CC BY
14
© Е.Е. Квятковская, П.В. Мартыненко, 2014
УДК 622.833.52
Е.Е. Квятковская, П.В. Мартыненко
КРИТЕРИЙ ПОСТРОЕНИЯ ОПАСНЫХ ЗОН ДЛЯ ВОРКУТИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Представлены результаты численных экспериментов по оценке напряженного состояния породного массива и выявление критерия зон повышенного горного давления при отработке свит угольных пластов для Воркутинского месторождения. Ключевые слова: зона ПГД, свита пластов, критерий построения опасных зон.
В процессе развития горных работ на месторождении при выборе безопасного варианта отработки шахтного поля необходимо выявлять опасные зоны с повышенной концентрацией напряжений, возникающие в районах влияния целиков и краевых частей выработок на смежных пластах свиты. Разработанные методы расчета [1-2] позволяют прогнозировать напряженное состояние породного массива при отработке свиты пластов. В работах [1-2] было предложено часть зоны опорного давления, в которой возможно проявление динамических явлений, называть «зона Повышенного Горного Давления» (зона ПГД). Она определяется из условия, что все динамические явления, происшедшие на данном месторождении, попадают в эту зону.
Для разработки критерия построения зон, опасных по проявлению динамических явлений при отработке свиты угольных пластов, необходимо установить какому уровню напряжений на Воркутинском месторождении соответствует граница зоны ПГД. С этой целью были проанализированы динамические явления, произошедшие на шахтах ОАО «Воркутауголь», и проведена серия расчетов напряженного состояния для конкретных ситуаций отработки угольных пластов. Для обобщения данных о динамических явлениях использовались
каталоги горных ударов [6-8], планы горных работ с ОАО «Воркутауголь» и печатные источники [3, 9]. Критический уровень напряжений, соответствующий границе зоны ПГД, как и в [1-2] будем определять по нормальным к напластованию напряжениям, нормированным на вертикальные напряжения нетронутого массива горных пород.
Оценка напряженного состояния массива горных пород вокруг выработанных пространств производится по программе Би1Т30 [10]. Программа позволяет оценить напряженное состояние отрабатываемых участков с учетом плана ведения горных работ и особенностей залегания пластов. По результатам расчетов строятся прогнозные карты напряженного состояния. Они представляют собой планы горных работ, на которые нанесены изолинии рассчитанных напряжений, действующих в плоскости любого горизонта. Такие карты строятся для анализируемых этапов отработки шахтных полей. Оптимальным вариантом считают тот, при котором обеспечивается минимальная концентрация напряжений, как в плоскости отрабатываемых пластов, так и на всех эксплуатируемых горизонтах. Прогнозные карты позволяют анализировать геомеханическое состояние массива и делать вывод о необходимости тех или иных мероприятий по
ггадо
Рис.
ювоо пооо 11200 1М00 песо пйоо 12000 12200 12400 12800 12воо 1эооо 13200 13400 13000 1эвоо 14000 1. Прогнозная карта напряженного состояния на момент горного удара №30
безопасному и эффективному ведению горных работ на отдельных участках шахтного поля.
Исходная информация для расчетов включает данные о геометрических параметрах горнотехнической обстановки на момент вычислений. К ним относятся: глубина залегания, угол падения и мощности пластов, размеры и конфигурация выработанных пространств и целиков в плане, модуль упругости пород, коэффициент Пуассона и прочность на одноосное сжатие угля. Граничные условия задаются в напряжениях, возникающих на почве очистной выработки от действия подработанных пород с учетом продавливающего действия целиков, по специально разработанной и реализованной в программе методике.
Необходимо отметить, что применимость используемого метода матема-
тического моделирования для расчетов напряженного состояния массива горных пород на шахтах ОАО «Воркута-уголь» подтверждается экспериментами, выполненными Печерниипроект совместно с ВНИМИ [4, 5]. Сопоставление результатов расчета напряженного состояния массива горных пород с данными шахтных исследований, которые проводились на шахте «Комсомольская» в выработках пласта Мощного, показало их согласие.
Для определения критерия построения зон повышенного горного давления, в целях предупреждения горных ударов на шахтах Воркуты, проведем анализ напряженного состояния массива на момент возникновения динамического явления. Далее сопоставим фактическое местоположение горного удара с расчетными данными. На последнем этапе выделим границу,
горный удар
Рис. 2. Выявление критерия построения опасных зон для Воркутинского месторождения
в которую попадают все проанализированные динамические явления данного месторождения, и определим критерий построения зон повышенного горного давления для Воркутинско-го месторождения.
Для примера приведем прогнозную карту напряженного состояния массива на момент горного удара № 30 (рис. 1).
Горный удар № 30 произошел 31.10.95 г. в конвейерном штреке 422-с пласта Мощный в 20 м от грузового уклона № 1 при подходе забоя лавы 422-с к грузовому уклону № 1 на расстояние около 20 м. Оценка напряженного состояния данной ситуации показала, что горный удар произошел в зоне с уровнем концентрации напряжений 1,35уН.
По такой же схеме проанализированы и другие горные удары.
По результатам анализа динамических явлений на шахтах ОАО «Ворку-тауголь» установлено, что критическое значение нормальных к напластованию напряжений ст/уН = 1,25 (сту -нормальные к напластованию напряжения, уН - вертикальные напряжения нетронутого массива горных пород) является границей зоны ПГД для Вор-кутинского месторождения (рис. 2).
Полученный критерий построения опасных зон был сопоставлен с данными сейсмических наблюдений на шахте «Комсомольская» ОАО «Ворку-тауголь». Результаты сопоставления показали, что подавляющее большинство сейсмических событий происходили в зоне ПГД. Следовательно, можно считать, что полученный критерий, может быть использован при построении зон ПГД на шахтах ОАО «Воркутауголь».
1. Зубков В.В. Разработка метода расчета границ защищенных зон при отработке свиты пластов: Дис. ... канд. техн. наук. - Л.: ВНИМИ, 1977. - 180 с.
2. Зубкова И.А. Разработка метода расчета зон повышенного горного давления на основе решения пространственной задачи о распределении напряжений около очистных выработок. Дис. ... канд. техн. наук. -Л.: ВНИМИ, 1983. - 182 с.
3. Кузнецов В.П., Орешкин А.В., Петухов И.М., РейпольскийП.А., Фельдман И.А. Борьба с горными ударами на шахтах Воркутинского месторождения. - Сыктывкар: Коми книж. изд-во, 1984. - 120 с.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
4. Отчет о НИР «На основе геодинамического районирования провести оценку влияния природных и техногенных факторов, определяющих условия безопасной отработки мульдовой части Воркутского месторождения, с разработкой предложений для формирования концепции». - Воркута: Пе-черниипроект, 2000.
5. Отчет о НИР Проект «Методических указаний по планированию развития и ведения горных работ в особо сложных условиях шахт Воркутинского месторождения». -Воркута: Печерниипроект, 2005.
6. Каталог горных ударов на шахтах СССР (1965-1972 гг.) - Д.: ВНИМИ, 1973. - 183 с.
7. Каталог горных ударов на шахтах СССР (1973-1980 гг.). - Л.: ВНИМИ, 1981. - 81 с.
8. Каталог горных ударов на угольных шахтах (1981-1989 гг.) - Л.: ВНИМИ, 1990. - 78 с.
9. Пугач A.C. Компьютерные технологии в моделировании отработки угольных пластов на глубоких горизонтах шахт ОАО «Вор-
кутауголь» ЗАО «Северсталь-ресурс» // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2012. № 5. - С. 402-410.
10. Зубков В.В., Зубкова И.А. Программа расчета напряженного состояния горных пород около очистных выработок произвольной формы в плане (БиГГЗО). РосАПО, Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 960012 от 10.01.1996. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ_
Квятковская Е.Е. - аспирант, e-mail: [email protected], Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», Научный центр геомеханики и проблем горного производства; Мартыненко П.В. - инженер, e-mail: [email protected], ООО «Инновационные нефтегазовые технологии» («ИНГТ»).
UDC 622.833.52
CRITERION FOR CONSTRUCTION OF HAZARDOUS AREA FOR VORKUTINSKAYA DEPOSIT
Kvyatkovskaya E.E., Graduate Student, e-mail: [email protected], National Mineral Resource University «University of Mines», Scientific centre of geomechanics and problems of mining production; Martynenko P.V., Engineer, e-mail: [email protected], «Innovation oil-and-gas technologies» LLC.
The article presents the results of numerical experiments on estimation of stressed state of rock mass and the identification criterion of zone of high rock pressure during the test suites of coal layers for Vorkutinskaya deposit.
Key words: abutment pressure zone, suite layers, criterion construction of hazardous area.
REFERENCES
1. Zubkov V.V. Razrabotka metoda rascheta granic zashhishhennyh zon pri otrabotke svity plastov (Development of calculation method for boundaries of safety zones in mining of strata series), Candidate's thesis, Leningrad, VNIMI, 1977, 180 p.
2. Zubkova I.A. Razrabotka metoda rascheta zon povyshennogo gornogo davlenija na osnove reshenija prostranstvennoj zadachi o raspredelenii naprjazhenij okolo ochistnyh vyrabotok (Development of calculation method for ground pressure zones based on 3D problem on stress distribution near stopes), Candidate's thesis, Leningrad, VNIMI, 1983, 182 p.
3. Kuznecov V.P., Oreshkin A.V., Petuhov I.M., Rejpol'skij P.A., Fel'dman I.A. Bor'ba s gornymi udarami na shahtah Vorkutinskogo mestorozhdenija (Rockburst control in the Vorkuta deposit mines), Syktyvkar, Komi knizh. izd-vo, 1984, 120 p.
4. Otchet o NIR «Na osnove geodinamicheskogo rajonirovanija provesti ocenku vlijanija prirodnyh i tehno-gennyh faktorov, opredeljajushhih uslovija bezopasnoj otrabotki mul'dovoj chasti Vorkutskogo mestorozhdenija, s razrabotkoj predlozhenij dlja formirovanija koncepcii» (Research and development report on geodynamic zoning-based assessment of natural and induced factors that affect safe mining of synclinal fold of the Vorkuta deposit and recommendations for conceptualization), Vorkuta, Pecherniiproekt, 2000.
5. Otchet o NIR Proekt «Metodicheskih ukazanij po planirovaniju razvitija i vedenija gornyh rabot v osobo slozhnyh uslovijah shaht Vorkutinskogo mestorozhdenija» (Research and development report on instructional guidelines on mining planning in extremely complicated conditions in the Vorkuta deposit mines), Vorkuta, Pecherniiproekt, 2005.
6. Katalog gornyh udarov na shahtah SSSR (1965-1972), VNII gornoj geomehaniki i markshejderskogo dela (Catalogue of rockbursts in mines in USSR (1965-1972), Institute of Mining Geomechanics and Surveying), Leningrad, VNIMI, 1973, 183 p.
7. Katalog gornyh udarov na shahtah SSSR (1973-1980), VNII gornoj geomehaniki i markshejderskogo dela (Catalogue of rockbursts in mines in USSR (1973-1980), Institute of Mining Geomechanics and Surveying), Leningrad, VNIMI, 1981, 81 p.
8. Katalog gornyh udarov na ugol'nyh shahtah (1981-1989), VNII gornoj geomehaniki i markshejderskogo dela (Catalogue of rockbursts in coal (1981-1989), Institute of Mining Geomechanics and Surveying), Leningrad, VNIMI, 1990, 78 p.
9. Pugach A.S. Gornyj informacionno-analiticheskij bjulleten', 2012, no 5, pp. 402-410.
10. Zubkov V.V., Zubkova I.A. Programma rascheta naprjazhennogo sostojanija gornyh porod okolo ochistnyh vyrabotokproizvol'noj formy vplane (SUIT3D). RosAPO, Svidetel'stvo ob oficial'noj registracii prog-rammy dlja JeVM № 960012 ot 10.01.1996 (Code of calculation of stresses in rocks around stopes of arbitrary shape in plan view (SUIT3D). RosAPO, Computer Program State Registration Certificate № 960012).
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕГО ПРЕДПРИЯТИЯ КАК ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОДОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
Галкин Владимир Алексеевич - доктор технических наук, профессор,
председатель правления ООО «НИИОГР»,
Килин Алексей Богданович - кандидат технических наук,
исполнительный директор ООО «СУЭК-Хакасия»,
Макаров Александр Михайлович - доктор технических наук,
профессор Магнитогорского государственного технического университета,
исполнительный директор ООО «НИИОГР», e-mail: [email protected]
Рассмотрена необходимость дополнения проекта горнодобывающего предприятия в организационной части. Закономерности технологической и организационно-технологической систем организации производства на предприятии существенно различаются, что необходимо учитывать при проектировании предприятия, способного эффективно осуществлять свою деятельность в условиях конкурентной среды.
Ключевые слова: проект организационно-технологической системы, метод, закономерность, свойство, эффективность и безопасность производства.
HEORETICAL BASIS OF DESIGN AND METHODS MINING COMPANIES AS EFFICIENCY TECHNOLOGICAL SYSTEMS
Galkin V.A., Doctor of Technical Sciences, Professor, Chairman of the Board of LLC «NIIOGR»,
Kilin A.B., Candidate of Engineering Sciences, Executive Director of LLC «SUEK-Khakasia»,
Makarov A.M., Doctor of Technical Sciences, Professor,
Magnitogorsk State Technical University, Executive Director of LLC «NIIOGR»,
e-mail: [email protected].
The necessity complement the mining enterprise in the organizational part. Laws of technological, organizational and technological systems of the organization of production at the plant are significantly different, which should be considered when designing enterprise capable to operate effectively in a competitive environment.
Key words: project organizational and technological system, method, regularity, quality, efficiency and safety.
_ ОТДЕЛЬНЫЕ СТАТЬИ
ГОРНОГО ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОГО БЮЛЛЕТЕНЯ
(ПРЕПРИНТ)
