ПОДЗЕМНЫЕ РАБОТЫ
Оригинальная статья
УДК 622.245:539.3 © В.И. Клишин, Г.Ю. Опрук, В.А. Гоголин, С.И. Связев, 2023
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Уголь № 4-2023 /1166/
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2023-4-23-30
Название
Сохранение целика и подготовительного штрека за счет разупрочнения кровли вышележащей лавы направленным гидроразрывом
Авторы
Клишин В.И., доктор техн. наук, профессор, член-корр. РАН, директор Института угля ФИЦ УУХ СО РАН, 650065, г. Кемерово, Россия, e-mail: klishinvi@icc.kemsc.ru
Опрук Г.Ю., канд. техн. наук, заведующий лабораторией «Эффективные технологии разработки угольных месторождений» Института угля ФИЦ УУХ СО РАН, 650065, г. Кемерово, Россия, e-mail: opruk@yandex.ru
Гоголин В.А., доктор техн. наук, профессор КузГТУ им. Т.Ф.Горбачева, 650000, г. Кемерово, Россия, е-mail: eia.pm@kuzstu.ru
Связев С.И., старший инженер Института угля ФИЦ УУХ СО РАН, 650065, г. Кемерово, Россия
Аннотация
Рассмотрены метод направленного гидроразрыва (НГР) труднообрушающейся кровли и средства его реализации из подготовительных выработок угольных шахт. Методом конечных элементов приведены результаты численного моделирования напряженно-деформированного состояния горной породы при ведении очистных работ на сближенных угольных пластах ХVI и ХVII в условиях шахты им. Ленина. Установлено влияние горного давления на целик и подготовительные выработки нижележащего сближенного пласта при разработке вышележащего угольного пласта очистным забоем. Показана необходимость разупрочнения кровли направленным гидроразрывом вышележащего пласта для ликвидации нагрузок на целик и подготовительный забой нижележащего пласта. Разработаны технологические схемы и проведены шахтные мероприятия по посадке кровли в вышележащей лаве, что позволило снизить нагрузку на целик нижележащего пласта ХVII, устранить разрушение угля в целике и выполнить подготовительные работы с заданным паспортом крепления.
Ключевые слова
Подземная разработка месторождений, сближенные пласты, труднообрушающиеся кровли, направленный гидроразрыв, щелеобразователь, герметизатор, численное моделирование, метод конечных элементов, технологическая схема, шахтные испытания
Список литературы
1. Охрана подготовительных выработок целиками на угольных шахтах / В.Б. Артемьев, Г.И. Коршунов, А.К. Логинов и др. СПб.: Наука; 2009. 229 с.
2. Труднообрушаемые кровли: проблемы и решения для механизированных забоев современного технического уровня угольных шахт / В.И. Клишин, В.В. Рашевский, В.Б. Артемьев и др. М.: Горное дело; ООО «Киммерийский центр», 2016. 480 с.
3. Проблемы безопасности и новые технологии подземной разработки угольных месторождений / В.И. Клишин, Л.В. Зворыгин, А.В. Лебедев и др. Новосибирск: Издательский дом «Новосибирский писатель», 2011. 524 с.
4. Оганесян С.А. Авария в Филиале «Шахта Тайжина» ОАО ОУК «Южкузбассуголь» - хроника, причины, выводы // Уголь. 2004. № 6. С. 25–28.
5. Li T., Cai M.F., Cai M. A review of mining-induced seismicity in China // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2007;44(8):1149–1171.
6. Gao M.-S. Prevention and forecasting of rock burst hazards in coal mines / L.-M. Dou, C.-P. Lu, Z.-L. Mu et al. // Mining Science and Technology (China). 2009;19(5):585–591.
7. Monitoring and Measuring Hydraulic Fracturing Growth During Preconditioning of a Roof Rock over a Coal Longwall Panel / R.G. Jeffrey, Z. Chen, K. Mills et al. In book: Effective and Sustainable Hydraulic Fracturing. 2013. P. 893-914. DOI: 10.5772/45724.
8. Measurement and Analysis of Full-Scale Hydraulic Fracture Initiation and Reorientation / R.G. Jeffrey, Z.R. Chen, X. Zhang et al. // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2015. No 48. P. 2497-2512.
9. Клишин В.И. Адаптация механизированных крепей к условиям динамического нагружения. Новосибирск: Наук, 2002. 200 с.
10. Реализация метода направленного гидроразрыва (НГР) при решении геотехнологических задач управления повышенным горным давлением / В.И. Клишин, Г.Ю. Опрук, А.С. Телегуз и др. // Уголь. 2021. № 11. С. 6-12. DOI: 10.18796/0041-5790-2021-11-6-12.
11. Разупрочнение труднообрушаемой кровли методом направленного гидроразрыва (НГР) на этапе выхода механизированного комплекса из монтажной камеры / В.И. Клишин, Г.Ю. Опрук, А.Ф. Салихов и др. // Уголь. 2020. №. 11. С. 4-8. DOI: 10.18796/0041-5790-2020-11-4-8.
12. Джевецки Ян. Новые методы предотвращения опасности горных ударов // Глюкауф. 2002. № 2.
13. Liu J., Liu C., Li X. Determination of fracture location of double-sided directional fracturing pressure relief for hard roof of large upper goaf-side coal pillars // Energy Exploration & Exploitation. 2020. Vol. 38. No. 1. pp. 111-136.
14. Huang B., Zhao X., Ma J. et al. Field experiment of destress hydraulic fracturing for controlling the large deformation of the dynamic pressure entry heading adjacent to the advancing longwall face // Archives of Mining Sciences. 2019. Vol. 64. No. 4. pp. 829-848.
15. Deephole directional fracturing of thick hard roof for rockburst prevention / Hu He, Linming Dou, Jun Fan et al. // Tunnelling and Underground Space Technology. 2012. Vol. 32. P. 34-43.
16. Зубов В.П., Ле Куанг Фук. Разработка ресурсосберегающей технологии выемки пологих угольных пластов с труднообрушающимися породами кровли (на примере шахт Куангниньского угольного бассейна) // Записки Горного института. 2022. Т. 257. С. 795-806. DOI: 10.31897/PMI.2022.72.
17 Физико-технические свойства горных пород и углей Кузнецкого бассейна. Справочник / Г.Г. Штумпф, Ю.А. Рыжков, В.А. Шаламанов и др. М.: Недра, 1994. 447 с.
18. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975.
19. Разрушение. Т. 2. М.: Мир, 1975. 764 с.
Поддержка
Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках комплексной научно-технической программы полного инновационного цикла «Разработка и внедрение комплекса технологий в областях разведки и добычи полезных ископаемых, обеспечения промышленной безопасности, биоремедиации, создания новых продуктов глубокой переработки из угольного сырья при последовательном снижении экологической нагрузки на окружающую среду и рисков для жизни населения», утвержденной Распоряжением Правительства Российской Федерации от 11.05.2022 № 1144-р (Соглашение № 075-15-2022-1191).
Для цитирования
Сохранение целика и подготовительного штрека за счет разупрочнения кровли вышележащей лавы направленным гидроразрывом / В.И. Клишин, Г.Ю. Опрук, В.А. Гоголин и др. // Уголь. 2023. № 4. С. 23-30. DOI: 10.18796/0041-5790-2023-4-23-30
Информация о статье
Поступила в редакцию: 20.02.2023
Одобрена рецензентами: 28.02.2023
Принята к публикации: 27.03.2023
