ПРИМЕНЕНИЕ НА ПРАКТИКЕ ТЕХНОГЕННОЙ СТРУКТУРИЗАЦИИ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД
Authors: Козырева Е.Н. , Шинкевич М.В. 
Published: October 2024

Контроль деформаций вмещающего массива при ведении горных работ для обеспечения устойчивости подземных выработок относится к управлению горным давлением в угольных шахтах. Пучение пород почвы является одним из следствий перераспределения горного давления при отработке выемочного столба. Ранее установленные в ИУ ФИЦ УУХ СО РАН особенности формирования и развития нелинейной структуризации массива при движении очистного забоя проанализированы в настоящей статье при рассмотрении условий отработки угольных пластов. В качестве основы принимается разработанная параметрическая модель геомеханических процессов в массиве горных пород при отработке длинных столбов по простиранию с полным обрушением кровли. При техногенном изменении внешних условий массив снижает свой энергетический потенциал путем формирования объемных поверхностей — сводов, посредством сдвижений соответствующих масс массива. Тела «сводов сдвижений» имеют формы, стремящиеся к формам параболоидов. Размеры сводов в вертикальной плоскости равны мощностям геомеханических слоев различных уровней структурной иерархии массива, а в плоскости пласта кратны длине очистного забоя. Показана возможность определения участков повышенного горного давления на приконтурную часть и крепь выработок, которые определяются геометрическим совмещением окружностей, с диаметрами, равными основаниям сводов сдвижений, краевые части которых являются опорными. Интеграция сводов сдвижений соседних выемочных участков приводит к объедению их выработанных пространств и к перетоку газа из пространства ранее отработанного выемочного участка в действующий очистной забой. Принципиально новый подход к пониманию происходящих геомеханических процессов в массиве при выемке угольного пласта длинным очистным забоем позволит прогнозировать проявления горного давления при высокоинтенсивной работе выемочного участка.

The control of deformation of the containing massif during mining operations to ensure the stability of underground workings relates to the management of mining pressure in coal mines. Straddling of soil rocks is one of the consequences of redistribution of mountain pressure during mining column development. The peculiarities of formation and development of nonlinear structuring of the massif during the movement of the treatment face, previously established in the Institute of Coal «The FRC of Coal and Coal Chemistry of SB of RAS», are analyzed in this article when considering the conditions for development of coal seams. As a basis, the developed parametric model of geomechanical processes in the rock mass is taken when working out long pillars along the stretch with complete roof collapse. In case of technogenic change of external conditions, the array reduces its energy potential by forming volumetric surfaces — arches, by shifting the corresponding masses of the array. The bodies of the «arches of shifts» have forms striving for the forms of paraboloids. Dimensions of arches in vertical plane are equal to capacities of geomechanical layers of different levels of structural hierarchy of massif, and in plane of formation are multiple of length of treatment face. Possibility of determining areas of increased mountain pressure on contour part and workings support, which are determined by geometric alignment of circles, with diameters equal to bases of sliding arches, edge parts of which are support. Integration of the arches of the shifts of the adjacent excavation sections leads to the unification of their developed spaces, and to the flow of gas from the space of the previously spent excavation section to the operating treatment face. A fundamentally new approach to understanding the ongoing geomechanical processes in the massif when excavating a coal seam with a long treatment face will make it possible to predict the manifestations of mountain pressure during high-intensity operation of the excavation section.