Обоснование электрометрического прогноза состояния углепородного массива

Однако геологи шахт не всегда реализуют геофизические рекомендации по локальному осушению прорывоопасных зон, поэтому в процессе отработки лав происходят прорывы воды и плывунов в горные выработки, что снижает эффективность отработки и приводит к остановке горных работ.

Экономический ущерб от непредвиденной встречи нарушения чрезвычайно велик. Например, неподготовленная встреча утонения угольного пласта с уменьшением мощности лишь на 10.. .20 % от нормального значения приводит к снижению добычи на 35.40 %. Влияние непредвиденного тектонического разрыва сплошности пласта с амплитудой смещения, соизмеримой с его мощностью, сказывается на увеличении себестоимости добычи на 10.20 %. Отсутствие надежного представления об элементах залегания нарушений в ряде случаев является причиной неоправданного исключения из эксплуатации участков, пригодных для разработки, и тем самым приводит к увеличению сверхнормативных потерь.

V.M. Logacheva

WORKING OFF EXTRACTION PILLARS WITH USING DATA OF ELECTROMETRIC FORECASTING ANOMALOUS ZONES

Working off extraction pillars with using data of electrometric forecasting anomalous zones was discussed.

Key words: anomalous zones, extraction pillars, mining face, mine.

Получено 10.05.12

УДК 622.2.016.5

В.М. Логачева, д-р техн. наук, проф., декан

ОБОСНОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМЕТРИЧЕСКОГО ПРОГНОЗА СОСТОЯНИЯ УГЛЕПОРОДНОГО МАССИВА

Проведено обоснование электрометрического прогноза состояния углепород-ного массива.

Ключевые слова: обводненные горные породы, шахтные поля, очистной забой.

В процессе ведения горных работ с появлением техногенной нару-шенности в массиве происходит перераспределение напряженного состояния, изменяются гидродинамические режимы подземных вод в обводненных горных породах и соответственно изменяются их свойства и состояние. Существующие способы осушения шахтных полей не учитывают наличия локальных прорывоопасных зон в углевмещающих породах.

В результате в действующих очистных забоях происходят катастрофические прорывы подземных вод из надугольных водоносных горизонтов.

Применение автоматизированного электрометрического мониторинга надугольного комплекса пород путем приближения приёмно-питающих (линейных) электродов к объекту исследования и оперативной обработки результатов полученных измерений позволит повысить надежность прогноза и контроля гидрогеологических и технологических свойств массива и интегрировать указанный прогноз в общешахтную систему автоматизированного контроля.

По данным математического моделирования задач наземно- и под-земно-скважинной электрометрии получены закономерности аномального поля при помещении аномального объекта на ПК 5-10 и 30-35, которые показали уверенную его регистрацию с интенсивностью 135...145 % на краевых участках (рис. 1).

Подземно-полевой метод электрометрического прогнозирования состояния массива горных пород обоснован с учетом характера отекания тока с поверхности трубы, и весь физический процесс был исследован на основе теории линейных заземлителей. Установлено, что для условий Подмосковного бассейна достаточно заземлить питающую линию АВ на устья скважин, так как сопротивление вмещающей среды высокое (рвмср>50 Омм). При этом большая часть тока (» 80 %) распределится по всей колонне и на ее забое будет не менее 10 % от общего задающего тока, что подтверждает возможность практического применения электрометрических методов при измерении полезного сигнала как на дневной поверхности, так и в горных выработках, где 1АВ  4 А. При пересечении обсадной колонны низкоомного (до 25 Омм) пласта в него будет стекать 40 % тока, а высокоомного (более 300 Омм) - 20 %. Установлено влияние параметров питающих и приемных диполей на электрические характеристики поля в массиве, на основе чего разработана методика проведения исследований, включающая предварительный анализ гидрогеологической информации, использование обсадных колонн скважин в качестве питающих электродов, наземные (площадные) и подземные (штрековые) измерения.

Эффективность геофизических методов в значительной мере определяется полнотой извлечения информации из полученных наблюдений. Повышение разрешающей способности электрометрических исследований связано с проблемой выделения полезных сигналов на фоне помех. По данным математического моделирования получена информация о характере и параметрах аномалий от различных прорывоопасных зон, т.е. решена прямая задача геофизики. По шахтным графикам электрометрии решается обратная задача геофизики - выявление параметров геологического нарушения в надугольных породах: его глубины залегания и поперечных размеров. Обоснована необходимость электрометрических исследований для

получения геотехнологических решений, позволяющих оценивать фактическое обводненное состояние массива. По частоте встречаемости обоснованы схемы безаварийной подготовки к отработке выемочных столбов с учетом величины и расположения непереходимых нарушений (рис. 2).

а

б

Рис. 1. Математическое моделирование аномального поля в случае карстовых нарушений в основной кровле и в угольном пласте: а) графики распределения аномального поля; б) горно-геологическая модель пространственного положения нарушений

Нарушение со стороны штрека конвейерного вентиляционного

Нарушение в средней части выемочного участка малых размеров больших размеров

Рис. 2. Схемы подготовки к отработке выемочного столба, имеющего

непереходимое нарушение

Список литературы

1. Logacheva V.M. Methodical baslis of conducting field and uder-groud electro ilnvestilgaion //. Geotechnologies and environ-mental protection /Academy of minig sciences. Tula, 2006. № 1. P.75-81

2. Логачева В.M. Электрометрическое прогнозирование состояния углевмещающих пород для выявления причин дестабилизации работы очистных забоев. Новомосковск: Изд-во РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2008. 136 с.

V.M. Logacheva

SUBSTANTIA TION OF ELECTROMETRIC FORECASTING COAL-ROCK MASSIF CONDITION

Substantiation of electrometric forecasting coal-rock massif condition was given. Key words: watered rocks, mine field, mining face.

nojiyqeHO 10.05.12