В диссертационной работе дано теоретическое обобщение и решение актуальной научно-технической задачи, заключающейся в раскрытии закономерностей деформации вмещающих пород при отработке свиты сближенных крутых пластов и образовании зон газо- водо- и воздухопроницаемых трещин. Проведены лабораторные и шахтные исследования фильтрации воздуха. Это позволило разработать методику расчета пожароопасных зон и исходные данные на технологию пожаробезопасной отработки свиты сближенных крутых пластов.
Основные научные и практические результаты работы сводятся к следующему.
1. Выполнен анализ состояния аэродинамических параметров деформированных пород междупластья и эндогенной пожарной опасности свиты сближенныъх крутых пластов.
2. Показано, что структура угленосных массивов, закономерности сдвижения подработанных и надработанных массивов пород, образования и распространения зоны трещин, образования зоны водо- и газопроводящих трещин, закономерности газовыделения и воздухопроницаемости определяются закономерностями основного процесса деформации массивов горных пород при выемке пластов угля и имеют фрактальный характер.
3. Выявлены закономерности образования трещин в надрабатываемых и подрабатываемых массивах горных пород. Закономерности плотности трещиноватости и зоны распространения трещин вкрест простирания и по простиранию пластов зависят от литологического состава пород, мощности разрабатываемых пластов и имеют фрактальный характер.
4. Зоны газо- и воздухопроводящих трещин вкрест простирания пласта имеют форму овоидов, образованных двумя полуэллипсами. Размеры и положение зоны определяется литологическим составом пород, мощностью и углом падения пласта. По простиранию размеры зоны ограничиваются размерами выемочного поля и временем затухания сдвижения пород.
5. При отработке свиты сближенных крутых пластов зоны трещиноватости отдельных пластов могут соединяться, образуя общую пожароопасную зону.
Если зона трещиноватости одного пласта распространяется до другого пласта или зоны трещиноватости двух отрабатываемых сближенных пластов объединяются, образуя общую трещиноватую зону, наблюдается переток газа, воздуха и пожарных газов.
6. Зависимость зоны трещиноватости от литологического состава пород, мощности и угла падения пласта вызывают необходимость определения ее параметров в каждом конкретном случае по исходным данным.
7. Предложена математическая модель, описывающая процесс самонагревания угля при фильтрации воздуха через деформированные породы междупластья.
8. Произведены лабораторные исследования фильтрации воздуха через деформированный массив пород междупластья при прямоточной на выработанное пространство, возвратноточной на целик и возвратноточной на выработанное пространство схемах проветривания.
9. Определены границы пожароопасных зон в выработанном пространстве сближенных пластов на основании пересчета по масштабам моделирования величин скоростей фильтрации воздуха, полученных в экспериментах на лабораторном стенде.
10. Разработан способ безопасной отработки свиты сближенных крутых пластов, заключающийся в установлении аэродинамической связи через породы междупластья, расчете количества утечек воздуха через междупластье и определение пожароопасных зон в отработанных участках сближенных пластов, на основании чего определяются технологические параметры каждого конкретного выемочного участка. Произведена опытно-промышленная проверка данного способа в условиях шахт Центрального района Донбасса.
| 