Системные исследования условий безопасного ведения горных работ в связи с затоплением ликвидируемых шахт Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© М.Д. Молев, А.В. Меркулов, A.M. Молев, 2007

УДК 004.94: 658.01: 622.33

М.Д. Молев, А..В. Меркулов, A.M. Молев

СИСТЕМНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УСЛОВИЙ БЕЗОПАСНОГО ВЕДЕНИЯ ГОРНЫХ РАБОТ В СВЯЗИ С ЗАТОПЛЕНИЕМ ЛИКВИДИРУЕМЫХ ШАХТ

Создание безопасных условий труда является приоритетной задачей для любой отрасли промышленности и отдельного предприятия. Исключительно важное значение приобретает обеспечение безопасности работников в сфере угольной промышленности, которая характеризуется как сложная природно-техногенная система (ПТС). Научные и прикладные разработки в горном деле ориентированы на повышение уровня добычи полезных ископаемых, освоение новой техники и технологий. Техногенный риск снижают путем повышения надежности отдельных элементов системы угледобычи, применения жесткого регламента эксплуатации и эффективных профилактических мероприятий.

В рамках реструктуризации угольной отрасли на территории Восточного Донбасса закрывается более 50 нерентабельных угольных шахт, которые граничат с действующими шахтами. Основные внешние угрозы безопасной работе дей-ствуюш;их предприятий связаны с негативными последствиями ликвидации закрытых шахт. В связи с этим главной задачей организаций, отвечающих за проведение ликвидационных работ, является разработка и внедрение профилактических специальных технико-технологических мероприятий по снижению отрицательных воздействий, вызванных прекращением эксплуатации шахт.

Эффективность предлагаемых мероприятий в значительной степени определяется результатами диагностики состояния объекта и точностью прогноза его развития в пер-

спективе, которые, в свою очередь, зависят от принятой методологии исследований. Рассматриваемый углепородный массив, который разрабатывается шахтами, как уже было указано, представляет собой сложную ПТС, степень сложности которой возрастает при воздействии на нее непрерывно изменяющейся среды ликвидируемой шахты. Таким образом, обязательным условием обеспечения безопасности, подземных горных работ в сложившейся ситуации является разработка мероприятий, основанных на системных исследованиях всего многообразия факторов, которые определяют безопасные условия работы шахтеров.

В рамках системного подхода к диагностике состояния объекта необходимо выделить ведущий фактор процесса [1], с которым связаны угрозы безопасному состоянию действующей угольной шахты. Неперспективные угледобывающие предприятия в Восточном Донбассе и других регионах ликвидируются «мокрым» способом, т.е. посредством затопления выработанного пространства. Оценка масштабов процесса, его результатов (образование общих техногенных водоносных горизонтов объемом до 30 млн. куб. м), агрессивность шахтных вод, позволяет выделить в качестве основного источника негативных воздействий подземную гидросферу [2].

В связи с тем, что ликвидируемые и действующие шахты имеют общие границы, а отработанные угольные пласты могут находиться как над так и под эксплуатируемыми пластами, необходимо оценить надежность барьерных целиков. Таким образом, для создания прогноза высокой точности, специалисты по прогнозированию, должны иметь как минимум оценки динамики затопления и качества барьерных целиков.

Получение массивов данных по указанным параметрам обусловлено проведением целенаправленных системных исследований состояния углепородного массива в настоящем времени, т.е. в период ликвидации и ретроспективным анализом, позволяющим оценить тенденции развития процесса или состояния объекта в будущем. Ретроспективные исследования выполняются в форме анализа архивных данных (отчетов, картографической геолого-маркшейдерской документации) по изучаемым шахтным участкам и аналогичным

отработанным шахтам. К анализу привлекаются результаты геологоразведочных и геофизических работ, на основании которых строятся пространственные распределения оценок физико-механичес-ких и химических свойств горных пород, слагающих исследуемый углевмещающий массив (плотность, крепость, вязкость, трещиноватость, влагоемкость, коэффициент фильтрации и т.п.).

Для оценки динамики затопления производятся специальные расчеты, а также выполняются экспериментальные измерения в гидронаблюдательных скважинах, стволах и шурфах. Целесообразно для уточнения характера процесса производить геофизические наблюдения за затоплением в так называемых «особых» точках, т.е. нарушениях сплошности геологической среды - зонах тектонических разломов, надвигов. Такие полномасштабные исследования позволяют составить объективное представление о процессе и оценить перспективы его развития во времени и пространстве. Решение указанной задачи обуславливает выбор рационального комплекса методов измерений, методики наблюдений и эффективной компьютерной технологии интерпретации полученных данных. На основании анализа результатов опытнометодических исследований авторами предлагается геофизический измерительный комплекс, который включает методы полевой и скважинной электроразведки и сейсморазведку методом отраженных волн. Надежность результатов косвенных (дистанционных) методов прогноза динамики затопления углепородного массива верифицируется посредством прямых измерений уровней затопления в стволах и скважинах.

Предложенная система прогнозирования динамики подземной гидросферы, которая разработана на основе теоретических и экспериментальных исследований, применяется в Восточном Донбассе в рамках регионального мониторинга социально-экологических последствий ликвидации неперспективных угольных шахт. Высокая экономическая и геоло-го-экологическая эффективность внедрения данного проекта подтверждается результатами сравнительного анализа прогнозных и фактических данных по более чем сорока шахтам региона, наблюдения на горных отводах которых проводятся с 1998 года. На основании разработанных прогнозов специа-

листами ВНИМИ, ГУРШа, фирмы «ГЕОС», ИГД им. А.А. Ско-чинского был разработан комплекс организационно-технических мероприятий, реализация которых позволила обеспечить безопасность ведения угледобычи на ряде шахт региона, граничаш;их с ликвидируемыми предприятиями в течение запланированного периода. В качестве примеров, подтверждающих обоснованность применения предложенной про-гнозно-диагнос-тической системы, можно привести внедрение проектов в системе шахт «Глубокая» (ликвидированная) -«Октябрьская революция» и «Несветаевская» (ликвидированная) - «Соколовская» ОАО «Ростов-уголь», горные отводы которых имели общие границы. Так, с помощью специальных технических мероприятий, разработанных с учетом данных геолого-геофизи-ческих исследований, поддерживался уровень затопления шахты «Глубокая» на отметке, позволяющей безопасное ведение горных работ на шахте «Октябрьская революция» в течение нескольких лет.

Изложенные результаты исследований позволяют рекомендовать данную методологию прогнозирования для использования в условиях других угледобывающих регионов.

--------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Системный анализ в управлении [Текст] / Под ред. В.М. Емельянова. - М.: Финансы и стратегия, 2002.

2. Молев A.M. Анализ факторов, определяющих необходимость мониторинга процессов ликвидации угольных шахт [Текст] // Проблемы экономики и организации производственных и социальных систем: Межгос. сб. науч. тр. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2000. Вып.5.

і— Коротко об авторах--------------------------------------------

Молев Михаил Дмитриевич - декан факультета ЮжноРоссийского государственного университета экономики и сервиса ( г. Шахты, Ростовской обл.), профессор ЮРГТУ (НПИ), доктор технических наук,

Меркулов Анатолий Васильевич - Шахтинский институт ЮжноРоссийского Государственного технического университета (НПИ), кандидат технических наук, доцент,

Молев Андрей Михайлович - Московский государственный горный университет, аспирант кафедры ИЗОС, экономист-менеджер.