CC BY
44
2. Дергачёва Е.В. Роль информационного противоборства в современных условиях. Информатика и вычислительная техника. М., 2002. 188 с.
3. Феоктисов Г.Г. Информационная безопасность общества, личность и средства массовой информации // Информатика и вычислительная техника. М.: Питер, 2003. 379 с.
4. Ведеев Д. Защита данных в компьютерных сетях. Открытые системы. М.: Спарк, 2004. 120 с.
5. Куликов Г.Г., Набатов А.Н., Речкалов А.В. Автоматизированное проектирование информационно-управляющих систем // Проектирование экспертных систем на основе системного моделирования. Уфа.: УГАТУ 2004. 223 с.
Афанасьева Дарья Владимировна, студентка, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
RECOVERY OF LOST FILES IN NTFS AND FAT FILE SYSTEMS
D. V. Afanasyeva
Modern society more and more every year depends on computer technology, in connection with which the problem of preserving data in integrity is urgent. However, files can often be lost due to computer viruses, user inexperience, and imperfect information security system. This article will discuss how to recover lost files.
Key words: lost files, NTFS, FAT, file systems, software, viruses, information security.
Afanasyeva Daria Vladimirovna, student, sc-afadr@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 303.732.4; 621
УПРАВЛЕНИЕ ГОРНЫМ ДАВЛЕНИЕМ ПРИ РАЗРАБОТКЕ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ С ТРУДНООБРУШАЕМОЙ КРОВЛЕЙ МЕТОДОМ НАПРАВЛЕННОГО ГИДРОРАЗРЫВА
В.И. Клишин, Г.Ю. Опрук, А.В. Николаев
Представлена классификация способов управления горным давлением и поддержания выработок для безопасной и безаварийной отработки угольных пластов с полным обрушением кровли. Предложен метод разупрочнения труднообрушаемой кровли путем создания в ней искусственной направленной трещины. Представлен опыт применения метода направленного гидроразрыва (НГР) на шахтах Кузбасса, для решения различных технологических задач: поддержание повторно используемых подготовительных выработок; снижение первичного и последующих шагов обрушения кровли, пучения почвы впереди очистного забоя, газовыделения в очистную выработку. Приведены различные технологические схемы заложения скважин НГР.
Ключевые слова: управление горным давлением, поддержание выработок, направленный гидроразрыв, труднообрушаемая кровля.
Процессы перераспределения напряжений с образованием вокруг контура выработки различных зон дезинтегрированных пород развиваются во времени с разной скоростью в зависимости от горно-геологических условий: состояния пород, степени
264
трещиноватости, глубины заложения выработки и ее размеров. При хрупкой горной породе и большой величине действующих на контуре напряжений (особенно при наличии тектонических процессов) возможно внезапное взрывообразное разрушение поверхностей обнажений - горные удары. Горным ударам часто предшествует отскок от плоскостей обнажения различных по размерам частей породы с большой скоростью — «стреляние» пород.
При большой пластичности пород и неустойчивом состоянии контура выработки иногда происходит медленное течение пород внутрь выработки без заметного разрушения сплошности массива.
Совокупность сил, действующих в массиве вокруг горных выработок, принято называть горным давлением. В более узком понимании горным давлением называют давление горных пород, окружающих выработки, на крепь горных выработок.
Горное давление проявляется в разных формах, главными из которых являются деформации боковых пород, их обрушение, деформации и разрушение крепи, горные удары, пучение и др. Характер проявлений горного давления зависит от многих факторов: физико-механических свойств массива горных пород, их трещиноватости, формы и размеров подземных выработок, глубины их заложения, срока службы, наличия или отсутствия крепи и др.
Для охраны горных выработок от обрушения и безопасного ведения горных работ в них намечают мероприятия по регулированию проявлений горного давления, которые обычно называют мероприятиями по управлению горным давлением. Эти мероприятия сводятся к выбору крепи и рациональных способов крепления выработок, а также проведению специальных мер по предупреждению массовых обрушений боковых пород в очистные выработки, предотвращению горных ударов и внезапных выбросов угля и газа. Для охраны капитальных и подготовительных выработок глубоких шахт перед постановкой крепи окружающий выработку массив иногда упрочняют различными специальными способами для повышения устойчивости породных обнажений и крепи выработок.
По условиям поддержания выработки подразделяют на две основные
группы:
- выработки, находящиеся вне зоны влияния очистных работ;
- выработки, находящиеся в зонах опорного давления и сдвижения пород выработанных пространств, создаваемых в результате выемки рудных тел или угольных пластов.
Известны следующие способы управления горным давлением для охраны выработок глубоких горизонтов:
1) использование естественных горно-геологических условий;
2) снижение действующих напряжений в массиве пород, окружающих выработку;
3) использование рациональных конструкций крепей;
4) упрочнение пород;
5) применение современной рациональной технологии проведения выработок.
Так или иначе, все они сводятся к восстановлению нарушенного внедрением в
массив баланса сил и перераспределению напряжений, возникших в результате нарушения равновесия.
1. Использование естественных горно-геологических условий для охраны капитальных выработок сводится к размещению их в прочных породах и расположению вкрест простирания пород. Опыт показывает, что выработки, пройденные вкрест простирания пород, имеют значительно большую устойчивость по сравнению с выработками, пройденными, по простиранию.
Подготовительные выработки лучше проходить вне зоны влияния очистных работ или в обширных зонах разгрузки, которые образуются над и под очистными выработками больших размеров.
2. Снижение напряженного состояния массива горных пород сводится к его надработке посредством выемки горных пород, расположенных над охраняемой выработкой. Напряжения в горном массиве в этом случае понижаются, что сказывается на повышении устойчивости выработок. Иногда делают специальную разгрузку массива путем образования в нем вертикальных или горизонтальных щелей взрывными скважинами.
3. Управление горным давлением с использованием рациональных конструкций крепей заключается в выборе и возведении для конкретных горно-геологических условий жестких или податливых видов крепей. Этот выбор производится при условии, что заранее известна величина смещений породного контура выработки.
4. Эффективным способом повышения устойчивости выработок в слабых и трещиноватых породах на глубоких горизонтах является упрочнение массива способом тампонажа. Применение этого способа способствует восстановлению естественной прочности массива, а иногда и искусственному повышению его прочности. Наибольшее распространение получили механический (анкерная крепь), термический (замораживание) и физико-химический (цементация, химическое укрепление) способы упрочнения пород.
4.1. Анкерную крепь как средство упрочнения горных пород широко применяют в угольной и горнорудной промышленности. Наибольший эффект достигается после нагнетания раствора в массив через шпуры с последующей установкой железобетонных анкеров.
4.2. Упрочнение горных пород способом замораживания применяют в основном при проходке вертикальных стволов в сильно обводненных породах. Это наиболее трудоемкий и дорогостоящий способ охраны выработок в период проходки.
4.3. Для обеспечения и повышения устойчивости капитальных выработок, пройденных в слабых легкообрушающихся породах, в последнее время применяют на шахтах Донбасса упрочнение пород посредством тампонажа (цементации) горного массива. Таким образом, вокруг выработки создается прочная породная оболочка, способная выдержать значительное горное давление.
5. Управление горным давлением путем применения рациональной технологии включает следующие способы:
- применение контурного взрывания, или комбайнового способа проведения;
- проведение выработок в два этапа;
- возведение жестких крепей с отставанием от проходческих работ;
- последовательное ведение проходческих работ в выработках, расположенных параллельно;
- забутовка (заполнение) пустот между крепью и породным обнажением.
5.1. Применение контурного взрывания, или комбайнового способа проходки, способствует снижению коэффициента концентрации напряжений на контуре выработки в 2—3 раза по сравнению с обычным буровзрывным способом проходки. Неровности контура за крепью обычно создают сосредоточенную нагрузку на крепь, вызывающую ее деформацию и разрушение.
5.2. Сущность способа двойной проходки выработки заключается в проведении передовой выработки с временной податливой крепью и последующим расширением ее до проектных размеров. Расширение выработки до проектных размеров производится с отставанием во времени на 2—3 месяца с одновременным возведением постоянной жесткой крепи. Такой способ проведения способствует постепенному снижению напряжений в зоне неупругих деформаций и лучшей сохранности крепи выработки. Этот способ применяется в Донбассе.
5.3. Возведение жестких крепей с отставанием от проходческих работ на 1—4 месяца способствует тому, что за этот период реализуется 50—80 % конечных смещений породного контура и крепь не разрушается. В слабых трещиноватых и обводненных породах, где смещение пород носит незатухающий характер, возведение жесткой
крепи ведут с отставанием в 1,5—2 месяца от проходческих работ. При длительных перерывах в проходческих работах постоянная крепь должна отставать от забоя на 15—20 м, так как забой выработки сдерживает проявление смещений пород только на расстоянии 10.. .15 м. Время и место возведения податливой крепи не оказывают существенного влияния на устойчивость выработок при условии совпадения направлений податливости и наибольших смещений пород.
5.4. Существенное влияние на устойчивость капитальных выработок оказывают их взаимное расположение и последовательность проходческих работ. Практика показывает, что большая изрезанность массива пород в пределах околоствольных дворов является одной из причин разрушения крепи. Так, при расположении выработок на относительно небольшом расстоянии одна от другой коэффициент концентрации напряжений на контурах увеличивается в 1,2-1,5 раза. На основе наблюдений установлено, что взаимное влияние выработок в породах с коэффициентом крепости по шкале проф. М.М. Протодьяконова { = 3^8, пройденных на, глубинах 600. 1000 м, исключается, если расстояние между ними не менее 15.20 м (для глубин 600 м) и не менее 20.50 м (для глубин 1000 м). Меньшие расстояния между выработками относятся к породам с { = 8. Если невозможно выдержать эти расстояния между выработками, то параллельные выработки должны провериться одновременно с последовательным ведением в них проходческих работ.
5.5. Для снижения и более равномерного распределения горного давления на крепь существенное влияние оказывает забутовка пространства за крепью выработки. Правильный выбор вида забутовки и ее параметров значительно способствует улучшению условий работы крепи.
В ИУ и ИГД СО РАН был предложен новый способ [1] разупрочнения трудно-обрушающейся кровли методом направленного гидроразрыва (НГР), позволяющий получить более равномерное и направленное изменение механических свойств массива. Метод позволяет исключить площадное зависание пород и резкие динамические воздействия ее на механизированные комплексы в период первичной и последующих осадок, при работе лавы на убывающий целик, в зонах тектонических нарушений, а также обеспечить сохранность повторно используемых горных выработок в зоне очистных работ.
Способ НГР [2] характеризуется как по технологическому исполнению, так и по результатам воздействия на массив. На стенке скважины или шпура в породе прорезается инициирующая щель необходимой формы и размеров [3]. В отличие от других способов в этом случае расстояние между пакерами снижается до минимума. При нагнетании жидкости в эту щель, надежно ограниченную с двух сторон герметизирующими элементами, предотвращается развитие процесса гидрорасчленения и фильтрации. Повышение давления жидкости создает повышение растягивающих усилий на стенках инициирующей щели, а в ее «носике» происходит концентрация силовых напряжений, под действием которых щель страгивается и начинает развиваться в направлении нарезанной плоскости. Гидроразрыв происходит при более высоком давлении жидкости и характеризуется быстротечностью процесса, так как в НГР вся рабочая жидкость расходуется на образование одной щели, а гидрорасчленение происходит в объеме массива и жидкость расходуется на заполнение большего числа трещин. Экспериментально установлено, что процесс гидроразрыва продолжается около минуты, при этом максимальное давление достигается впервые 5-10 сек., далее происходит скачкообразное падение давления, что указывает на образование искусственной трещины в кровле. Причем каждый последующий разрыв происходит при давлении меньше предыдущего за счет большего проникновения жидкости в раскрывшуюся трещину. При одинаковом количестве поданной жидкости радиус распространения щели будет существенно больше, чем радиус зоны с расчлененным массивом.
Промышленные испытания подтверждают эффективность метода НГР при решении следующих задач:
разупрочнения труднообрушаемой кровли в очистном забое, в том числе дезинтеграция подкровельных и межслоевых толщ в системах с выпуском угля;
разупрочнение труднообрушаемой кровли перед выводом механизированного комплекса из монтажной камеры с целью снижения расчетного шага первичного обрушения основной кровли;
разупрочнение кровли пласта из горных выработок с целью сокращения длины «консоли» кровли над целиком для перераспределения опорного давления с краевой части вглубь целика для сохранения части выработки и снижения рисков удароопасно-сти;
разупрочнение кровли из очистной выработки с целью заводки механизированного комплекса под защитное перекрытие перед демонтажом в область уменьшенной «консоли», что обеспечивает повышение уровня промышленной безопасности, а именно снижение горного давления при ведении демонтажных работ.
изменение свойств геомассива, с целью изменения направления сил и перераспределения горного давления для снижения напряжений в его краевой части и предотвращения потенциальной удароопасности.
Таким образом, промышленными испытаниями установлено: 1. В ООО «Шахта «Есаульская» в условиях пласта 26а подтверждена эффективность данного метода, многократными исследованиями и контролем эффективности определен радиус щелей гидроразрыва - он составляет более 20м. Работы про принудительному разупрочнению пород основной кровли пласта 26а на выемочном участке 26-25 бис методом НГР позволили обеспечить устойчивость сохраняемой части вентиляционного штрека 26-25 бис, поддерживаемого на границе с выработанным пространством и охраняемого податливым целиком шириной 6 м (рис. 1 - 2) [4]. Ранее метод НГР был применен на шахте «Есаульской» при выезде механизированного комплекса из монтажной камеры 26-31 с целью снижения первичного шага обрушения пород основной кровли пласта 26а с использованием двухуровневой «отсечной» схемы расположения скважин гидроразрыва. Проведенный видеоэндоскопический контроль установил факт распространения трещин НГР в заданных плоскостях как параллельно так и вкрест напластованию [5]. Полностью первичное обрушение пород основной кровли завершилось через 5 суток с начала ведения очистных работ и не сопровождалось повышенным газовыделением и залповым обрушением пород.
/^х т ^ /<„ т Л г Выработанное пространстдо лады 26-23
Т ■—{^ы—;—. Г> ■—Г> ■—Г>'—1
Выработанное пространстдо лады 26-25
Рис. 1. Технологическая схема НГР, включающая вертикальные и наклонные скважины при отработке запасов лавы 26-25 бис
Рис. 2. Вертикальная схема заложения скважин НГР при отработке запасов лавы 26-25 бис. Вид А-А
607
кровли почвы боков
■ Вне зоны НГР
■ В зоне НГР
Рис. 3. Результаты инструментальных наблюдений по контурным
реперным станциям
2. Метод НГР, примененный на шахте «Чертинская-Коксовая» с целью снижения опорного давления от лавы 555 на крепь конвейерного штрека 555, позволил сохранить проектные размеры поперечного сечения выработки в зоне опорного давления для эффективной работы механизированного комплекса [6], что подтверждается результатами инструментальных наблюдений за конвергенцией кровли и боков выработки (рис. 3). За счет создания протяженных трещин НГР ориентированных параллельно и вкрест напластования (рис. 4) удалось обеспечить необходимую величину подбучи-вания пород основной кровли, снизив тем самым проявления горного давления впереди очистного забоя, и исключить зависания пород кровли на сопряжении с конвейерным штреком 555.
3. Проведенный сотрудниками ООО «ВНИИ-ГЕО» сейсмический мониторинг в период отработки запасов лавы 16-19 в условиях ООО «Шахта «Юбилейная» показал, что посадка основной кровли пласта 16 началась через 35 м после отхода механизированного комплекса от монтажной камеры. При сопоставлении календарных графиков зарегистрированных сейсмических событий и работ по направленному гидроразрыву видно, что первичной посадке труднообрушаемой кровли пласта 16, а также ее последующим обрушениям предшествовали работы по направленному гидроразрыву из вентиляционного штрека 16-19 (рис. 5) [7]. Контроль эффективности гидроразрыва
осуществлялся спектрально-акустическим методом с применением программно-аппаратного комплекса на базе прибора РИПАС [8]. Результаты акустических зондирований до и после гидроразрыва, выраженные безразмерным коэффициентом относительных напряжений, говорят о снижении напряжений в краевой части пласта в зоне распространения трещины НГР (рис. 6).
Рис. 4. Вертикальная схема расположения скважин НГР в конвейерном штреке 555
4. Метод НГР, применяемый в условиях ООО «УК Анжерская-Южная» для оперативного разупрочнения труднообрушаемой кровли в очистном забое 7-1-5 и на его сопряжениях с подготовительными выработками, позволил снизить последующие шаги обрушения кровли и газовыделение в очистную выработку. Зависание основной кровли пласта XXVII усиливало горное давление на его краевую часть, что способствовало образованию систем трещин в груди забоя, в которых скапливался метан, что в свою очередь приводило к образованию зон повышенного газовыделения при выемке угля. Было принято решение производить оперативное разупрочнение основной кровли через каждые 20 м подвигания очистного забоя в зонах повышенного газовыделения, установленных предварительным прогнозом (рис. 7, 8).
■ .||||. II1 ... .llll.il ш •о г' || Дат
А
5 50
Рис. 5. Сопоставление графика регистрации сейсмических событий (А) и работ по НГР (Б)
Б
-е-
из
~ Éf]
И ■ ИЗ
-До НГР
Расстояние до очистного забоя, м ■После НГР--СКВ. №4 — Х- Скв. №3
Рис. 6. Результаты акустических зондирований пласта 16 до и после работ по НГР
Рис. 7. Технологическая схема и места заложения скважин для осуществления направленного гидроразрыва пород кровли пласта XXVII
при оперативном разупрочнении
А-А
\
\
Скв. НГР №№1-5
Зона нагнетания рабочей жидкости
600I
Очистной забой 7-1-5 Точка установки Бурового станка типа Rambor
Рис. 8. Вертикальная схема заложения скважин гидроразрыва пород кровли пласта XXVII из очистного забоя 7-1-5 (Вид А-А)
5. Пласт III в условиях отработки выемочного участка 3-2-1 бис АО «Распад-ская-Коксовая» имеет весьма труднообрушаемую кровлю мощностью до 25 м, сложенную слоистыми песчаниками от мелкозернистого до крупнозернистого с коэффициентом крепости от 8 до 10 по шкале профессора М.М. Протодьяконова. Первичный расчетный шаг обрушения основной кровли превышает 60 м. Для снижения фактического шага обрушения было принято решение производить разупрочнение кровли методом НГР по двух уровневой схеме (рис. 9).
В результате обрушение основной кровли пласта III началось при отходе механизированного комплекса от монтажной камеры на расстояние 30 м. Мероприятия по разупрочнению позволили предотвратить залповое крупноблочное обрушение основной кровли и обеспечить ее подбучивание породами непосредственной кровли.
Потенциал направленного (управляемого) трещинообразования (гидроразрыва в частности) далеко не раскрыт. Недостаточно широкое его применение ограничивает опыт наблюдений, развитие метода и техники. Между тем, освоение технологии создания искусственных трещин во вмещающем массиве позволит не только снижать вертикальную составляющую горного давления за счёт уменьшения нависающих консолей. Создание таких трещин позволит изменять направление вектора этих сил, отклоняя его от охраняемых объектов. Так, например, две наклонные плоскости трения, сформированные такими трещинами по обе стороны от горной выработки вдоль её оси (подобно скатам крыши) перераспределят часть вертикальной составляющей горного давления в субгоризональное [9, 10]. Это может использоваться в качестве меры от повышенного давления на крепь и бока выработки, от пучения почвы, для снижения стоимости и продления срока эксплуатации выработки. Вне сомнения возможность использования направленного трещинообразования в качестве меры предупреждения динамических явлений, создания газовых коллекторов и повышения площади газоотдачи при дегазации. Для раскрытия всего потенциала метода НГР необходима его популяризация, наработка еще более обширного производственного опыта в различных условиях.
Список литературы
1. Патент RU2659292. Способ эффективного управления труднообрушаемой кровлей в механизированных забоях Д.И. Кокоулин, В.И. Клишин, Г.Ю. Опрук. 2018.
2. Инструкция по выбору способа и параметров разупрочнения кровли на вые-моч-ных участках. Л. ВНИМИ. 1991. 102 с.
3. Патент РФ №129148. Щелеобразователь. М.В. Курленя, В.И. Клишин, Д.И. Кокоулин. Бюл. № 17. 2013.
4. Опыт применения технологии направленного гидроразрыва пород кровли с целью обеспечения устойчивого состояния сохраняемой выработки в условиях шахты «Есаульская» / В.И. Клишин, Г.Ю. Опрук, А.С. Телегуз, П.А.Черноусов, А.В. Николаев // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. Сиб. гос. индустр. ун-т. Новокузнецк, 2017. №3. С.177-181.
5. Клишин В.И., Опрук Г.Ю., Опыт применения направленного гидроразрыва основной кровли при выводе механизированного комплекса из монтажной камеры / В.И. Клишин, Г.Ю. Опрук, А.В. Сентюрев, А.В. Николаев // Уголь. 2015. № 11. С. 1216.
6. Управление кровлей для повышения эффективности поддержания выработок, охраняемых податливыми целиками / П.В. Гречишкин, Е.Ю. Розонов, В.И. Клишин, Г.Ю. Опрук, В Н. Щербаков // Уголь. 2019. №10. С. 35-41.
7. Спектрально-акустический и сейсмологический мониторинг состояния вмещающих горных пород призабойного пространства при разупрочнении кровли методом направленного гидроразрыва / В.И. Клишин, Г.Ю. Опрук, А.С. Телегуз, А.В. Галкин // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. Сиб. гос. индустр. ун-т. Новокузнецк. 2018. №4. С. 207-211.
8. Клишин В.И., Опрук Г.Ю., Вессель А.О. Геомеханическая оценка метода направленного гидроразрыва пород основной кровли на шахте «Есаульская» сейсмо-акустическим экспресс-анализом опасности // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. Сиб. гос. индустр. ун-т. Новокузнецк. 2016. №3. С. 27-33.
9. Клишин В.И., Бучатский В.М., Коновалов Л.М. Поддержание и сохранение под-готовительных выработок анкерной крепью при посадке кровли направленным гидрораз-рывом // Уголь. 2007. № 6. с. 40-43.
10. Клишин В. И. Адаптация механизированных крепей к условиям динамического нагружения. Новосибирск. Наука. 2002. 200 с.
Клишин Владимир Иванович, д-р техн. наук, директор, член-корр. РАН, klishin vi@icc. kemsc. ru, Россия, Кемерово, Институт угля и углехимии СО РАН,
Опрук Глеб Юрьевич, канд. техн. наук, заведующий лабораторией, oprukayandex. ru, Россия, Кемерово, Институт угля и углехимии СО РАН,
Николаев Алексей Викторович, главный инженер, Aleksey. Nikolae v4a. evraz. com, Россия, Новокузнецк, ООО «Шахта «Есаульская»
ROCK PRESSURE MANAGEMENT DURING DEVELOPING COAL BEDS WITH HARD ROOFING BY DIRECTIONAL HYDRAULIC FACING
V.I. Klishin, G.Yu. Opruk, A.V. Nikolaev
The classification of methods for controlling rock pressure and maintaining mine workings for safe and trouble-free mining of coal seams with complete roof collapse is presented. A method is proposed for softening a difficult-to-break roof by creating an artificial directional crack in it. The experience of applying the method of directional hydraulic fracturing (OGR) at the mines of Kuzbass is presented, for solving various technological problems: maintaining reused development workings; reduction of the initial and subsequent steps of roof collapse, heaving of the soil in front of the working face, gas release into the working mine. Various technological schemes of oil well placement are given.
Key words: rock pressure management, supporting of workings, directional hydraulic fracturing, hard breaking roof.
Klishin Vladimir Ivanovich, doctor of technical science, director, corresponding member of Russian Academy of Science, klishin viaicc.kemsc.ru, Russia, Kemerovo, Institute of Coal and Coal Chemistry of Siberian Branch RAS,
Opruk Gleb Yurievich, candidate of technical science, head. laboratory, opruka yandex.ru, Russia, Kemerovo, Institute of Coal and Coal Chemistry SB RAS,
Nikolaev Alexey Viktorovich, chief engineer, Aleksey.Nikolaev4@evraz. com, Russia, Novokuznetsk, LLC «Mine of Esaulskaya»
