧЗЇШХ. ‘ ■ . .

Работаш; этих «чепш: создали иадчнаа основы проектирования ' вентилйцаи пахт, залоаеп дундаиент- тсор:л; рудничной взрнвобезо-пасностк, ирелодованіг закономерности ыотановидолешш в горные выработки, разработана ііетоді: ыатекатического описания газодинамических процессов. . ■ , -

Кроме отвеченных ранее,' следует назвать отечественных и зару-бешшх ученых, деятельность которых посвяцена изучении природы к иеханизиа кегапоаидєлешія в горные выработки: А.П. Ск'очинского, М.й. Ермакова,,РЛ1. Кркчевского, Г.Д. Лидина, й.З. Петросяна,

Б.Б, Ходота, А.ІІ, Цербаня, Я. Качаапека, и др. В этих работах отвечается, что процесс деформирования горных пород и метановыделе-иие взаииосвязана. Однако ввиду недостаточной изученности этой связи, истина,такого слоеного явления остается установленной не в полной мере в связи с повивениеи интенсивности горных работ, со-

эерсенствованиек схем и способов добини угля, йнаяиэ эди даней? ам«~ п'/х исследования России. СНГ « аа Рубеком лодтверддавт -

"птггость рГ:!,:ении зтзй проблгин, зе пасокуп ентузльность ц Згз и? реяенка применение змсокоинтенснаной технологии отработки угольник (Масгов проблеиатичио. Оании ия плмпвннк <?ак?8рсг. сдергпзйшгс ::;п^ногмгкацпа технологических процессов добнчи угля, является отсутствие эффективной сяствнц апразлаииа йегаиооаделениеи, что подт-

*95*Г»«?СЯ :• ' Учении!' с0ССКл чаруис"ья

;;:!ппедя1!:1 исеяедсу£:::|я, результата ;-;г.тор1:х позеолгит .лшеатт ззае.'

«сфоряацяопякх 1г оияьтрацнонних процессов, однако реализации этих полоаеийй не всаг#а вд»сп.ии.«. гг'?-~""с::::г »«с»-

~-~Z~ZZ п; Ч.шаа инди ииичмм п "»Г"» Г.^ ,к.» . пй

идеализированиях моделей азссипа: иеобходякиз параметры рассчитьгва-ятсл лкзь э эоная, ограничении* иглами сдвягения горних пород; влияние угла падения на напразпнно-дефоркирозаиное состояния пород не учитывается; на достаточно полно учитывается литологическаэ структура анизотропного массива; не учитывается топология виработанного пространства спиты пластоа,

::сслагайд;;а^ яакпг».>ыап«лС7г* г.?.г.?гг.

РззрабапгяоаииЛ «гл-зпнегдпцка «асскв нагио сазаедкть аеяов-

«ввато-'Пщтстая зона состоит из.порПстих йгскэз {обянш резр^йа- , К”зпся парода, цглл), раэдоаетгах трсодтаки идя аевогмвив г&ато-Оспойг^плс'. г:л с;:2пчсс::л:: гд::с:»::срквгтлл цьтшт флвй-

» ,'«упю*. Абсидах, педстановязсййев дияьтпяпио »»•»“» » г ж*

еппсп^аетсд слс : !;рдл;:С!г;;;

где а - коэффициент газопроводности; V - оператор Гамильто-

на; Рі „ Рг - давление газа в двух средах, % - параметр геометрии среды гаэообаена.

Газовиделение из ягельного пласта зависит от яногих факторов, в числе которых следующие: распределение газового давления, газопроницаемость. ревиа фильтрации, градиент давления, длина и Фо-ркг забоя, разыерц вознущаЕщего.влияния комбайна и пр.

Аналитические исследования процесса фильтрации газа из непо-двквксй поверхности, основанные на результатах, приведенних в на-дчнык трудак А.С.ЯеЙбензона, Л.В.Ераова, Гаусса, позволили получить интегральные уравнения для.еяределения значения газового давлены на-обнааенной поверхности шаста и тем сааїш реакть задачу относительно дабита газа в горндв выработку

Р - Рй + (Ро - )рХ<^1 (2)

где Ф - функция Гаусса; 0. - комплексная констаита,

учитмвавваа пористость породи п ее протщаошзстъ.

Поскольку в уравнении і 2 ) ярошщаваость величина фиксированная, то картина распределения газового давленая в зоне влияний забон существенно ііскаяаатса.'.что' подтверждено сахтішаи наб-лвдеийяин за ашааккой газоввдіелййиа-.кз ебнаеешшй поверхности плас?а, ' . ' • . ■

Длв пласта с исдвпейой псверкностьз ойиакения, т.а. в подвивкой сястеке координат, характер распределения газового давления описивается дкференцмаяьнвк уравшщеа

р -Ро т*я*у -

1п — (Р-Ро) “ —Г— * (35

Р -Р ’ к . .

где Де -давление в бесконечно 'удалсииой точке.

Известно, что параметри нап$ЯЕЄш:о-дефориираианного состо-' янад и еильтрационних процессов ’ взаккозавшвш и в условиях под-ВйЯНОГО очистного забоя ИЗІШЯЗТСЯ ІІЯІГЯІЧОСКИ. .

Продояаитсльность и амплитуда цикла зависит от соотновсния фактически?! и предельных папряаений,. злзкеяша: от прочностях и фильтрационных свойств угля и пород кровли, которая посдедоеате- . лько обрубается над выработанным простраястоои. Б свои.очередь установлена предельная скорость п'одоигания забот, при превыше- • нии которой происходит равноценное', переиацениа границы зони раз-

- ІЗ -

грузки.

Анализ равенств_(2,3) показывает, что они хотя и отраяаат достаточно полно сущность физического процесса фильтрации, тем не менее для инженерных расчетов без связи с напряяенно-деформи-рованнни состоянием пород применяться не могут. Полученные уравнения будут использованы при реиении систем уравнений с учетом энергетического баланса горного массива.

Аналитические и экспериментальные исследования динамики фильтрационных процессов в пластах-спутниках показали, что газо-выделение из них нельзя рассматривать в отрыве от процессов, протекавших о разрабатываемом пласте и углевмецакщей толпе. Причем существенное влияние здесь имеет структура анизотропного массива.'

Наиболее эффективным для прогноза напряяений, деформаций, газового давления, скоростей фильтрации в зоне влияния горних работ 8 слоистом массиве является метод конечных элементов, согласно которому Функционал полной потенциальной энергии для всей исследуемой области определяется системой уравнений

(4)

м 1 < -Е !-{р

V 2

(вИТг1 (а) ґ„<е)\ . <в> (в) (а)

) і ] V ) " * р ’ ^ +ЇР

где Е - потенциальная энергия исследуемой Области пассива горных пород, определяемая гравитационными силами; И - энергия. определяемая газовым давлением; М - количество всех конечных элементов; „(0) -объем э-го конечного элемента; . <и> -

глобальный вектор перемещений узлов конечных элементов; ШЗ - ма*

М<в,]‘ матрица внев-

трица яесткости в -го конечного элемента; них нагрузок на узлах в -го конечного эпемЬнта;’ V - объем исследуемой области; <р> - вектор газового давления; г - объемный вес материала э -го конечного элемента; о, - объем газа, поступавшего в исследуемую зону (определяется сорбционными свойствами пород).

Минимизация системы Функционалов (4) осувествляется при ус-

Паслз интегрирования по обгаку кавдого элемента и ревеняя вариационной задачи (5) бала. получена сксТеиа «яричных уравне-

гдс 1Кд.З - глобальная матрица кесткости: - глобальный

зектор ксгрузо» о? гравитационных сил; [К^З- сальтрациоиная патрица ввсткостк: <Ро>- глобаяыш.7 аектор газовой нагрузки.

Б качества кскокнай цисорцация .пркикаалксь сяекуецис оарз-кстрз иасгиза: разкври кссл ' " '' " .

зус;'ггс эгркс ( ), начальная поркстссти породного слоя (РЪ).

3 ргзультатс ргвгика скстеиа ирасг:с;г;:й (Л) пояцчаац сдедуи-щ!2 нг.эгрцацпи £ каидок коксчпоа 'э*;~с;;тс: сксцгния.. де^оркац;-.:!, нсй?се5й',:я. гоэооос'даздзпггс, град::с;;тц даглспля и скорости 9нгь7раца«, 6*8 йдозяспсргкаа тревога»;;:: гксг.зрйавиталы!о-а«а-ляткческсго катода а качостсг гранична:; ^сяоойЛ- пршккшись с:;з-ш:ке узлов отдельная. кскзчкзя зяаиситоз согласно результатам сситгет кзиерскйй;- всл::чж;а газового даел5::::я ка контуре кссле-куексй гбязстк, как одного из грап>;ц;:гп исдогк.*. определялась по йзгзеткоа фориулз Г.Д.' йидкнз.' Вкч:;сло;:пд ко5С5кц;:оита проаяцеа-иости дда пород и углгй «аздого слоя гассааа прскзгодйлись пс Осредле для деоорккрдекоА сродц

Кзвггяикг ан&еиткчгекзд зааискаоств дяс определения ©ории н разиеров зоне актквкой фильтрация при отработке угольник пластов н буреют вонтролыгак сквагкя из'всегда подтвервдзатся. что кг пезволйа? шюльзоган- к;г на стадии планирования горних работ.

Предлагаемая иатеиатическая нодель прогноза зон дегазации

ловии

ЭЕ

*э<и>

- о

( 5 )

в*

£ЧР>

** О-

кнй

Жр) ■ (г*>

( а >

ПС-рОД !! углоь'з ка зго слоя

кп с 2-10^е2 [(со * 2~)У (1 .± ~) ] < ? ’

отличается от известных те;.;, что учитывает структуру и сззяс-за горных пород, форму и размеры выработанного прострзкстзе» с "за числе на саегных пластах и в. соседних выеиочных участках, ццрля?:-ку налрмагнко-яеформироззнного состояние изеекза горках г. о о с і..- >•,. как следствие, из йеменке фильтрацноннах свойстэ г орле: о здгздзд

ПСИ ДВИйияйМГ.а -члАпе.

Процесс иатенатического моделирования зклвчает подггуез.чу ? Формализации исходных данних, имитации двкаения завоя и внпвяя-

"”с ззи в горко'/ '.іассиве, а гаторвх порода прі;оор:;-:ол" струу.’и-I' рЗЗЭЧТОЙ ТОЄЦИНОЗ.ЗТОСГїО.

і) результате реализации алгоритма мояно звделить конечные контионие зярмрнты ••им»».» мьипиилрмпггм

< иипвя шиит н илвятзг 'п»*'*;»"^: З.тс;;а, Сс«млнм>) галие элементы, подучаем контура зона активной Фильтрации. .

Для реализации разработанная алгоритмов частная моделей на ЭВМ создано програккное обеспечение на языке ФОРТРЙИ. Зс® разработанние програним хранятся о виде наборов лрої ^ойкнык аодулей на внезних носителях ЭЗИ в Сибирской Государственной горно-металлургической академии. ОбциЯ объем операторов з пакете программ Оояее 5000.

^ и<*ч*-1'. Г -1 КО Г‘3 Т 3 ч1П ^ СЧОГ Л 1. С С.Г.'),<С^ л-

'.’/и гд?с;ср;:ои"0‘и";ч м Опчьтпеп^оп^:;; ггрсит’пг ■■

с г. прногманмл сиос^юп г; :?:ич зад!ч ^аал-;зав ептл^заи;^. ?,1иу’:кан;и’ г у прзБлениг: ■» о з;; :;чп п;; о трас л-лп ■;г=зч?с,??г:.

Согласно, праяцквз:: . ;;;;;; иконного моделирования слопная скс-теиа "технология-горкыЯ массив" представлена в пип» пдгиипонмп®

«го " < М* и и 1<3 и Мзя и &> , • < 3 )

Г,Г ' !'[ ) - рд;; М'!р;:КГ!-1П "Ч' ~"!СТ^; №;)г! ЗЛЗШЬТ Г ОЯ.'Л'КК V!Г

•{(•: а гаччехжиччехим процесса:-/;:; »«я • честная пп;,1?л- ягсгпг горнцх. пород вне зоии влияния гопки* пяг'<?т; Ц*- ’:;сг-" гл'~~ь •юс с ива горних пород ;• зоне стк.'нпя горЕ-гч;-; работ - г... - щсг-чя

"'’дуль технологически* ппокопсоп угледоб^ч:;; ?±^£ ’;ас;;;ой нодель

связей массива горнык пород з зоне влияния горинх'-работ » твпноло-

СИЧеских процессов угледобычи. .

Модель внешней среды на входе системы управления долина соответствовать горному массиву вне зоны влияния горных работ. Эту модель мояно представить как совокупность локальных моделей независимых переменных воздействий внеиней среды, то есть

Мд ■ ^Но^}| г » ^ ( 9 )

рде Ног- возмуизваие независимые воздействия внешней среды на входе системы:

Пн - • эличество возмучаючих воздействий, включенных в модель горного массива М» .

Нодель внеиней среды на выходе представляет собой гор-

ний массив в зоне влияния горных работ и оклвчает зависимые пере-цецнне

- <<Коп>; т «1,2,3,... пк> # (10)

ГК? Кош - зависимые переменные (характеристики) горного масси-на выходе модели Ма : пк - число зависимых переменных.

5 процессе выполнения теоретических исследований проводилась вдецтификация состояния горного кассива и газодинамических процесса!,. протекавцих в ней, при ведении горных работ. Процедуру иден-^рации для задач имитационного моделирования мояно разделить на САЦуащие этапы: ' • ' . ■ '

- разработка структуры моделей взаимодействия горного массива,

?$щ>дегии ведения горных работ и газофильтрацяонных процессов, протекавших -в нем; , •

- выбор критериев близости объекта управления и модели;

• - определение оптинальиых параметров моделей.

Наадая из вывеперечисленных моделей йоает быть настроена по следцаяей функциональной схекв. При работе объекта управления или щж проведении исследований накапливается информация о состоянии объекта. Выходной параметр настраиваемой йодели сравнивается с выгодный паракетром объекта. В случае недопустимой невязки осуществляется корректировка алгоритма и модели. При допустимой невязке имитационная модель является настроенной и монет быть использована в расвиренной системе управления для описания состояния реального объекта. ‘

Известные аналитические ревения задач относительно прогноза

Рае Л. Рзхвирзн'дай йидчяь «ипаиы управления газодинадн-чс-иша прзцв«еоа

геоыеханических процессов позволяит получить линь качественные результати,что объясняется идеализацией ыатеиатических моделей и низкой надевностьїі исходной информации. Наиболее эффективная является экспериментально-аналитический метод, который позволяет существенно упростить алгоритм математического описания объекта, т.е. определить структуру подели и некоторые ее параметры и связи ые-аду элементами, а остальные параметры и связи устанавливается экспериментально. .

Для выбора оптимальных управлявших воздействий на объект управления применена стандартные модели оптимизации. В качестве управлявших воздействий в геонеханике иогут бать использованы вентиляция, де: ізациз и различные методы, связанные с нагнетанием Физико-химических растворов в угольные пласти.

На ркс.1 приведена блок-скеыа прогноза и управления гаэофиль-трациошшц процоссоц в углепороднои ыассиве. К числу регламентированных коштокенгоз рудшгчиоП атмосфери опгасени окись углерода, окисли азота, серніШ ангидрид, сероводород, «етан, углекислый газ и др, Поскольку иатсиатическся модель дафораационно-филмрационко-го процесса ресает задач:: относительно интенсивности поступления в горные выработки лабого олзида, то она иозет быть настроена на соотаотсвушчий рсглааенїируеиай параметр. Рабочая водель (блок 4) на базе исходник кашшх о нетронутои цассизе даот выходкой паране-тр Ус . объекта -(блок 5) с стадии проектирования, который сравнивается с рсглашіїйриешій,. к о случае допустимой невязки рабочий объект пришшаатсяч: проектировании без дополнительных мероприятий. При НСДОПУСТІШЙ игшиїіе. шіфориация поступает в блок’принятия ровоний •? С' веіітклацал, дагаэацка, нагнетание растворов ). Рабочая модель<блои-,4) на Сззз, шшх свойств блока 1 вносит коррекции в.блої; 3.. Йроцедира повторяется до тех, пор, пока невязка

2 блока 0 ко:ста£шт.'доздетпкой. -В'такой ровные настроечная и рабочая .подели обсспоч;шазт. рразлзшіе газофнльтрационньш процессои.

Реализация расиароп;:ой еистсьш управления обеспечивает упраа-ленкз взаиасдейстппоа газодяааиическйх и технологических процессов и возшзгностьрегулирования параметрами цетанопосту-пления в руднпчіща о-тмосозрц* . .

Исслздосашт "дёфориашюшю-фильтрационных параметров

' разрабативаоиого иглепородвого. пассива - .

Ллз.вішолшші: вкспоріїііаіітально-аналитических исследований дефориацііокно-оильтрацаоїшх процессов была взята полого залегающая свита угольник.пластов, разрабатываемых -вахтой "Нагорная"

(ptfc.2). Б качестве исходной литологической информации б или кспользованн; структура вас-цзямих пород, начальная пористость ч разчер породообразующего зерна, Задача ресаллсь длд анизотропного горного массива. т.е. оизико-иеханические свойства в соседних по-родіїї.'х слоях ногут отличаться, а о пределах отдельного конечного элемента сохранязтея псстояшшки, Для упрощение иьода исходной

з :;оор":плтгк эл5«ся7оп гтейллыт :т :о"*..глп с"птс—•

С^І’Ч.Г.^ЛИСЬ . 47 0 <13і!<іВЛйЛ0 ПТ НЙОбХР.ЧЧИиСТК П::Є'И;:л-Ч!!;'ЗН!іЯ КООр--Anna І,

На оис.2 пинктивной линией показанц границы зони активной

wrwiw k ywmut Г| n^w/iruullt i/ObWit/'iJMViflWIVWl t UVWWVI V Mu 1>> W> vnilin W I '

ботке пласта 64. На рис.3 представлены результаты решения задачи распределения газового давлении вокруг очистной знработкк. Аналогичная картина получена и для подготовительной зиработки; поля распределения давления при этом существенно отличатся как качественно, так и количественно. Как видно из рисунка йзно прослешгвается зависимость фории поля газового давления от структура исслпдузиого аннзотропного массива. Tan, пенсе крепкие ПС23. иг.:::. ::z:: r.zzz:\'.z. Зслигсй ::а"а.:^::с* r.zz::z~zz~~z.

поиталькик зслі:ч:»а.

зпачителысо. цп?с:;-2ат рггсипз зало*! относительно гсзопоступ-лзшш з rops;:!3 BL'padoTir:?. . ' '

Следуїл агц.:т::ть, что j. „ї і:.--:-

i лосооопазнз использопанпз аатецатіпсского поил^позшшл.

рациошгас сзоЛетва пород. Йздчалксь качоствопапс количостоси-НЦ8 сторона задачи о фильтрации газа в ropiras онработіш из подра-батцзаенога, надрабативаеного їмссипа п игольного пласта.

г .

Рис.2. Схеиа распределения газового давления Р в зоне отработки пласта 64 вахты “ Нагорная "

:*sc,3«. Рьсьредменхе гииаазг-j &іль«лі Р 8 зоне ведення анкетах oador

Статистическая обработка полученная ка ЭВМ данных позволила установить ряд полузкпирических заошшостей для определения давлений газа в породах кровли и почры в ноиент их обназения очистными работешп

крезла 1.з (11)

Р - 0,01 (Нг - Н0) - 10охр[-5ехр(-0,2‘ 1)3 4 0,2 ,

1.3 ■

почва Р - 0,01(Нг - Н0) - 10-ехр[-4ехр(-0,Б-1)3 + 0,2,. (12)

где Р - давление газа на расстоянии 1 от поверхности обнаао-ншг Нг и Н0 - глубина разработки и зона газового выветривания. Формулы даат удовлетворительные результаты при Н-г II 800 и. Градиента газового давления:

кровля ЙЕ «, -5 ехр ('0,2-1), ШД/и, с13>

dl '

почва ЙЕ к (14)

d, <* --4 охр(-0,Б1 - 1), МПа/ы.

.йв рис. 5 призодыш графики изиеиения козфзуцнзнтов яроинца-еиоств егшотрогшого йглзвиецааасго каемгаа в sons ведеика очисткой ввгшш» otrsjas .видна,. что • характер взиеиопаа фалмраццокнаи свгйстз в такец случае из kosst' бить, конотонним.

Sasmsus гвггсртдотн' по' определенна иозффкщгеита прокхаасиос-тк разрабетшгзекгг?• яласта дала-расхокдония, 'ио.превииаСпао 1С%, ЙССД8ДСВ68КЗ S3K«ttC:№JftiCCTCfi ЯНТеГраЩШ рвОЛОГКЧвСШЗС И Г£-зодйц&иичзсаж EjiSGoccca. еглзакецазцого .горного иагспза прззвдн-лксь пргазгштслил в сахтизиу иола сахти ни.' Димитрова. Газодн-шшчмвяз и дсСср^-ц::;;:иио прсцосси, ш: подсастскн единой слое-нг£ ctwieim уараз£с:~:а'гсгииия раСотаий,-сицоствоюю олалат па параметра S3 2фдг::тег;:;стй ’текнглогкк горного производства, fipis а тон 5:ang£22uu3-sc0-5~«i;c3c:u;ei састошй к гаэодшиалзекпе явление асмедзвтсА.- e£s срсавм^ваа учота юшоти спопчеегл;;;

СВСЙИЬ горнего UECCUEa,. . . . .

Для 'изучения £е:гог.си8рксс?.ой влияния р&ологкчзских• процоссоз не параиотрн еза спорисго" дазлепиз разработана сатекатичсскиз иоде ян, дчатввевциз витсгр-дроггааос алакпке ' прочности и фальтра-цаогшга свойств гор«ш пород, взаонаацикея о.пространстве п врг-K8S8, на аикаащ| гезезвдоншез кра ашшуцизсся очистных а подготовит ельник гебоЕк. ' ' . ■ ' .

Анизотропный горвдй массив в предела?: коночного олекекта раз-скатривается каи иприга-вяз£50Ш1астнчесиаа среда, для описания которой Ершшто кктегральЕза црааизкаа' Всльтсрра. Б качество ядра-Еояаучвстн использована степенная функция йбеля.

t і і і

r*w

fia»

<й“&

Gcg

ea 63.

О

<гч*

О

c$

b Q

03 f-= U

рис,5, rcaf.'.K (?г?.гп5кпа гогЗДицкгптов ороккцаекости над сеттпз:-: згбсег.!. ' ~ .

В рассматриваемой модели реализовывалась кокцеяиия олияиия упруго-ягковенного напряяенно-дефоркированного состозниа ня ли**,-

:п,.-Ц!.п>н^е трсстгру горю.;.; порол, риг;тггтг- р??,ен;"-' -таС’-а-;--Л'М’пи.ч зэпгч псл!;-;енд янкок:-;<-з распредснапряжений. дефор-ияций и молот.» ««тек.» " ?:з:гс"-“г:;с- пг, зрогч-нн зо'/.м сдпи;:з-.);;гнвнои дгл'.чззы^, о результате ре^кия т?;- чап^иНгз: Зддд'; :1а П2йМ асздч&к. геоиеханические параметры горного массива ■' г .с п-р' ^а/ г.^пост; оптансПайг::

'' С';зу,ГзТЭ':о1; к*те!'аТ"ЧРС::;;:'; .^д- мр'-

ваиия установлено, что параметры напрязенно-дефорнированного сос-

•таииа « ии Ьисвспп ПЛПИШИИЛНИГ’ИИМ

”г?*‘г:гг: ;; ииуид е ?ине вляиккг

очистного забоя изменятся циклически. Продолаительность я амплитуда цикла зависят от соотиоаекпл Фактических и предельных напряжений, влияпцих на ’ прочностгше и оильтрационнае свойства дгля и пород, структура к свойства пород и кровли, последовательно обру-вапцихся над заработанный пространствои. Наиболее активная газо-отдача из разрабапгсаеаого пласта а пород наблпдается в тгчекиз 3-10 часов после остановки забсз.

г,~тог; ;;,’до:,;:рпла.

:;;!г,;;гг -л--..

с.у:;;?':?г;с::::.:

Члл-знс:;;:.' га-гкзпг:: дс,пдс1^:\ г;.

.^сх^х лсгу' Сц;„ о;ч:‘сл;!. V;1

Р «* аСР0 - Рк) озфС-ОЛигаШ.в 1» . №,

[?-. и(;:5;и;;л г:- (Л*'.л-'.

■ ' • -. ■ 11 ‘ .«.^^«млмиим ««п пилди! и ялситз

конкретно! Ро - начальной даояекиз газа о пласте; рк - оста-точкоз давление газа в пласта посла ого подзаЗош! ггли нгдрзбот"”; 1 - относительная дяяиа зона ястпвлиас * -

"и.‘ ■; ■•;!<.• ’ ! ”1

ИЬ';> ■'..ч:;.:-.;;;! ■:/ ‘V.; \ ПО :■Л- С»»м' ЯМКИ о гтпппалг.-. --Г.Т.Т' "ПТ* ОП!П;;'Ш'ЗЧ =: '■’•[■глиИ'.

гей/л; .

- ге -

Разработка алгоритма прогноза параметров гззовкделешш в горные выработки

й основе иатенатическик моделей газовыдеяекия в горные выработки лвакт ревеїше дкфЗереициалышх уравнений Оидьтрации газа

б среде с пзрекеиной порпстостыз. Такие уравнения обачно получапт с учетов скорости ламинарной оильтрации, определяемой по.закону Дарси, уравнений неразрывности .течения сорбируеиого газа к его состояние. " .

Подученный алгоритм дает возковность рассчитать сильтрацион-нав раскодк газа в треугольник элеиентак к теи са^ии определять полз фильтрации газа по контуру горной виработки, е которцв посту-пае? газ, ■ ' .

Для ревакйя задачи о газоБЦделешш в горнуз выработку из анизотропного оглавггецаадего пассива по разработанному алгоритму согласно власскшацик, приведенной с базе даадгсх. кссбходиао располагать дашшк: ш;ор пласта; размер сетки столбцов, деляаш; ■ сйэи ка конгч;;нз зленеити; коэффициент крепости пород слог.; плотность; аористегть; разиер пародообразцазего зерна;, разиер и количество еграйсшїїш;; пространств по каэдоку отрабатсоаавокд уголь-клау пяйс»С5 г4£5а;;тср;;стЕ;;т <?,5 .спредаляицио газопоскость слоя; размера к формі сочі£:;ій виработкк, о которца.выделяется газ. •

Не ркс.Б псказс^а'скйые дяз реввкия задача о газвпостундвики в горные вкработк:;. Б ргсДОгатате рагСиоиая пркпоглцрной зона вщ>£бот из поцачахз гяйкзыти сплоаная Фильтравцая область вокруг екработі тевдтс сетьо двократних проводяча:; здекекїоа.

. Тогда коякздетве газа, пемвпаедэв с горнуз выработку,- определит- • сй из вгіраааика - •

п

Сі я Е V®! • 2©і ^ . ' (16)

' . . 4 ■ '

С ечегои яр®сбраз'осаакй равенство с 18) моавт бить запасено с виде • ! .1 Г (3? й? - йР ■ <ЗР х ,,Чч

а » ~ [5в-кь*—+ 5о*ко- —- +* Бй’кк'—- + 5п-кп-~-) <1/)

у. ^ СІІВ СІІЄ <11п/'

где V к 5 _ скорость и плочадь оильтрации соответственно;

кв„ ко, і«г. - соответственно коэффициенты проницаемости угольного пластаг обруаешшх пород, кровля к почва;

йР/йІвя гіР/с11о, йРЛІІк, <1Р/(11п ~ соответствузде градиентц

давления газа, -

stadium Cp jr.l

ss

-v:f

Р»

фГ

Л

ЄЧІ ?j

О к"

s g

і ■

ч-1

ГСЗ~ЯГ| S_ft

j__5____I '■•> 11

Jii'

І5?^Кя* І г:Щ

,v\.<l.\>\ t-t 1

Реализация алгоритма на ЭВМ и замеры интенсивности метано-поступления в реальные горные выработки показали, что расчетные величины отличаются от замеренных в иахтных условиях не более, чей на 207.. •

Разработанная математическая модель деформационно-фильтрационных процессов в зоне ведения горных работ отравает динамику га-зопоступления в горные выработки из деформируемого горного массива с учетом его. анизотропии и используется в качестве рабочей и настроечной модели в расвиренной системе управления газофилътра-ционными параметрами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

- - *

В диссертации разработаны теоретические полоаания о взаимодействии газофильтрационнііх и деформационных процессов в анизотропной горном массиве с изменяющейся проницаемостью. совокупность которых мокко квалифицировать как новое крупное достижение в развитии газовой динамики.

Основные научные к практический результаты диссертационной работы закдючаятся в следивши:

і о Установлено, что основу концепции многоуровневого управления газофнльтрацкокныип процессами в игольнах вахтах составляет система днфдорзпциаямшх уравнений иеханшні деформируемой среды и миграция слайдов с цчетои анизотропии и изшіешш напра-аоино-дефорикровакного состояния, опрсделявцнх дикаиики-проницаемости горнах пород, Скстсва шшгоуропневога уп'раслсния долина оклвчать следуащш зяеиента: иастросчнр ыодоль, рабочий модель, базу данник п блоц управлявших воздействий.

2, Разработана алгоритми математическая иодоль для описания Фильтрационная процессов, обеспсч.шаезие прогноз изменения пористости, пронкцасцосш, газового давления н скорости фильтрации мотана в зависимости от анизотропии, динамики горнах работ,-її свойств пород во вреквни и пространстве.

3. Синтезирована модель деформационно-фильтрационного процесса , вкдвчазцая зависимость проницаемости породных слоев от величины деформации, а такае динаккну нх ггапряггекно-дефоршгрозашюго состояния и позволяющая отобрапать взаимосвязь иевду деформационными и фильтрационными Процессами в виде корреляционных зависимостей.

4. Разработаны алгоритма и программное обеспечение для реае-ния задач относительно форми и размеров зон активной фильтрации и деформационно-фильтрационных задач. Полученные алгориткн позвояя-ат получить полнцп газошкльтрационнув инфорыаиив о зонах влияния горних работ. Анализ динамики формирования зон активной дегазации при различных положениях очистного забоя относительно границ угольного пассива показал, что наиболее интенсивная газоотдача из уг-леБ>іЄ!іайдего пассива наступает после отхода очистного забоя от нонтааной каперы более чем на 20-25 ы, когда начинается обрушение основной кровли; градиенты газового давления в зонах опорного давление ^величиойшїс^ з 4-й раз. а раомёри зїих зон растит. достигая 25-40 и. В подготовительна» выработках зона активной дегазации аеньие. чем в очистках, более чем в 10 раз.

5. Изучен иеханизы фильтрации ыетана в неоднородно-анизотропной трещиновато-пористой среде с изненяащейся проницаемостью; ре-вение Фильтрационных задач в каадои конкретной случае долано вестись с учетом структуры дефорвируевого анизотропного горного массива. Влияние основных горно-геологических и горнотехнических факторов на лппаирайдцие гасаоханкческой и газофильтраииониой ситуации на угольных вахтах при отработке свитн пластов прозэлясгся

з види следующих законоивриостеГі:

- деформации пород и угля, вертикально напряпения, а таказ грздкя.мтц газового давления з анизотропно:: кассизо о 1,5-2 рлза отличавтся от аналогичинх дефораацяй, напряжений и градиентов, зкчислотгах для изотропного касиква горних пород;

- увеличение относительного расстояния (1/в) от поверхности абнаг!8кия пласта, до зести и болез при очистной выеике сникает вертикальные напряжения до 4% , а..градиент газового давления становится равный 0; в подготовительная выработках это наблэдае-тся значительно раиьаа - при осд:гаии;с 1/а - 1,5-2,0;

- на крдтнх 'пластах Фориа и разиери зопн активной фильтрации существенно отлачзатся от форна и разкеров этих зон на пологой падении,

8. Остановлено, что їшгешшгасть изтзковиделекия из абказен" ной поверхности рйзра«ативйз;іого игольного пласта зависит от физических свойств угольного пласта, гяуЗаиы залегания, форзи и обмене выработанного пространства. Интенсивность.газоаиделвния йойсй-пальна в течение первых нескольких часов, затеи она спивается по ааре истоцения пласта при остановленной забое до 000005 -

0,001 ка/й*мин, В зоне влияния очистках работ интенсивность нета-новнделениа иэненяется периодически н коррелирует с длиной вага обрушения основной кровли: рост иетановнделения в 1,4-1,5 раза

наблядается после каадого обрувения кровли, а затеи иетановнделе-ние снияаетсл: наибольвее газовыделение происходит при первичной обрушении кровли- 8 3,9-3,0 раза больие среднего,

?. Выявлен характер изменения газового давления в породах виецавщей толци. Получены зависимости деформационных (напряжения, смешения) и фильтрационных (газовое давление, коэффициент проницаемости, градиент давления) параметров от геометрических размеров зон активной фильтрации углепэродкого массива, иоцностк разрабатываемого угольного пласта. При изменении вирикы выработанного пространства от 25 до 200 к величина газового давления на одинаковом расстоянии от забоя сниааетса в 1.2-1,3 раза, градиенты газового давления соответственно растут и достигаат 0,4-0,б ИПа/и, коэффициенты проницаемости при этом реличиваатся в 2-7 раз. На основе полученных зависимостей составлена математическая модель неустано-вивыейся фильтрации метана, позволяемая рассчитывать ветановыде-ление в горные выработки с учетом динамики горно-геологических к горнотехнических факторов. Определена параметры зон активной Фильтрации, в том число при подработке к кадработкз пластов свиты.

8. Исследован характер «зцзиення проницаемости пород, вмещающих угольные пласты с учотон зшаноиерностей интеграции реологических и гозодинаиическ:^ процесса, протвкаа^их в массиве. Установлено, что напряшшо'Дзфорщшаииов состояние и фильтрационные процессы во вравзщ! взаааозаз««иаа и кзиеизвтся циклически. Аналитические исследований подтв«ркдаатся зкеперименталышми.

9. Практическое лпршшвика комплекса разработанных методов

расчета параметров ©няьтргщва к системы многоуровневого оперативного управления газогшступлЕКием позволит прогнозировать параметр» ме»ановадедения и управлять процессами прове.триваниа в горных выработках, что позводшг йсвдйчйть сличая созданий взрывоопасных ситуаций и пк сшш обеспечат Йезопасаиа цслоекй труда для рабочих в аах^ах.' " ' . ' '

Основные половенка диссертации Опубликована в следуацих работах: ■ ;//;'• '' • . V'';- -.. ■’

1, Ванва В.П. Исследование фильтрации газа при отработке

свиты угольных пластов //Научно-технические достка^ния и пере- .

довой опыт в угольной прбвавяенностн /ЩШЗИуголь. - П.*. 1992. -

- Н" 11—12. • . ■: ’• ’

2. Ванга В.П. Исследование деформационных процессов в зоне обработки «гольных пластов /Сиб.метая.ин-т. ^ Новокузнецк, 1932.

- ИОс. -• Библиограф.:4 иазв» - Рус. - Деп, 10.О3^9Г Н"б307. .

- ЗІ -

3. Банаа И.П. Исследование проницаемости массива горных юрод о зоне влияния горных выработок /Сиб.метал.ин-т. - Ноес-{дзнецк, 1992, - Не. Библчогрлф. :3 :-:лзв, -• Рус. - Деп, 27.1С.22, Г54С0.

4. Ваиаа iS.fl. Исследование фильтрации газа при отработке

:виты угольник проста» /Сн'7. ыетгл. . - Ко в о кузне ук, 1992, -

11с. - Библиограф.. :3 ««зб. - рг'с. - Деп. 27.10.92, N"5401.

5. Ванжа Й.Й., Фрянов В.П., Колмаков 5.А. Метод решения де-)орааайоннс—фильтрациочных задач массива пород, вкецаоцих дголь-іае пласты: Тезисы докладов к Всесовяному семинард. 1 Аналитические методы и применение ЭВМ в каканию горных пород". - Нсзосл-іирск, - 1991. - С,Зі-33,

6. Ьаняа В.П., Серебряная Е.Б., Пригъиов В.К. ііередзБКй в •оонпй выработка: Сй. научках. гриянв / Специально-экономические ;роОлрнк дсстиаения коренного перелома в эффективности развития іроизводительньїх сил Кузбасса.- Кемерово: 1988. - с. 45-46.

7. Ваняа Ю.П., Фрянов В.Н., Колмаков В.А. Метод расчета іефорнационно-фильтрационньгх параметров массива горных пород:Сб. іанчн. трудоэ "Совершенствование технологических процессов при [одземной разработке месторождений". - Кемерово,- 1992.- с.73-8.

8. Банка В,П., Фрянов 8.Н., Колмаков В.А. Исследоздоке і;ок іегазаиии при отработке спита угольных пластов // ^зь. вузов, 'ориый $урнал. - 1392. - К 6. - С. 54-5?.

5. Банка Й.И., Фр.чков В, И., Колкакзв 3. А. ІІ-сльдоел:-;;;? жльтрационных параметров углевмеааюце(* толщи //Изв. вузов. Гср-шй аурнал. - і394. - N 2. - С. 3?-43.

10. Ванжа Й.П.. Фрянов В.Н., Колмаков В.Й. Исследование за-гононериостей интеграции реологических и газодинамических про-[ессов цглевмеаавиїего горного массива // Изв. вузов. Горный аур-іал. - 1934. - N 8. - С. 43-40.

11. Ванжа Ю.П., Фрянов В.Н., Колмаков В.Й. Метод решении ;еформацконно-фи.лырационнкх задач //Изв. вузов. Горный журнал.

■ 1392. - N"1. - С.34-57,

12. Ваняа Ш.П. Прогноз газовыделениа и управление газопылевоз-.ушной средой в шахтах. Издательство Томского университета,- Томск. 995,- 144 с.

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ПРОБЛЕМЫ И АНАЛИЗ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОЯВЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИОННЫХ И ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ ГОРНОГО МАССИВА

1.1. Анализ влияния деформационно-фильтрационных процессов горного массива на эффективность и безопасность работ на угольных шахтах

1.2. Обзор результатов теоретических исследований и методологии оценки деформационных и фильтрационных характеристик углевмещающего массива горных пород

1.2.1. Обзор результатов исследований прогноза параметров напряженно-деформированного состояния разрабатываемого углевмещающего массива горных пород

1.2.2. Обзор результатов исследований фильтрационных параметров массива горных пород

1.2.3. Анализ результатов исследований взаимодействия деформационных и фильтрационных процессов в горном массиве 42 1.3. Обзор экспериментальных исследований напряженно-деформированного и газового состояния углевмещающего массива

1.3.1. Анализ результатов исследований напряженно-деформированного состояния горного массива в условиях шахт —

1.3.2. Анализ закономерностей метановыделения на угольных шахтах Кузбасса

1.3.3. Обзор экспериментальных исследований деформационно-фильтрационных процессов в горных породах в зоне влияния горных выработок

1.4. Актуальность и задачи исследований

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ И ГАЗОФИЛЬТРАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В ДЕФОРМИРУЕМОМ МАССИВЕ

2.1. Фильтрация газа в неоднородно-анизотропной трещиновато-пористой среде

2.2. Газовыделение из пласта с неподвижной поверхностью обнажения

2.3. Газовыделение из пласта с подвижной поверхностью обнажения

2.4. Газовыделение из пластов-спутников

2.5. Алгоритм метода конечных элементов для решения деформационно-фильтрационных задач

2.6. Программное обеспечение математических моделей

Выводы

3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИОННЫМИ ПРОЦЕССАМИ НА УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ С УЧЕТОМ ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ АНИЗОТРОПНОГО ГОРНОГО МАССИВА

3.1. Характеристика объекта исследований

3.2. Структура и модели системы управления геомеханическими и газодинамическими процессами в углевмещающем массиве

3.3. Анализ и выбор методов исследования газофильтрационных свойств деформирумого углевмещающего массива

3.4. Методология экспериментальных исследований газодинамических характеристик горного массива

3.5. Формирование базы данных

Выводы

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ИЗМЕНЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ГОРНОГО МАССИВА С УЧЕТОМ АНИЗОТРОПИИ И ДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД

4.1. Исследование деформационно-фильтрационных параметров разрабатываемого угольного пласта ------------------ 1?

4.2. Исследование фильтрационных параметров углевмещанщей толщи

4.3. Исследование закономерностей интеграции реологических и газодинамических процессов углевмещанщего горного массива

4.4. Исследование закономерностей дегазации пластов-спутников

Выводы

5. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ГАЗОВЫДЕЛЕНИЯ В ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ

5.1. Разработка алгоритма прогноза параметров газовыделения в горные выработки

5.2. Моделирование прогноза газовыделения в горные выработки

Выводы

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Интенсификация процессов угледобычи и развивающиеся новые рыночные отношения в России требуют повышения конкурентноспособности добываемого угля на мировом и внутреннем рынках. В этой связи moiho выделить следующие основные задачи, стоящие перед угольной промышленностью: провести санацию действующего шахтного фонда с использованием новых энергосберегающих высокопроизводительных экологически чистых технологий добычи и переработки угля; осуществить системный перевод вахт на новые угольные месторождения, благоприятные для высокопроизводительных комплексно-механизированных забоев и технологий; создать технологии комплексной добычи угля и метана; обеспечить безопасные и комфортные условия труда при добыче угля в угольных шахтах.

Решение поставленных задач осложняется тем, что по мере увеличения глубины отработки метановыделение в горные выработки увеличивается до 30-50м3 / т добываемого угля. По данным ВостНИИ ежегодно в Кузбассе происходит более 1500 случаев загазирования горных выработок.

В настоящее время в строй действующих вводятся месторождения, разработка которых начинается в благоприятных горно-геологических условиях, когда угольные пласты и вмещающие породы обладают низкой метаноносностью. Тем не менее, заложенные в проектах нагрузки на очистной забой ( до 4 - б тыс.т/сутки ) обусловливают даже на пластах с низкой метаноносностью высокую абсолютную газообильность горных выработок и тем самым шахт в целом.

Важнейшая роль в нормализации шахтной атмосферы метанообиль-ных угольных шахт, обеспечении безопасности ведения горных работ, создании нормальных климатических условий труда шахтеров принадлехит пахтной вентиляции.

Решение вентиляционных задач связано с необходимостью использования достоверной информации о динамике газопоступления в горные выработки в связи с изменяющимися горно-геологическими и горнотехническими условиями в зоне ведения горных работ, а следовательно и с изменяющимся напряженно-деформированным состоянием углевмещающего массива.

В настоящее время для определения газообильности горных выработок могут быть использованы следующие методы: статистический, по разности природной и остаточной газообильности угля и пород, по Фактической газообильности выработок и динамический метод, базирующийся на теории фильтрации в пористых средах.

Наиболее совершенным принято считать фильтрационный метод, основанный на реализации деформационно-фильтрационной модели разрабатываемого углевмещающего горного массива.

На современном уровне развития теории фильтрации газообразных и яидких флюидов в трещиновато-пористых средах известны случаи решения газофильтрационных задач с использованием эмпирических и полуэмпирических зависимостей изменения пористости и проницаемости угля и пород в условиях разрабатываемого слоистого горного массива, что не достаточно полно соответствует реальным условиям, так как на пористость и проницаемость существенное влияние оказывает динамика напряженно-деформированного состояния горных пород. В связи с изложенным актуальным является решение научной проблемы установления закономерностей газофильтрационных процессов с учетом динамики свойств и напряженно-деформированного состояния анизотропного горного массива. Решение этой проблемы позволит обеспечить оптимальное управление газодинамическими режимами угольных шахт.

Исследования выполнены автором в соответствии с планом научно-исследовательских работ Сибирской государственной горно-металлургической академии за 1983-1994гг по направлениям: создание технологии комплексной добычи угля и метана в условиях шахт Кузбасса CN гос. per.01.9.00054062), разработка теоретических основ и технологических реиений информационно-материальных гидротехнологий добычи угля, включающих элементы традиционных и специальных способов разработки месторождений.

ЦЕЛЫ) РАБОТЫ является разработка теоретических основ взаимодействия фильтрационных и геомеханических процессов в анизотропном горном массиве с изменяющимися газодинамическим и напряяенно-деформированным состояниям л.

ИДЕЯ РАБОТЫ заключается в синтезе дифференциальных уравнений Фильтрации газов и деформирования пород в анизотропном с переменными физико-механическими свойствами горном массиве для установления параметров газовыделения в горные выработки.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ:

- разработать математическую модель системы управления газоФильтрационными процессами с учетом деформированного состояния и изменения свойств массива горных пород;

- развить алгоритм и разработать математическую модель газоФильтрационных процессов, происходящих в анизотропном углевмещаю-щем массиве:

- синтезировать математическую модель деформационно-фильтрационных процессов анизотропного горного массива;

- разработать алгоритм расчета параметров напряженно-деформированного состояния и газовой фильтрации в зоне влияния системы горных выработок;

- исследовать закономерности изменения фильтрационных параметров углевмещающего массива с учетом деформации и анизотропии свойств горных пород;

- установить закономерности изменения параметров газофильтрационных процессов при движущемся очистном забое;

- разработать методологию и рекомендации по оптимальному управлению газофильтрационными процессами для угольных вахт.

Реиение поставленных задач позволит повысить надежность прогноза газодинамических параметров в пределах нахтного поля с учетом динамики горных работ, формы и размеров выработанного пространства, анизотропии пород, геомеханических и фильтрационных свойств угольных пластов и вмещающих пород.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Для решения указанных задач в работе использован комплекс методов:

- анализ и научное обобщение результатов исследований газовой обстановки в горных выработках угольных оахт;

- теоретические исследования дифференциальных уравнений механики деформируемой среды и фильтрации газа в ней для разработки математической модели деформационно-фильтрационного процесса;

- математическое моделирование процесса метановыделения в горные выработки с использованием ЭВМ для установления закономерностей изменения параметров деформационно-фильтрационного процесса и разработки метода расчета газопоступления в горные выработки;

- анализ систем управления газофильтрационными процессами в угле-вмещающей толще для определения компонентов расширенной системы управления газопоступлением в горные выработки;

- экспериментальные исследования в производственных условиях для проверки достоверности теоретических исследований, предлагаемых методов, моделей и рекомендаций по оптимальному управлению газофильтрационными процессами в углевмещающем горном массиве;

- методы математической статистики для обработки результатов математического моделирования и нахтных экспериментов.

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЩЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

- модель расаиренной системы многоуровневого управления газоФильтрационными процессами в разрабатываемой углевмещающей толще должна состоять из следующих элементов; настроечной модели, рабочей модели с базой данных, блока выбора управляющих воздействий;

- алгоритм и математическая модель деформационно-фильтрационных процессов в анизотропном горном массиве определяют концепцию синтеза дифференциальных уравнений механики деформируемой среды и Фильтрации флюидов, которые в совокупности представляют систему дифференциальных уравнений;

- алгоритм и математическая модель для описания процессов в в анизотропном массиве должны включать, кроме общепринятых для изотропного массива, зависимости проницаемости и пористости от деформации для пород каждого слоя, а также изменение напряженно-деформированного состояния во времени и пространстве;

- при синтезе математической модели деформационно-фильтрационных процессов за счет взаимовлияния параметров, получаемых при реализации деформационной и фильтрационной моделей, возникают новые качественные явления: изменение пористости и проницаемости влияет на параметры метановыделения, а интеграция давления флюида и механических напряжений приводит к изменению физико-механических свойiO ств пород; зависимости давления и градиентов давления метана от параметров опорного давления экспоненциальные:

- система матричных уравнений должна включать две подсистемы, одна из которых описывает гравитационное равновесие системы с разными механическими свойствами, а вторая - полевую Функцию газовых потоков в слоистом массиве горных пород; решение этих уравнений должно осуществляться совместно, что дает возможность получать поля распределения газового давления, градиентов давления, скоростей фильтрации в зоне влияния горных выработок с учетом динамики свойств горных пород:

- коэффициент проницаемости угольного пласта впереди очистного забоя снижается на 40-50% на расстоянии, равном мощности пласта, а градиент давления газа в угольном массиве впереди очистного забоя в пределах мощности пласта резко увеличивается, а затем снижается и на расстоянии шести-семи мощностей пласта становится равным нулю; закономерность распределения коэффициента проницаемости и градиента давления в окрестности подготовительной и очистной выработок качественно подобны;

- коэффициент проницаемости при подработке и надработке углевмещающего массива зависит от топологии и объема выработанного пространства как ранее отработанных, так и отрабатываемых пластов, структуры и анизотропии свойств пород междупластья, глубины разработки; для аргиллита отношение коэффициентов проницаемости в зоне влияния горных работ изменяется от 2,5 до 1?, алевролита -от 2,0 до 14,5 , песчаника - от 1,5 до 12,8 ;

- интенсивность метановыделения разрабатываемого пласта в зоне влияния очистных работ изменяется периодически, период экстремального метановыделения коррелирует с длиной шага обрушения основной кровли; интеграция реологических, геомеханических и газодин намических процессов в углепородном массиве обусловливает цикличность протекания фильтрационного процесса.

ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИИг выводов и рекомендаций подтверждается:

- соответствием развиваемых теоретических положений деформационно-фильтрационных процессов природе формирования деформаций и миграции флюидов в углепородном массиве;

- удовлетворительной сходимостью результатов математического моделирования на ЭВМ с результатами 860 шахтных замеров фильтрационных и вентиляционных параметров, расхождения не превышают 20Х;

- больоим объемом ( более 1200 ) вариантов математического моделирования и разнообразием горно-геологических и горнотехнических условий численного эксперимента.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ заключается в следующем:

- разработана концепция синтеза деформационно-фильтрационных процессов в анизотропном с изменяющимися в процессе ведения горных работ физико-механическими свойствами углепородного массива;

- разработана структура модели и алгоритм, описывающие газофильтрационные процессы в анизотропном горном массиве с учетом изменения пористости в зависимости от деформации пород слоистого массива. а также изменения напряженно-деформированного состояния во времени и пространстве;

- установлены закономерности изменения коэффициентов фильтрации и градиентов давления газа в призабойной зоне, отличающиеся тем. что график распределения коэффициента проницаемости является зеркальным отображением эпюры опорного давления, графики изменения градиентов газового давления подобны эпюре опорного давления;

- разработан метод расчета геометрических параметров зон активной фильтрации при подработке и надработке угольных пластов, отличающийся совместным реиением дифференциальных уравнений механики деформируемой слоистой среды и дифференциальных уравнений Фильтрации Флюидов, с численной реализацией методом конечных элементов с учетом формы выработанного пространства, глубины разработки, угла падения пластов;

- установлены закономерности изменения параметров фильтрационных процессов в зависимости от реологических свойств горных пород, количественно подтверщдающие, что с увеличением времени коэффициент фильтрации в начальный период интенсивно возрастает, затем стабилизируется; размеры зоны активной фильтрации во времени увеличиваются, однако форма ее подобна первоначальной;

- разработан метод расчета метановыделения, учитывающий зависимости деформационно-фильтрационных параметров, определяемые с использованием горно-геологических и горнотехнических факторов, скорости отработки свиты угольных пластов, размеров выработанного пространства и динамики метановыделения;

- разработана система оперативного управления процессами газовыделения, отличающаяся системным взаимодействием и учетом совокупного влияния закономерностей деформирования горных пород, изменением их фильтрационных свойств, миграции метана в углевме-щающем массиве и обеспечивающая возможность предотвращения взрывов метановоздумной смеси в шахтах.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ состоит в том, что полученные результаты исследований позволяют:

- прогнозировать параметры деформационно-фильтрационных про

1Ь цессов, протекающих в отрабатываемом углепородном массиве, в зависимости от объема выработанного пространства, структуры и свойств пород междупластья, глубины разработки и анизотропии;

- устанавливать Форму и размеры зоны активной фильтрации при отработке свиты угольных пластов с учетом реологических свойств горных пород;

- использовать методику расчета метановыделения из породного массива в горные выработки при разработке проектов выемки свит угольных пластов проектируемых щахт с учетом возможности предотвращения взрыва метановоздужной смеси и в учебном процессе;

- разработать мониторинг системы многоуровневого оперативного управления, включающий систему прогноза, контроля и управления газодинамическими процессами, обеспечивающий минимальную взрывчатость рудничной атмосферы;

- снизить вероятность взрыва метановоздужной смеси за счет управления процессами ее формирования и параметрами.

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты исследований процесса фильтрации метана в угольных и породных пластах явились основой для разработки методики расчета метанообильности горных выработок и параметров системы управления газодинамическими процессами в виде алгоритмов и программного обеспечения ЭВМ, которые используются в учебном процессе Сибирской Государственной горно-металлургической академии и АО "Кузнецкуголь ".

ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ РАЗРАБОТОК выражается в повышении безопасности работ за счет управляемости процесса газопоступления в горные выработки.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертационной работы и отдельные ее разделы докладывались и получили одобрение на Всесоюзном семинаре "Применение ЭВМ для решения геомеханических задач " Сг.Новосибирск, 1990г.); на четвертом Всероссийском семинаре "Направления развития гидротехнологии отработки крутых пластов. Теоретические и практические аспекты создания наукоемких гидротехнологий новых уровней эффективности для слоеных горно-геологических условий" (г.Новокузнецк, 1992г.); на Всесоюзной конференции "Социально-экономические проблемы достижения коренного перелома в эффективности развития производительных сил Кузбас-са"(г.Кемерово,1988г.); на региональной научно-практической конференции "60 лет СМИ"( г.Новокузнецк,1990г.); на международной научно-технической конференции "Перспективы развития горнодобывающей промышленности"(г.Мемдуреченск,1994 г.);на Всесоюзном семинаре по научным исследованиям в области гидравлической добычи уг-ляСг.Новокузнецк,1990 г.).

ПУБЛИКАЦИИ. По результатам выполненных исследований опубликовано ££ статей и монография.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из 5 разделов, содержит 300 страниц машинописного текста, 50 иллюстраций, 14 таблиц и список использованных литературных источников из 255 наименований. Г

Выводы

1. На основе математической процедуры преобразования дифференциальных уравнений в частных производных в матричную форму получена система матричных уравнений для решения численными методами задач относительно определения объемов метанопоступления в горные выработки.

2. Для реализации разработанного алгоритма составлена вычислительная программа, позволяющая определять дебиты газа в горные выработки с учетом всего комплекса горно-геологических и горнотехнических факторов.

3. Характер распределения газового давления в одиночную подготовительную выработку и в очистной забой аналогичен, однако в последнем случае градиенты газового давления существенно выше, чем в окрестности подготовительной выработки.

4. Разработанная математическая модель газофильтрационного процесса может быть использована в расширенной системе управления, приведенной в разделе 3

Zl-6

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, являющейся квалификационной научной работой, на основании выполненных автором исследований осуществлено решение научной проблемы разработки теоретических положений синтеза газофильтрационных и деформационных процессов в анизотропном горном массиве с изменяющейся проницаемостью, совокупность которых moiho квалифицировать как новое крупное достижение в развитии газовой динамики.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Установлено, что основу концепции многоуровневого управления газофильтрационными процессами в угольных шахтах составляет система дифференциальных уравнений механики деформируемой среды и миграции флюидов с учетом анизотропии и изменения напряженно-деформированного состояния, определяющих динамику проницаемости горных пород. Система многоуровневого управления должна включать следующие элементы: настроечную модель, рабочую модель, базу данных и блок управляющих воздействий.

2. Разработаны алгоритмы и математическая модель для описания фильтрационных процессов, обеспечивающие прогноз изменения пористости, проницаемости, газового давления и скорости фильтрации метана в зависимости от анизотропии, динамики горных работ и свойств пород во времени и пространстве.

3. Синтезирована модель деформационно-фильтрационного процес

IZ1 ca, включающая зависимость проницаемости породных слоев от величины деформации, а такяе динамику их напряяенно-деформированного состояния и позволяющая отображать взаимосвязь между деформационными и фильтрационными процессами в виде корреляционных зависимостей.

4. Разработаны алгоритмы и программное обеспечение для решения задач относительно формы и размеров зон активной фильтрации и деформационно-фильтрационных задач. Полученные алгоритмы позволяют получить полную газофильтрационную информацию о зонах влияния горных работ. Анализ динамики формирования зон активной дегазации при различных положениях очистного забоя относительно границ угольного массива показал, что наиболее интенсивная газоотдача из уг-левмещающего массива наступает после отхода очистного забоя от монтажной камеры более чем на 20-25 м, когда начинается обрушение основной кровли; градиенты газового давления в зонах опорного давления увеличиваются в 4-6 раз, а размеры этих зон растут, достигая 25-40 м. В подготовительных выработках зона активной дегазации меньше, чем в очистных, более чем в 10 раз.

5. Изучен механизм фильтрации метана в неоднородно-анизотропной трещиновато-пористой среде с изменяющейся проницаемостью; решение фильтрационных задач в каждом конкретном случае должно вестись с учетом структуры деформируемого анизотропного горного массива. Влияние основных горно-геологических и горнотехнических Факторов на формирование геомеханической и газофильтрационной ситуации на угольных шахтах при отработке свиты пластов проявляется в виде следующих закономерностей;

- деформации пород и угля, вертикальные напряжения, а также градиенты газового давления в анизотропном массиве в 1,5-2 раза отличаются от аналогичных деформаций, напряжений и градиентов,

ZZ& вычисленных для изотропного массива горных пород;

- увеличение относительного расстояния (1/ш) от поверхности обнажения пласта до шести и более при очистной выемке снижает вертикальные напряжения доУЦ. а градиент газового давления становится равным 0; в подготовительных выработках это наблюдается значительно раньше - при величиных 1/ш = 1,5-2,0;

- на крутых пластах Форма и размеры зоны активной Фильтрации существенно отличаются от формы и размеров этих зон на пологом падении.

6. Установлено, что интенсивность метановыделения из обнаженной поверхности разрабатываемого угольного пласта зависит от физических свойств угольного пласта, глубины залегания, формы и объема выработанного пространства. Интенсивность газовыделения максимальна в течении первых нескольких часов, затем она снижается по мере истощения пласта при остановленном забое до 0,0005 -0,001 м3/м*мин. В зоне влияния очистных работ интенсивность метановыделения изменяется периодически и коррелирует с длиной шага обрушения основной кровли: рост метановыделения в 1,4-1,5 раза наблюдается после каждого обрушения кровли, а затем метановыделе-ние снижается; наибольшее газовыделение происходит при первичном обрушении кровли- в 3,5-3,8 раза больше среднего.

7. Выявлен характер изменения газового давления в породах вмещающей толщи. Получены зависимости деформационных (напряжения, смещения) и фильтрационных (газовое давление, коэффициент проницаемости, градиент давления) параметров от геометрических размеров зон активной фильтрации углепородного массива, мощности разрабатываемого угольного пласта. При изменении ширины выработанного пространства от 25 до 200 м величина газового давления на одинаковом расстоянии от забоя снижается в 1,2-1,5 раза, градиенты газового и 9 давления соответственно растут и достигают 0,4-0,6 МПа/м, коэффициенты проницаемости при этом увеличиваются в 2-? раз. На основе полученных зависимостей составлена математическая модель неустановившейся фильтрации метана, позволяюцая рассчитывать метановыде-ление в горные выработки с учетом динамики горно-геологических и горнотехнических Факторов. Определены параметры зон активной фильтрации, в том числе при подработке и надработке пластов свиты.

8. Исследован характер изменения проницаемости пород, вмещающих угольные пласты с учетом закономерностей интеграции реологических и газодинамических процессов, протекающих в массиве. Установлено, что напряженно-деформированное состояние и фильтрационные процессы во времени взаимозависимы и изменяются циклически, йналитические исследования подтверждаются экспериментальными.

9. Практическое применение комплекса разработанных методов расчета параметров фильтрации и системы многоуровневого оперативного управления газопоступлением позволит прогнозировать параметры метановыделения и управлять процессами проветривания в горных выработках, что позволит исключить случаи создания взрывоопасных ситуаций и тем самым обеспечит безопасные условия труда для рабочих в шахтах.

1. Абрамов Ф.А. Рудничная аэрогазодинамика. М.: Недра, 1972. - 274 с.

2. Айруни А.Т., Лидин Г.Д. О теории дегазации угольных пластов.-М.: госгортехиздат, 1963.- 207 с.

3. Авершин С.Г. Расчет деформаций массива горных пород под влиянием подземных разработок.- Л.: ВНИМИ, i960.- 87 с.

4. Айруни А.Т. Дегазация выработанных пространств.- М.: ЦНИЗИ-уголь, 1976.-57 с.

5. Акимов А.Г. Сдвижение горных пород при подземной разработке угольных и сланцевых месторождений.- М.: Недра, 1970.- 224 с.

6. Амусин Б.З., Фадеев А.Б. Метод конечных элементов при решении задач горной механики.- М.: Недра, 1975,- 144 с.

7. Айруни А.Т., Иофис М.А., Черняев В.И. Прогнозирование напряженного и газодинамического состояния угольных пластов при взаимном влияние надработки и подработки // Физ.- техн. пробл. разработки полезных ископаемых.-1985.-N1.-с.43-52.

8. Баренблатт Г.И., Лелтов Ю.П., Кочина И.Н. Об основных представлениях теории фильтрации в трещиноватых породах.- Прикл. мат. и мех., 1960, т.24, N5, с.852-864.

9. Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.М. Теория нестационарной фильтрации жидкости и газа.- М.: Недра, 1972.-288 с.

10. Ю.Бурчаков А.С., Мустель A.M., Ушаков К.З. Рудничная аэрология.-Н.: Недра, 1971.- 376 с.

11. Бонецкий В.А., Богатырев В.Д., Богатырева А.С. Оценка фильтрационных вопросов воздуха вокруг очистных выработок на сближенных пластах.- В кн.:Аналитические методы и вычислительная техника в механике горных пород.- Новосибирск:ИГДСОАН ССС, 1975,-с.71.

12. Бонецкий В.А., Богатырев В.Д., Садохин В.П. Оценка фильтрационных прососов воздуха при выборе схем проветривания;-В сб. Вентиляция шахт и предупреждение эндогенных пожаров. Прокопьевск, 1975, N"26, С.39-47.

13. Бонецкий В.А., Исаенко В.Д., Игнатенко В.П. Параметры .воздухопроницаемости пород вокруг горных выработок. Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело, 19?3, N"5, С.10-11.

14. Борисов А.А. Механика горных пород и массивов.- М.: Недра, 1980,-360 с.

15. Быков Л.Н., Захаров Е.И., Соколов Э.М. Определение газопроницаемости угольных целиков.- Известия вузов. Горный журнал.1968, N 11, с.48-51.

16. Беспятов Г.А., Колмаков В.А. Дегазация мощных крутопадающих пластов в условиях Прокопьевско-Киселевского района.- В кн.: Разработка свиты крупных пластов. Кемерово, КузПИ, 1972.-с.180-189.

17. Беспятов Г.А., Колмаков В.А., Тарасов Б.Г. К вопросу о неустановившейся фильтрации газа в зоне очистной выработки.- В кн.: Математические методы в механике горных пород, N 28.-с.59-68.

18. Барановский В.И., Графова А.Я., Шишков И.П. Определение метано выделения из подрабатываемых пластов.- В кн.Технология и экономика угледовычи,- М.: Недра, 1966, N 4.- с.51-55.

19. Брыляков В.Е. Газопроницаемость угольных пластов Копейского угольного района // Уголь.- 1963, N 7.-с.39-41.

20. Беспятов Г.А., Колмаков В.А., Тарасов Б.Г. Закономерность изменения газового давления в разрабатываемом угольном пласте. В кн.: Вопросы рудничной аэрологии. 3-е изд. Кемерово, КузПИ, 1972. -с.111-123.

21. Беспятов Г.А., Колмаков В.А., Тарасов Б.Г. Исследование эффекта газовыделения из под- и надрабатываемых толщ очистным забоем.- В кн.: Вопросы рудничной аэрологии. 3-е изд. Кемерово, КузПИ, 1972, с.134-151.

22. Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести.- М.: Высш.шк., 1968.-512 с.

23. Беляев Е.В. Теория подрабатываемого массива горных пород.-М.: Недра, 1987.- 176 с.

24. Батугин С.А. Определение деформаций горных пород при движущемся забое: Автореферат дис. канд. техн.наук. Кемерово, 1963.-19 с.

25. Бабич Ю.Н., Цыбенко А.С. Методы и алгоритмы автоматического формирования сетки конечных элементов.- Киев: ИПП АН УССР, 1978. -93 с.

26. Беляев Е.В. Теория подрабатываемого массива горных пород.-М.: Недра, 1987.- 176 с.

27. Бауэр X., Хойман М. Эксперименты по экранированию перемещающихся источников пылеобразования в шахтах.- Глюкауф, 1975, N3.

28. Балыков В.М., Пичков Ю.А. Пылеподавление с помощью пылеотсо-са на узкозахватных комбайнах.- Уголь, 1975,Н 4,с.35-39.

29. Воронин В.Н. Основы рудничной аэрогазодинамики.-М.:Углетех-издат.1951.-492 с.

30. Вылегжанин В.Н. Математическое моделирование аэрологических процессов при календарном планировании горных работ в АСУ угольной шахты: Автореф. Дис.канд.техн.наук. -Новосибирск, 1973.-18 с.

31. Ванжа Ю.П., Фрянов В.Н., Колмаков В.А. Метод решения деформационно-фильтрационных задач // Изв.вузов. Горный журнал. -1992.-N" 1.-С.49-54.

32. Банка Ю.П., Фрянов В.Н., Колмаков В.А. Исследование зон дегазации при отработке свиты угольных пластов // Изв.вузов. Горный журнал. -1992. -N 6. -с.51-54. .

33. Ванжа Ю.П., Фрянов В.Н., Колмаков В.А. Исследование фильтрационных параметров углевмещающего массива горных пород в зоне влияния горных выработок // Изв.вузов. Горный журнал. -1994. -N 2. -с.44-48.

34. Ванжа Ю.П. Исследование деформационно-фильтрационных процессов в зоне отработки угольных пластов. Деп. ЦНИЗИуголь N 5367, 1992.

35. Ванжа Ю.П. Исследование проницаемости угольного массива гор- • ных пород в зоне влияния горных выработок. Деп. ЦНИЗИуголь,1. N 5401, 1992.

36. Ванжа Ю.П. Исследование фильтрации газа при отработке свиты угольных пластов. Деп. 5400, 1992, ЦНИЗИуголь.

37. Ванжа Ю.П., Фрянов В.Н., Колмаков В.А. Метод расчета деформационно-фильтрационных параметров массива горных пород. -Сб. Совершенствование технологических процессов при подземной разработке месторождений. -Кемерово, 1992. -с.73-83.

38. Ванжа Ю.П.,Серебрянная Е.Б.,Притьмов В.Н. Передувка в горной выработке. Всесоюзная конференция. Кемерово, 1988. -2 с.

39. Вылегжанин В.Н. Физические и геомеханические основы оптимизации угольных шахт. -Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1981.

40. Гмошинский В.Г. Горное давление на пологих угольных пластах в окрестности выработки. // Уголь. -1957. -N 6, -с.16-23.

41. Гращенков Н.Ф. Исследование вентиляции при проходке выработок в угольных шахтах. Автореф. Дис.,док.тех.наук.-М.: 1971.-29с.

42. Гращенков Н.Ф., Глузберг Е.И. Исселедование фильтрации воздуха зоне обрушения выработанного пространства //Изв.вузов.

43. Горный журнал. -1977. -N 3. -с.39-42.

44. Горбачев П.Ф. Формулы скорости течения жидкости. -М.: ОНТИ. 1936. -171 с.

45. Грицко Г.И., Власенко Б.В., Посохов Г.Е. и др. Прогнозирование и расчет проявления горного давления / Новосибирск: Наука, 1980. -156 с.

46. Грицко Г.И., Вылегжанин В.Н. Оптимизация технологии на пластах, опасных по газодинамическим явлениям // ФТПРПИ. -1976.-N 1. -с.69-75.

47. Джорж А., Ли ДЖ. Численное решение больших разреженных систем уравнений/ Пер. с англ. -М.: Мир, 1984 -333 с.

48. Егоров П.В. Исседование природы, прогноз и предотвращение горных ударов при разработке мощных крутых пластов в Кузбассе. -Дис. д-ра техн.наук. -Прокопьевск. 1974.

49. Ержанов Ж.С. Теория ползучести горных пород и ее приложения.-Алма-Ата: Наука, 1964.-180с.

50. Ермеков М.А.,Фоминых Е.И. 0 распределении давления газа вблизи обнаженной угольной стенки. -В кн.: Вопросы борьбы с газом, угольной пылью и подземными пожарами на шахтах Карагандинского бассейна. -М.: Недра, 1966. -.167-174.

51. Единая методика прогнозирования горно-геологических условий разработки угольных пластов. -Л.: ВНИМИ, 1982. -30 с.

52. Ершов Л.В., Либерман Л.К., Нейман И.Б. Механика горных пород.-М.:Недра, 1987.-192 с.52. -Жуковский Н.Е. Теоретические исследования о движении подпочвенных вод.- Русск.физ. -Тим.об-во, 1989, т.21—с.1-20.

53. Жаворонков Ю.М. Исследование заканомерностей формирования полей концентрации газа в горных выработках: Автореф.Дис. канд.техн.наук.- Кемерово, 1973. -18 с.V

54. Жаворонков Ю.М., Тарасов Б.Г., Колмаков В.А. Об аналитическом решении частног.о случая уравнения турбулентной диффузии. -В кн.: Вопросы рудничной аэрологии. 3-е изд. -Кемерово, 1973.--с.7-12.

55. Зайденварг В.Е., Петухов И.М. Региональное управление горным и газовым давлением на больших глубинах // Зголь. -1992. -N 5.

56. Зенкевич O.K. Метод конечных элементов в технике / Пер. с англ. -М.: Мир, 1975. -541 с.

57. Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, склонных к внезапным выбросам угля, породы и газа.,-М.: Недра, 1977. -119 с.

58. Имитационное моделирование производственных систем / Под общ.ред.чл.-кор. АН СССР А.А.Вавилова. -М.: Машиностроение.-Берлин: Техника, 1983. -416 с.

59. Ильницкая Е.И., Тедер Р.И., Ватолин Е.С. и др. Свойства горных пород и методы их определения./ Под ред. М.М.Про-тодьякова.-М.: Недра, 1969. -392 С.

60. Кричевский P.M. 0 выделении метана из угольного массива вв подготовительные выработки: Бюллетень МакНИИ. -М. -1947, N"16.-С.23-31.

61. Комаров В.Б. Рудничная вентиляция. -М-Л.: ОНТИ. -1938. -250 с, v 62. Колмаков В.А. Математические модели газодинамических и дифорузионных процессов. -В кн.: Подземная разработка мощных угольных пластов. 2-е изд. -Кемерово, КузПИ. -1975.-е.158-162

62. Колмаков В.А. Исследование режимов фильтрации газа и воздуха в пористых средах. -В кн.: Вопросы горного дела. -Кемерово, КузПИ. -1972. -N 40. -с.189-197.

63. Колмаков В.А., Дворецкий Н.М. Исследование интенсивности газовыделения в очистных забоях // Техника безоп., охрана труда и горноспас.дело. -1972. -N 6. -с.22-24.

64. Комсанов Ф.Ф. Движение газов через слой кусковатых материалов. -М.: Металлургиздат, 1956. -88 с.

65. Коллинз Р. Течение жидкостей через пористые материалы.-М.: Мир, 1964. -350 с.

66. Курленя М.В., Попов С.Н. Теоретические основы определения напряжений в горных породах. -Новосибирск: Наука, 1983.-96 с.

67. Катков Г.А. Исследования горного давления с применением фотоупругих элементов / АН СССР, Ин-т горного дела им.А.А. Скочинского; под ред. Ю.М.Либермана. -М.: Наука, 1978. -131 с.

68. Колесников А.П. Экспериментальная оценка геометрических параметров схемы определения напряжений методом параллельных скважин. -В сб.: Методология измерения напряжений в массиве горных пород. -Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1978. -с.16-20.

69. Колесников А.П., Курленя М.В., Попов С.Н. Теория и результаты определения напряжения в массиве горных пород методом параллельных скважин. -Новосибирск: ФТПРПИ, 1978. -N 1.-е.88-92.

70. Клебанов Ф.С. О выделении метана в подготовительных выработках.// Уголь. -1965. -N 10. -с.65-68.

71. Клебанов Ф.С. Научные основы аэродинамического управления газовым режимом в вентиляционных сетях угольных шахт. -М.: Наука, 1970. -36 с.

72. Кузнецов Г.Н., Будько М.Н., Филиппова А.А. Изучение проявлений горного давления на моделях. -М.: Углетехиздат, 1959. -232 с.

73. Кухаренко Н.В., Макаров В.Л., Петров В.А. Идентификация объектов управления методами активного эксперимента: Учеб.пособиедля вузов. -Л.: СЗПИ, 1984. -75 с.

74. Канлыбаева 8LM. Закономерности сдвижения горных пород. -М.: Недра, 1987. -176 с.

75. Кирин Б.Ф., Журавлев В.П., Рыжих Л.И. Борьба с пылевыделени-ем в шахтах. -М.: Недра, 1983.-210 с.

76. Ксенофонтова А.И., Бурчаков А.С. Теория и практика борьбы с пылью в угольных шахтах. -М.: Недра, 1965.

77. Лидин Г.Д. К вопросу о закономерностях выделения метана из угля, отторгнутого от массива. Управление газовыделением и пылеподавлением в шахтах. -М.: Наука, 1972. -с.50-52.

78. Лидин Т.Д., Петросян А.Э. Газообильность каменно-угольных шахт СССР. -Изд.АН СССР, 1962, Т.2.-259 с.

79. Лейбензон Л.С. Подземная гидрогазодинамика. Сборник трудов, т.2. -М.: Изд-во АН СССР, 1953. -532 с.

80. Липаев Ю.А. Прогноз дегазации угольного массива вблизи очистных и подготовительных выработок методом гидравлических аналогий.-В кн.: Дегазация угольных пластов. -М.: Госгортех-издат, 1961. -с.233-257.

81. Лыков А.В. Теория теплопроводности. -М.: Высшая школа. 196?. -599 с.

82. Ладенко И.С. Имитационное моделирование развития подземных горных работ. -Новосибирск.: Наука, 1984. -177 с.

83. Лях В.6. Исследование влияния равномерного распределения газа на напряженно-деформированное состояние нарушенного насыщенного пласта // Прикл.механика. -1984. -T.2-N 12.

84. Морев А.Т., Евсеев И.И. Дегазация сближенных пластов. -М.: Недра, 1975. -168 с.

85. Минский Е.М. О турбулентной фильтрации в пористых средах.-Докл.АН СССР, 1951, т.78. -с.3-19.

86. Монин А.С., Яглом A.M. Статическая гидромеханика. -М.: Наука, 1965, -639 с.

87. Маскет М. Течение однородных жидкостей в пористой среде.-М-Л.: Гостехиздат, 1949.-628 с.

88. Мясников А.А., Патрушев М.А. Основы проектирования угольных шахт.-М.: Недра, 1971. -231 с.

89. Мясников А.А. Проветривание горных выработок при различных системах разработки. -М.: Госгортехиздат, 1962. -230 с.

90. Мясников А.А. Проветривание горных выработок при новых способах выемки угля. -М.: Недра, 1963. -203 с.

91. Метан в угольных пластах. -М.:Углетехиздат,1958.-256 с.Авт.: Скочинский А.А., Ходот В.В., Гмошинский В.Г. и др.

92. Математические методы и модели в планировании и управлении горным производством: Учеб.пособие для вузов/ А.Г.Протосеня, С.А.Кулиш, Е.И.Азбель и др. -М.: Недра,1 985. -288 с.

93. Методика выбора рациональных параметров технологических схем очистной выемки пологих угольных пластов гидрошахт Кузбасса. -Новокузнецк: ВНИИгидроуголь, 1988. -143 с.

94. Минеев С.П., Прусова ft.ft. Кинетика структурных изменений в зоне опорного давления напряженного газонасыщенного угольного пласта // ФТПРПИ. -1988. -N 5.

95. Мурашев В.И. Исследование геомеханических процессов в угольных шахтах применительно к проблеме безопасности ведения горных работ: Дис.д-ра техн. наук -Кемерово, 1979.tOt. Надан А. Пластичность и разрушение твердых тел. -М.:Мир, 1969. -т.2, -863 с.

96. Отто Г. Замеры газовыделения и сдвижения горных пород в квершлагах,находящихся в зоне влияния очистных работ / Гяикауф, 1953, -К 16.

97. Пузмрев В.М., Колмаков В.А. Управление газовыделениеи на шахтах: Учебн.пособие/ Кузбас.политех.ин-т.-Кемерово,1990.-96 с.

98. Пузырев В.М. Добыча метана- путь повышения рентабельности и безопасности угольных шахт Кузбасса// Уголь. -1992. -N11.

99. Пучков Л.А., Каледина Н.0. Влияние режима проветривания на распределение метана в выработанном пространстве. Известия вузов, Горный журнал, N 10, 1980. -С. 46-49.

100. Пучков Л.А., Бахвалов Л.А. Методы и алгоритмы автоматического управления проветриванием угольных шахт,- М.: Недра, 1992. 339с.

101. Пучков Л.А. Аэродинамика подземных выработанных пространств. И.: МГГУ, 1993. - 267 с.

102. Петросян А.З. Выделение метана в угольных шахтах. -М.гНаука, 1975. -с.188.

103. Петухов И.М., Линьков А.'М. Механика горных ударов и выбросов, М.: Недра, 1983. -279 с.

104. Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах. -М.: Недра, 1986. -447 с.

105. Подильчук Ю.Н. К теории деформирования газонасыщенных пористых сред // Прикл.механика. -1976. -T.12-N 12.

106. Разумова Н.Н. Некоторые задачи неустановившейся фильтрации газа в угольном пласте. -В кн.: Инженерный сборник, 1955, т.21. -с.180-188.

107. Руппенейт К.В.-Давление и смещение горных пород в очистных выработках пологопадающих пластов. -М.: Углетехиздат, 1957.--288 с.

108. Руководство по дегазации угольных шахт. -Недра,. 1990. -185с.

109. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт.-М.: Недра, 1989. 319 с.

110. Рогов Е.И., Грицко Г.И., Вылегжанин В.Н. Математические модели адаптации процессов и подсистем угольной шахты. -Алма-Ата: Наука, 1979. -240 с.

111. Скочинский А.А., Комаров Б.В. Рудничная вентиляция.-М.: Углетехиздат, 1951. -563 с.

112. Сенников Г.Г. Исследование напряженно-деформированного состояния и прочности угольного массива при подготовительных выработок:Автореф.Дис.канд.техн.наук.-Кемерово,1968.-20 с.

113. Скочинский А.А., Ходот В.В., Гмошинский В.Г. Метан в угольных пластах. -М.: Углетехиздат, 1958. 256 с.

114. Светланов Ю.В., Вологодский В.А., Поморцев В.А. Влияние газопроницаемости на эффективность дегазации. -В кн.: Материалы Всесоюзного совещания по дегазации пластов на шахтах СССР.

115. М.: Недра, 1966.- с.143-147.

116. Скобунов В.В. Азромеханические основы управления процессами диффузии примесей и интенсификации пространства горных и тоннельных выработок: Автореф.Дис.канд.техн.наук. -М., 1976. 37 с.

117. Сергеев И.В. Исследование заканомерностей газовыделения из угольных целиков. -В кн.: Научно-исследовательские работы в угольной промышленности, 1959, N 3. с.50-55.

118. Справочник по рудничной вентиляции. Под ред. К.З.Ушакова.-М.: Недра, 1977.- 328 с.

119. Сергеев И.В. Условия применимости закона фильтрации для расчета величины метановыделения из подготовительных выработок и сквашин.-В кн.: Научные сообщения, вып.81. -М.: ИГД им. А.А.Скочинского, 1971. -с.175-184

120. Сегерлинд Л. Применение метода конечных злэментов / Пер. с англ. -М.: Мир, 1979. -392 с.

121. Структурные модели горного массива в механизме геомеханических процессов / Вылегяанин В.Н.,Егоров П.В., Мурашев В.И.Новосибирск: Наука.Сиб.отд-ние, 1990. -295 с.

122. Теодорович Б.А. Совершенствование системы подземной разработки угольных пластов с гидромеханизацией. -В кн.: Вопросы гидравлической добычи угля / Труды ВНИИгидроугля, -Новокузнецк, 1968. с.3-26, вып.14.

123. Тарасов Б.Г., Колмаков В.А., Беспятов Г.А. Алгоритмы и программы прогноза газовыделения в подготовительные и очистные выработки угольных шахт с помощью ЭВМ "Минск-32". -Кемерово: кн.изд-во, 1976. -47 с.

124. Тарасов Б.Г. Прогноз газообильности выработок и дегазация шахт. -М.: Недра, 1973. -208 с.131.132,133.134,135,136,137138139140141142

125. Тарасов Б.Г.,Дырдин В^В. Рудничная геолектрика. -М.: Недра, 1977, -126 с.

126. Тарасов Б.Г., Рябченко А.С. Влияние вакуума на газовыделение из ограждающих скважин. -В кн.: Вопросы рудничной аэрологии, вып.1. -Кемерово, КузПИ, 1968. -с.215-228. Тарасов Б.Г., Колмаков В.А. Газовый барьер угольных вахт. -М.: Недра, 1978. 200 с.

127. Ушаков К.З. Динамический метод расчета вентиляции угольных шахт. -В кн.: Технология добычи угля подземным способом. -М.: ЦНИИТЗИугля, 1967, N 2. 87 с,

128. Ушаков К.З. 0 Диффузии динамики активных газов в шахтных вентиляционных потоках. -Изв.вузов. Горный журнал, 1968, N 6. -с.72-78.

129. Ушаков К.З. Азроголия карьеров. -М.: 1975. 44 с. Ушаков К.З., Пучков Л.А., Орехов B.C. Разработать и внедрить схемы проветривания глубоких рудников с учетом оборудования с дизельным приводом: Техн.отчет по теме МПР-1-58, -М.: МГИ, 150 с.

130. Ушаков К.З. Аэромеханика вентиляционных потоков в горных выработках. -М.: Недра, 1975. -168 с.

131. Ушаков К.З., Бурчаков А.С., Медведев И.И. Рудничная аэрология. -М.: Недра, 1978. -440 с.

132. Управление геомеханическими процессами при отработке угольных пластов // Булат А.Ф., Курносов А.Т. -Киев: Наук.думка, 1987. -200 с.

133. Фадеев А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике. -М.: Недра, 1987. 221 с.

134. Фрянов В.Н. Геомеханическое обоснование параметров безлюдной гидравлической выемки угольных пластов // Гидромеханизация горных работ. Меявуз. сб. науч. тр. / КузПИ Новокузнецк, 1987. с. 110-114.

135. Фрянов В.Н. Инженерный метод прогноза геомеханических параметров систем разработки на гидрошахтах // Гидромеханизация горных работ.Меявуз. сб. науч. тр. /КузПИ Новокузнецк, 1987. с.120-131.

136. Фрянов В.Н., Колесников А.П. Влияние реологических свойств на деформируемость горных пород. Совершенствование технологических схем и оборудования гидравлической добычи угля / Труды ВНИИгидроугля. Новокузнецк, 1987. с.16-22.

137. Фокс А., Пратт М. Вычислительная геометрия. Применение в проектировании и на производстве / Пер. с англ. М.: Мир, 1982. -304 с.

138. Фрянов В.Н., Колесников А.П. Определение коэффициентов концентрации напряжений с помощью интегральной палетки при отработке пологих угольных пластов. Совершенствование технологии гидродобычи угля / Труды ВНИИгидроугля. Новокузнецк, 1986. -с.68-75.

139. Фукс Н.А. Механика аэрозолей. -М.: Изд-во АН СССР. 1955.

140. Христианович С.А. Движение грунтовых вод, не следующее закону Дарси. ПММ, М, 1940, N 4. -с.150-155.

141. Фролов М.А., Бобров А.И. Суфлярные выделения метана в угольных шахтах. М.: Недра. 1971. -240 с.

142. Ходот В.В. Внезапные выбросы угля и газа. М.: Госгортех-издат, 1961. - 363 с.

143. Хурцилава В.Н. Решение одномерного уравнения параболического типа: Програмное обеспечение ЭВМ. Киев: Мир, 1976, т.2. -с.271-272.

144. Хохлов И.В. Комплексное исследование массива горных пород. -М.: Наука, 1986. -163 с.

145. Цырульников А.С. Газовыделение, вызванное работой выемочных машин. Уголь Украины, 1961, N 8. - с.23-26.

146. Чарный И.А. О притоке к несовершенным скважинам при одновременном существовании различных законов фильтрации. Изв. АЯ СССР, 1950, N 6. - с.801-818.

147. Чарный И.А. Подземная гидрогазодимамика. М.: Госгортех-издат, 1963. - 396 с.

148. Чернов О.И., Розанцев Е.С. Предупреждение внезапных выбросов угля и газа в угольных шахтах. -М.: Недра, 1965. -211 с.

149. Черняк И.Л., Бурчаков Ю.И. Управление горным давлением в подготовительных выработках глубоких шахт. -М.: Недра, 1984. 304 с.

150. Чернов О.И. Механизм дегазации угольных пластов. В кн. " Вопросы дегазации угольных пластов", М. 1963.

151. Чернов О.И. Прогноз внезапных выбросов угля и газа. М.: Недра, 1979. - 296 с.

152. Шемякин Е.И., Фисенко Г.Л., Курленя М.В. и др. Зональная дезинтеграция горных пород вокруг подземных горных выработок. / Данные натурных наблюдений. ФТПРПИ. - 1986. -N 3.-с. 3-15.

153. Шемякин Е.И., Фисенко Г.Л., Курленя М.В. и др. Зональная дезинтеграция горных пород вокруг подземных выработок. / Разрушение горных пород на моделях из эквивалентных материалов. Фисенко Г.Л., - ФТПРПИ. - 1986. ч.5. - N 4. -с.3-13.

154. Шемякин Е.И., Фисенко Г.Л., Курленя М.В. и др. Зональная дезинтеграция горных пород вокруг подземных выработок. / Теоретические представления. ФТПРПИ. - 1987. - N 1. ч. 3.- с. 3-8.

155. Шейдеггер А.З. Физика течения жидкостей через пористые среды. М.: Гостопиздат, 1960. - 249 с.1'66. Шамшурия 10.А. Фильтрационные утечки рудничного воздуха. -Л.: Наука, 1970. 130 с.

156. Шлиомоничус Я.Г. Изучение напряженного состояния выбросо-опасных пластов Кузбасса: Автореф. Дис.канд.техн.наук. -Кемерово. 1959. - 25 е.

157. Шуцкий В.В., Ахлюстин В.К. Безопасность обслуживания электроустановок углеобогатительных фабрик. М.: Недра, 1979.- 259 с.

158. Щелкачев В.Н., Лапук Б.Б. Подземная гидравлика. М.: Гос-топтехиздат, 1949. - 524 с.

159. Щербань Н.А., Цырульников A.M. Газопроницаемость угольных пластов. Киев: АН УССР, 1958. - 110 с.

160. Яворский Б.М., Детлаф А.А; Справочник по физике. М.: Наука, 1965. - 848 с.

161. Яновская И.Ф., Перемислер Ю.С. Газовыделение при разрушении угля: Тездокл. научно-технического совещания по внезапным выбросам. М.: Недра, 1970. - с.10-12.

162. Янов А.П. Исследование способов борьбы с пылью и ядовитыми газами при проведении выработок: Автореф. Дис.канд. техн. наук. Киев, 1962. - 15 с.

163. Яновская И.Ф. 0 скорости десорбции из разрушаемого угля. Проблемы рудничной аэрологии. М.: Госгортехиздат, 1959.- с. 198-205.

164. Яненко H.H. Метод дробных шагов решения многомерных задач математической Физики. Новосибирск: Наука, 1967. - 196 с.

165. Ярембаш И.Ф. Определение коэффициента перемешивания в турбулентных потоках горных выработок. Изв. вузов. Горный журнал. 1970. N 5. - с.64-67.

166. Ярцев В.А. Общая характеристика естественной тяги. Изв. вузов. Горный журнал, 1975. N9.-24 с.

167. Ярцев В.А. Внезапные динамические явления в шахтах: Консп. лекций. Свердловск, СГИ, 1978. - 24 с.

168. Амусин Б.З. Механические характеристики массива горных пород при аналитических расчётах проявлений горного давления в выработках. // ФТПР ПИ, 1979. N 6. - с. .15-19.

169. Осипов С.Н., Пясецкий В.П. Исследование движения газа вблизи неподвижной обнажённой поверхности пласта при его переменной газопроницаемости во времени и пространстве. В сб. Технология и экономика угледобычи, ЦНИИТЗИ угля, 1965,1. N 4.

170. Печук И.М. Дегазация спутников угольных пластов скважицами М.: Углетехиздат, 1956, -208 с.

171. Колмаков В.А. Метановыделение и борьба с ним в шахтах. -М.: Недра, 1981. -134 с.

172. Зарецкий Ю.К., Орехов В.В. Напряжённо-деформированное состояние грунтового основания под действием жёсткого ленточного фундамента // Механика грунтов. 1989. -N 3. -с.21-24.

173. Ромм Е.С. Фильтрационные свойства трещиноватых горных пород. М.: Недра, 1966, - 283 с.

174. Бузиков С.Н., Кайгородский Н.С. Определение параметров неоднородного нефтегазоводоносного пласта при монотонном изменении его проницаемости и толщины. Сб. науч.тр.Всес. нефтегаз. НИИ. 1980, N 74, - с.64-75.

175. Петрухин А.З., Нецепляев М.И. Комплекс мероприятий по пыле-взрывозащите угольных шахт. М.: ЦНИЗИуголь, 1982.

176. Поздняков Г.А., Мартынюк Г.К. Теория и практика борьбы с пылью в механизированных подготовительных забоях. М.: Наука, 1983.

177. Кузнецов С.В. Об одной модели пористого грунта (геометрические параметры и коэффициент фильтрации грунта) // Прикладная математика и техническая физика, 1961, N 1.

178. Тарасов Б.Г., Колмаков В.А. Газовый барьер угольных шахт.-М.: Недра, 1978, -197 с.

179. Бурчаков А.С., Малкин А.С., Устинов М.И. Проектирование шахт : Учеб. для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1985. - 399 с.

180. Имитационное моделирование производственных систем / Под общ. ред. чл.-кор. АН СССР А.А.Вавилова. -М.: Машиностроение. Берлин: Техника, 1983. -416 с.

181. Ладенко И.С. Имитационные системы. Новосибирск: Наука, 1981. - 300 с.

182. Авершин С.Г. Сдвижение горных пород при подземных разработках. М.: Углетехиздат, 1947. - 245 с.

183. Методогогия- расчёта горного давления / С.В.Кузнецов, В.А. Трофимов и др. Отв. ред. Д.М.Бронников. -М.: Наука, 1981.103 с.

184. Савин Г.И. Концентрация напряжений около отверстия. М.: Технико-техническая литература, 1951. -494 с.

185. Мещеряков В.В. Исследование фильтрационных процессов в калийных пластах,разработка метода прогнозирования предотвращения газодинамических явлений. Канд. дис., Ленинград, -1979. 180 с.

186. Айруни А.Т. Новый подход к оценке эффективности дегазации //Уголь. -1985. N 11. - с.23-26.

187. Волькенштейн М.В. Энтропия и информация // Проблемы науки и технического процесса; Гл. ред. физ.-мат. лит. М.: Наука. - 1986. - 192 е., 49 ил.

188. Мартин Дж. Организация'баз данных в вычислительных системах/ Пер. с англ. М.: Мир. 1980. - &62 с.

189. Классификация горнотехнической информации. -М.: ВНИИуголь, 1977. -72 с.

190. Классификатор бассейнов, угольных и сланцевых районов, месторождений и пластов Министерства угольной промышленности СССР . М.: ВНИИуголь, 1974. - 472 с.

191. Иберла К. Факторный анализ / Пер. с англ. М.: Статистика, 1980. - 400 с.

192. Амусин Б.З. Механические характеристики массива горных пород при аналитических расчётах проявления горного давления в выработках // ФТПР ПА, 1979. -N 6. -с.15-19.

193. Батурин В.В. Основы промышленной вентиляции. -М.: Наука, 1964. 604 с.

194. Ванжа Ю.П. Расчёт конструктивных и аэродинамических параметры щелевых пылеприёмноков. ЦНИИцветмет. Деп. N 1426-86.

195. Иепелев С.Ф. Отрицательные регуляторы рудничных вентиляционных сетей. -Алма-Ата: Наука, 1968. -290 с.

196. Бутаков С.Е. Аэродинамика систем промышленной вентиляции. М.: Профиздат. 1949. 300 с.

197. Баулин К.К. Исследование равномерной раздачи воздуха из трубопроводов "Отопление и вентиляция". 1957. -N 7. -180 с.

198. Черняк И.Л. Теоретически и экспериментальные исследования устойчивости капитальных и подготовительных горизонтальных выработок.: Автореф. дис. М., 1968.-36 с.

199. Cybulsk i W.B. Hybuchy pylu wenglowego f ich zvalczanie Katowice, Slask, 1973/

200. Егоров П.В., Петров А.И., Егошин В.В. Предупреждение горных ударов в шахтах Кузбасса. Кемерово:, 1987, 135 с.

201. Грицко Г.И. и др. Горное давление на мощных крутых пластах.- Новосибирск: Наука, 1976. 212 с.

202. Нецепляев М.И. и др. Борьба со взрывами угольной пыли в шахтах. М.: Недра, 1992. 299 с.

203. Лавцевич В.П. Исследование и оценка метановзрывоопасности шахтных систем. Автореф. докт. дис. Кемерово, КузГТУ, 1994.

204. Мясников А.А. и др. Предупреждение взрывов газа и пыли в угольных шахтах. М.: Недра, 1985. - 203с.

205. Мамаев В.И. и др. Предупреждение взрывов пылеметановоздушной смеси. -М.: Недра, 1990. 158 с.

206. Гельфанд Ф.М. Предупреждений аварий при взрывных работах в угольных шахтах. М.: Недра, 1990. - 286с.

207. Гмошинский В.Г. Горное давление на пологий угольный пласт в окрестности выработки// Уголь. 1957. -N 6, с, 16-19.

208. Мясников А.А, и др. Управление газовыделением при разработке угольных пластов. М.: Недра, 1987. -217с.

209. Егоров П.В. и др. Разработка весьма сближенных пластов на шахтах Кузбасса. Прокопьевск: 1993, - 190 с,

210. Егоров П.В. и др. Совершенствование технологии и социально-экономической деятельности хозрасчетного угольного предприятия, -Кемерово, 1991. 223 с.

211. Лермонтов Ю.С. и др. Скоростная подготовка выемочных полей на шахтах Кузбасса. Под ред. Егорова П.В., Кемерово. 1994. -139 с.

212. Черняк И.Л. Повышение устойчивости подготовительных выработок.- М.: Недра, 1993. 254 с.224.22522622?22822923023123223323423523623?

213. Динник А.Н. Распределение напряжений вокруг подземных горных выработок. Труды совещания по управлению горным давлением. АН ССССР. 1948.

214. Слесарев В,Д. Решение задач горного давления приблияенными методами расчета. Труды совещания по управлению горным давлением, 1942.

215. Черняк И.Л. Периодичность геомеханических и газодинамических процессов при проведении подготовительных выработок.// Уголь.- N 2, 1993.- с. 20-21.

216. Чернов О.И., Пузырев В.Н. Прогноз внезапных выбросов угля и газа. М.: Недра, 1979.

217. Kaciachek Janusz. Напряяенное состояние вокруг выработки в среде газ-уголь.// Stad geotechn./. 1990. - 12, N 1-2.- 23-30.

218. Цыщук В.В. Расчет НДС водонасыщенных грунтов. Л.: 1991.

219. Петухов И.М. Прогноз динамических и газодинамических явлений на шахтах.// Сборник тр. Санкт-Петербург, 1994. 128 с.

220. Gato Т., Sato Т. Механическое поведение угольного образца под давлением. Mining and Mater. 1994. - 110, N 8, - с. 667.

221. David Christian. Влияние гидростатической и негидростатической плотности на проницаемость песчаника. AGU FAL MEET,- 1992. 73, N 43, - с.449.

222. Dikaar В.В. Коэффициент проницаемости гетерогенной формации. AGU FAL MEET, 1992. - 73, - N 43, -с.449.

223. Юдин С.А. и др. // Сравнительный анализ численных методов решения задач геомеханики.// Знергостроительство. 1992.- К 7. с.4-8.

224. Аль Битар IB. и др. // Влияние объемных филтрационных сил на НДС. - Санкт-Петербург, 1994. - с.130-135.

225. Ehlers И. // On the general concert of elastoplastik fluid. Selt, 1991. -N 11-13.

226. Arch Jon . Анизотропные проницаемость и извилистость в деформируемых увлажненных осадочных породах.// Geofis. Rec.- 1992. N 6. - с.9035-9045.

227. Levis R.U. Анализ напряжений в пористой среде МКЗ.// Geofis. Anal. 1991. - N 3-5, - с. 2931-2932.

228. Брук О.Л. Обобщенный закон фильтрации в деформируемых средах.// Докл. АН РФ. 1992. - N 2. - с.933-934.

229. Минеев С.П., Трусова А.А. Кинетика структурных изменений в зоне опорного давления напряженного газонасыщенного угольного пласта.// ФТПРПИ. 1992. - N 2. -с.53-60.

230. Thomson Mollie Е. и др. // 0. Geophys. Res. В.-1991. N 13.- с.2923-2932.

231. Adel Marl и др.// Stud. Geotech. 1990. - Численное решение задач фильтрации. - 1990. - N 1-2. - с. 15-22.

232. Lukert, Klaus. Выбор модели по анализу остаточных ошибок на примере фильтрации жидкости в твердом теле. // Ing. CheM. i prozes. 1990. - N 1. - с. 277-297.

233. Чубриков А.В. Разработка способов и средств сохранения выработок при выемке высокогазоносных пластов с труднообрушаемы-ми кровлями: Дисс. канд. тех. наук. Кемерово. -1995.

234. Ванжа Ю.П. Прогноз газовыделения и управление газопылевозду-шной средой в шахтах. Томск : 1995. 144 с.

235. Шевченко Л.А. Управление метановыделением при разработке мощных угольных пластов Кузбасса. Кемерово: Кемеровское книжное издательство, 1988. - 160 с.2 5"*""