Развитие иерархии геоструктур во вмещающем массиве при отработке угольного пласта длинным очистным забоем

Abstract

Актуальность, цель работы: геомеханические процессы, происходящие при выемке пласта угля и охватывающие значительные объемы массива горных пород, формируют интенсивные газовые потоки как в выработанное пространство, так и на поверхность, являясь причиной газовой опасности шахт и наземных сооружений. Изучение процессов в возмущенном горными работами массиве позволит прогнозировать их следствия и снизить возможные риски. Методы исследования: с применением методов рудничной газодинамики показана нелинейность изменения метанообильности выемочного участка с периодом несоизмеримо большим, чем шаг обрушения основной кровли. Основой периодических изменений метановыделения является нелинейность геомеханических процессов. Выполнен анализ измерений давления в стойках механизированной крепи в лавах. Сопоставлялись результаты математического моделирования геомеханических процессов с применением метода конечных элементов и разработанная параметрическая модель. Результаты: На основе известных закономерностей развития иерархии геоструктур разработана параметрическая модель геомеханических процессов в массиве горных пород с учетом реализации упругой энергии массива при движении длинного очистного забоя. Приведены результаты исследования проявлений горного давления в стойках секций механизированной крепи. Выполнена оценка сходимости параметрической модели с результатами математического моделирования геомеханических процессов с применением метода конечных элементов. Определено, что нелинейная техногенная структуризация вмещающего массива горных пород имеет единую закономерность как для миллионов тонн пород в области влияния длинного очистного забоя (установлено методами рудничной аэрогазодинамики), так и для сотен тонн в его непосредственной окрестности (установлено методами геомеханики по давлению на секции механизированной крепи и численным моделированием).