Статья

Наименование	К теории сдвижения подработанного породного массива
Авторы	Литвинский Г. Г., д. т. н., проф.
Раздел	Недропользование
Год	2024	Выпуск	79	Страницы	5 - 20
УДК	622.83:622.023.23			EDN	EYAQPL
Аннотация	На основе анализа публикаций по проблеме подработки горного массива показана необходимость разработки геомеханических моделей его сдвижения. Впервые оценены параметры бегущих трещин разрыва в кровле и почве лавы, инициирующих обрушение кровли. Установлены метаморфозы формоизменения области полных оседаний при неполной и полной подработке земной поверхности. Установлено влияние размеров выемки пласта в плане на прогиб неподработанной толщи пород. Предложена геомеханическая модель трещинной пустотности пород для определения их оседания на произвольной глубине. Решение обобщено на структурно неоднородные массивы с помощью рекурсивных алгоритмов. Введен новый коэффициент степени подработки массива и показано, что при неполной подработке поверхности в толще пород возникают техногенные коллекторы газа.
Реферат	Цель исследования — разработка и обоснование геомеханических моделей сдвижения и деформирования массивов горных пород при их неполной и полной подработке движущимся очистным забоем по угольному пласту. Объект — подработанный очистными работами слоистый горный массив с земной поверхностью. Предмет исследований — процессы сдвижения и деформирования массива горных пород с учетом метаморфоз зон полных сдвижений над выработанным пространством. Методика и основная идея работы: на основе анализа существующих представлений о качественном характере процессов сдвижения подработанного горного массива обосновать и разработать математические модели геомеханических процессов разрушения и сдвижения горных пород на основе развития идей изменения трещиноватости и пустотности при ведении очистных работ. Результаты. На основе анализа публикаций по проблеме подработки горного массива показана необходимость разработки геомеханических моделей его сдвижения. Впервые оценены параметры бегущих трещин разрыва в кровле и почве лавы, инициирующих обрушение кровли. Установлены метаморфозы формоизменения области полных оседаний при неполной и полной подработке земной поверхности. Установлено влияние размеров выемки пласта в плане на прогиб неподработанной толщи пород. Предложена геомеханическая модель трещинной пустотности пород для определения их оседания на произвольной глубине. Решение обобщено на структурно неоднородные массивы с помощью рекурсивных алгоритмов. Введен новый коэффициент степени подработки массива и показано, что при неполной подработке поверхности в толще пород возникают техногенные коллекторы газа. Научная новизна. Установлены метаморфозы формоизменения области полных оседаний при неполной и полной подработке земной поверхности в процессе развития очистных работ. На основе решения уравнения Софи Жермен впервые выполнены теоретические оценки влияния размеров выработанного пространства в плане на прогиб многослойной толщи пород при удалении лавы от разрезной печи. Предложена новая геомеханическая модель трещиноватости и пустотности породного массива на основе коэффициента трещинной пустотности в виде дифференциального уравнения, решение которого впервые дает общую зависимость для определения оседания подработанного массива на произвольной глубине. Дано теоретико-экспериментальное обоснование закономерностей перехода от стадии неполной подработки дневной поверхности к полной через коэффициент степени подработки КСП. Практическая значимость. Определены основные параметры сдвижения подработанной многослойной породной массы, что позволяет дать прогноз ее поведения при ведении очистных работ и пересмотреть ряд нормативных документов, регламентирующих порядок разработки угольных месторождений. В частности, можно сделать ряд практических выводов о возникновении при неполной подработке земной поверхности техногенных газовых коллекторов в верхней части зоны полных сдвижений и судить об опасности миграции подземных газов и загазирования поверхностных зданий и сооружений, о технических аспектах дегазации подработанных толщ массива, дренирования или хозяйственного использования газа путем бурения в зону газового коллектора направленных скважин и отвода его по трубопроводам и др.
Ключевые слова	сдвижение, земная поверхность, геомеханические модели, подработка, трещиноватость, пустотность массива, оседания, прогиб, структурная неоднородность, коллекторы газа.
Финансирование
Полный текст