Визначено особливості утворення тонкодисперсних фракцій вугілля в процесі його динамічного руйнування під час розвантаження у гранично напруженому стані. Вперше для визначення моменту початку такого руйнування запропоновано критерій, що представляє собою відношення прискорення розвантаження до його швидкості в попередній момент часу та встановлено закономірність зміни цього критерію для різних діапазонів напружень стиснення. Встановлено закономірність зміни коефіцієнта дисипації під час розвантаження вугілля, що дозволяє визначити з загального балансу дисипації у циклі "навантаження-розвантаження" величину дисипації в структурі вугілля в процесі розвантаження. Встановлено закономірності зміни питомої потужності дисипації для різних напружень стиснення та швидкостей розвантаження гранично напруженого вугілля, за яких починається його динамічне руйнування по радіально-пошоровому механізму з утворенням тонкодисперсних фракцій.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання безпеки підривних робіт запобіжними вибуховими речовинами п'ятого класу. Встановлено, що основними напрямками підвищення безпеки підривних робіт є збільшення стійкості запобіжних вибухових речовин (ЗВР) проти вигоряння за рахунок зниження їх підпалюваності, покращання детонаційної здатності та водостійкості ЗВР за умови більш високої працездатності, ніж у вугленіта Е-6. Висвітлено спосіб зниження підпалюваності за рахунок введення до складу ЗВР вуглекислого кальцію. Розроблено математичну модель, що описує запаленння метано-повітряної суміші під час підривних робіт, за допомогою якої визначено граничну кількість сенсибілізатора (13 %) у складі ЗВР, що забезпечує його максимально можливу детонаційну здатність. Досліджено оптимальну кількість інгібітора у складі ЗВР з позиції підвищення рівня запобіжності та працездатності. Доведено підвищення водостійкості ЗВР заміною деревної муки полістиролом.

  Скачати повний текст

Проаналізовано існуючі методи вимірювання вмісту метану, засобів і систем контролю вибухонебезпечності гірничих виробок шахт. Досліджено причини неоднозначної та нестабільної роботи засобів контролю вмісту метану та вплив неконтрольованих компонентів і параметрів рудникової атмосфери на їх роботу. Запропоновано нові методи контролю, що усувають можливість неоднозначного вимірювання концентрації даного газу в гірничих виробках шахт і розроблено засоби контролю вибухонебезпечності, що підвищують вірогідність й ефективність контролю та забезпечують однозначність роботи сигналізації та захисту. Визначено шляхи удосконалення даних засобів і систем.

  Скачати повний текст

Теоретично й експериментально обгрунтовано технології проведення підготовчих виробок на пластах, небезпечних через раптові викиди вугілля та газу, що гарантують усунення викидонебезпечності на підставі встановлених закономірностей руйнівної дії на вуглепородний масив струменів води високого тиску і перерозподілу напружень випереджувальним вийманням породної частини вибою, виконання вимог щодо безпечних відстаней для дистанційного управління машинами та механізмами. Встановлено раціональні параметри технологічних процесів усунення викидонебезпечності на базі використання високонапірних струменів води, в тому числі з абразивними додатками, для створення розвантажувальних пазів у вугільних пластах, щілин і порожнин у породах. Розроблено технологію безпечного проведення підготовчих виробок у два етапи з випереджувальною проходкою над вугільним пластом польової виробки зменшеного перерізу на першому етапі та наступним розширенням її до проектного перерізу на другому етапі. Усунення викидонебезпечності забезпечується оптимізацією товщини охоронного породного шару між вугільним пластом і польовою виробкою та незмінного випередження її відносно вибою виробки проектного перерізу. Визначено безпечні відстані для дистанційного управління машинами та механізмами під час проведення підготовчих виробок на небезпечних та особливо викидонебезпечних похилих і крутих пластах, базуючись на результатах максимальної дальності відкидання вугілля у разі раптових викидів у процесі технологічної дії на пласт.

  Скачати повний текст

Розроблено фізичну модель деформування шарів міжпластя яка враховує міцність і товщину цих шарів, а також ефект "екрана", створений міцнішими породами, що лежать вище, у разі деформування менш міцних нижчележачих шарів, за рахунок уведення нового параметра - умовної потужності однорідного деформованого шару. З урахуванням факторів, що характеризують функціонування фізичної системи "захисний пласт - міжпластя - надроблюваний пласт" розроблено багатофакторну статистичну модель поділу надроблених викидонебезпечних пластів за трьома зонами відповідно до категорій захисту у разі випереджальної надробки. Установлено, що надроблюваний пласт бере участь у формуванні захисної дії та зазначена система працює як єдине ціле. На базі статистичної концепції аналізу факторів впливу одержано ймовірнісну оцінку захисної дії випереджальної надробки та розроблено статистичний спосіб визначення ефективності захисту, створюваного для викидонебезпечних пластів. Одержано ймовірісну оцінку межового значення потужності міжпластя для практично вірогідного ефективного захисту викидонебезпечних пластів, створюваного випереджальною надробкою.

  Скачати повний текст

Розроблено новий метод прогнозу викидонебезпеки вугільних пластів, який враховує вплив космогонічних факторів на газодинамічний стан гірничого масиву. Встановлено тісний взаємозв'язок між раптовими викидами вугілля та газу і земними припливами, обумовленими впливом космогонічних факторів. Розроблено математичну модель гірничого масиву, яка враховує їх вплив. Встановлено нові закономірності, представлені у вигляді емпірико-аналітичних рівнянь, що відображають вплив геологічних порушень на характер розподілу викидонебезпечних зон у часі. Визначено закономірності, представлені у вигляді емпірико-аналітичних рівнянь, які визначають вплив геологічних порушень на часовий характер розподілу викидонебезпечних зон.

  Скачати повний текст

Теоретично досліджено десорбцію метану з вугілля у вугільний простір і замкнений об'єм у моделі, що враховує дифузію метану у вугільних блоках і його фільтрацію через систему пор і тріщин. Побудовано систему рівнянь, що описує десорбцію метану у вугіллі залежно від часу та координати з урахуванням того, що значна частина метану, що міститься у вугіллі, знаходиться у закритих порах і у твердому розчині. У явному вигляді встановлено залежність швидкості виходу метану з пласта від розміру блоків, відкритої та закритої пористості, в'язкості та розчинності, пластового тиску та температури. На підставі збігу теоретичних і експериментальних кривих десорбції метану в замкнений об'єм за відповідного вибору параметрів запропоновано метод визначення коефіцієнта фільтрації метану у вугіллі. Базуючись на результатах тоеретичних і експериментальних досліджень розроблено "Методику визначення об'єму закритих пор вугілля", що використовується для визначення загальної пористості вугілля, та метод розрахунку часу утворення небезпечної концентрації у бункерах за умов аварійної ситуації у випадку припинення провітрювання.

  Скачати повний текст

На підставі аналізу експериментальних досліджень щодо взаємозв'язку метану та вугілля, молекулярної структури вугілля побудовано модель мікроструктури вугільної речовини, визначено кінематичні й енергетичні параметри метану у мікропорах вугілля, обгрунтовано конформаційний механізм деформування вугільної речовини, установлено вплив конформаційних переходів на параметри дифузії метану у міжпоровому просторі. Визначено параметри вібродії на мікросорбційний простір вугілля для ефективної десорбції газу. Розроблено методику виконання гірничо-експериментальних робіт з газодинамічного розвантаження мікросорбційного простору вугільного пласта вібраційною дією під час проведення підготовчих виробок. Запропоновані параметри вібродії включено як уточнені параметри вібраційного способу до галузевого нормативного документа "Правила ведення гірничих робіт на пластах, схильних до газодинамічної активності".

  Скачати повний текст

Розглянуто питання створення нового методу оперативної оцінки ступеня напруженого стану привибійної зони гірського масиву з метою прогнозування можливості розвитку раптового викиду вугілля та газу. На підставі лабораторних та аналітичних досліджень обгрунтовано та обрано з множини окремих параметрів акустичного сигналу складові, що перебувають у різних частинах спектра, які реагують на зміну напруженого стану ближньої області масиву. Встановлено закономірності зміни спектральних складових зондувального сигналу від рівня механічних напружень. Доведено, що за джерело зондувального сигналу в гірничій виробці може використовуватися шум механізмів, що проводять роботу з руйнування елементів масиву.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано шляхи запобігання раптовим викидам вугілля та газу в щитових лавах крутих вугільних пластів Центрального району Донбасу. Встановлено, що збільшення кількості сорбованої вологи у вугіллі сприяє зменшенню модуля спаду вугілля, який характеризує руйнування вугільного масиву. Запропоновано спосіб запобігання раптовим викидам вугілля та газу у щитових лавах крутих вугільних пластів, що включає нагнітання у вугільний пласт водного розчину поверхнево-активних речовин. Виявлено, що зміна напружено-деформованого стану привибійної частини вугільного пласта від узагальненого стиснення до узагальненого розтягування обумовлює зміну енергії активації десорбції метану та характеризує ступінь викидонебезпечності. Встановлено критерій оцінювання ефективності противикидних заходів, який базується на зміні енергії активації десорбції метану з вугільного пласта.

  Скачати повний текст

Визначено залежності прояву раптових обвалень вугілля від гірничо-геологічних умов залягання вугільних пластів, гірничотехнічних і геомеханічних умов їх розробки. Встановлено, що 35 % раптових обвалень вугілля відбулися в зонах впливу геологічних порушень; найбільш небезпечними щодо раптових обвалень є ділянки пластів зі зміною потужності на 15 % і більше, а також пласти (пачки), складені вугіллям III - V типів тектонічної порушеності. Прояв раптових обвалень вугілля зростає через збільшення потужності розроблюваного пласта та глибини розробки. З'ясовано, що 48,6 % раптових обвалень вугілля відбулися в області впливу очисних вибоїв сусідніх пластів, 74,4 % - в зонах підвищеного гірничого тиску (ПГТ), що утворюються створами зупинених вибоїв і крайових частин сусідніх пластів. Відмічено, що раптове обвалення вугілля можливе в над- і підроблених зонах. Установлено, що схильний до раптових обвалень пласт є сипучим, можливість обвалення якого зумовлена характером поводження бічних порід, тобто наявністю зависання порід покрівлі у виробленому просторі, обвалення яких сприяє процесу обвалення вугілля. Перетворення вугільного пласта на сипуче середовище відбувається під впливом геологічних факторів, гірничого тиску, сорбційного зниження міцності, розклинювальної дії рідких плівок, що утворюються внаслідок фазового переходу суміші метану та його гомологів. Уточнено деякі параметри технологічних і спеціальних способів запобігання раптовим обваленням вугілля. Визначено кути нахилу вибоїв прямолінійних лав за умов забезпечення стійкості вугільного масиву, а також параметри випереджальної кріпи з використанням пінополіуретанових складів.

  Скачати повний текст

Доведено, що процес запобігання викидонебезпечності під час відробки захисних шарів є тимчасовим.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання прогнозування викидонебезпечності вуглепородного масиву в шахтах на основі використання геолого-геофізичних даних. Досліджено й обгрунтовано петрофізичні взаємозв'язки показників викидонебезпечності та геофізичних параметрів вугільних пластів. Встановлено, що всі параметри стандартного комплексу каротажу розвідувальних свердловин інформативні, їх можна використовувати для оцінки викидонебезпечності в багатомірних петрофізичних моделях, що розраховуються за допомогою сучасних методів регресійного аналізу або класифікації, реалізованих комп'ютерними програмами вітчизняного і зарубіжного виробництва. Розроблено нетрадиційну технологію прогнозу викидонебезпечності вуглепородного масиву, що об'єднує всі види прогнозу на шахті за допомогою геоінформаційних систем у режимі відкритого моніторингу.

  Скачати повний текст

Проаналізовано чинники виникнення вибухів метану на вугільних шахтах, засобів і систем аерогазового захисту. Досліджено причини відмов газоаналізатора, зокрема внаслідок дії неконтрольованих чинників за їх екстремальних значень і несанкціонованого втручання в роботу газоаналізаторів. Теоретично й експериментально обгрунтовано методи автоматичної діагностики стану термокаталітичного датчика та виявлення несанкціонованого обмеження надходження метаноповітряної суміші до чутливих елементів термокаталітичного датчика. За результатами досліджень запропоновано схемні рішення й алгоритми роботи аналізаторів метану з автоматичною діагностикою працездатності та захистом від несанкціонованого втручання, на базі яких розроблено технічні завдання на виконання дослідно-конструкторських робіт зі створення засобів контролю вибухонебезпечності гірничих виробок шахт нового технічного рівня.

  Скачати повний текст

Досліджено особливості газовиділення з вироблених просторів відпрацьованих лав і запропоновано шляхи запезпечення безпечного відпрацювання газоносних вугільних пластів під час активації зрушування порід. Проаналізовано сучасні уявлення про процеси утворення газу у вугільних родовищах і формах знаходження метану у вугіллі і породах. Встановлено умови та причини, що спричиняють газовиділення з вироблених просторів відпрацьованих лав під час активізації зрушування порід. Обгрунтовано й покладено в основу концепції залежність газовиділення у зонах впливу очисних виробок від ступеня підпрацьованості порід та їх напруженого стану. Розроблено модель, що якісно пов'язує газовиділення в гірничі виробки і дегазаційні свердловини з зон з різним напруженим станом порід під час розвитку очисних робіт у двох взаємно перпендикулярних напрямках. Виявлено умови утворення та розташування зон метановиділення відносно очисного вибою. Встановлено прямо пропорційну залежність між кількістю газу, що виділився з вироблених просторів відпрацьованих лав і об'ємами мульд зрушування земної поверхні, спричинених відпрацюванням чергової виїмкової дільниці. Розроблено схеми провітрювання та дегазації виїмкових дільниць під час активізації зрушування порід. Здійснено апробацію розроблених схем і методів та підтверджено правильність та ефективність запропонованих рішень.

  Скачати повний текст

Розроблено наукові засади стійкості системи "вугілля - газ" для створення способів прогнозування викидонебезпечності вугільного масиву, осередків газодинамічних явищ (ГДЯ) та кваліфікації ГДЯ, що сталися (раптові викиди, обрушення). Здійснено теоретичні дослідження, які дозволяють розробити фізичну модель та встановити закономірності, які оцінюють стійкість даної системи залежно від щільності заповнення її метаном, розглянути умови виходу метану (викиди вугілля та газу) з поруватої структури вугілля за рахунок хвилі розвантаження та механізм зміни процесу дифузії на фільтрацію. Грунтуючись на результатах теоретичних досліджень, експериментально за умов об'ємного нерівнокомпонентного навантаження, що моделює стан привибійної частини пласта, уперше встановлено, що високошвидкісне розвантаження газонасиченого вугілля переводить його з межового стану за умов узагальненого розтягування за напруженнями та деформаціями зі зміненням фізико-механічних властивостей, що характеризують перехід від зсувного механізму руйнування до пошарового відриву внаслідок вскриття частини закритих пор, в яких знаходиться 70 - 75 % сорбованого метану. Обгрунтовано критерій викидонебезпечності газоносних пластів, що враховує вміст флюїдів у вугіллі, напружений стан та міцність вугілля. За зміненням вільної енергії вугілля, що визначається щільністю заповнення його відкритих і закритих пор метаном, обгрунтовано критерії визначення місцерозташування осередків викиду вугілля та газу, а за ступенем пошкодженості сорбційного об'єму вугілля, оцінюваного енергією активації виходу метану та часом його десорбції, - критерій кваліфікації типу ГДЯ.

  Скачати повний текст

Визначено природні закономірності деформування у часі порід міжпластя у процесі першочергової надробки або підробки викидонебезпечних пластів, що базується на схильності осадових гірничих порід до деформацій генетичного повернення під час розвантаження, яка забезпечує необхідну для запобігання раптових викидів вугілля та газу дегазацію. Розроблено та апробовано нові параметри методу першочергової відробки захисних пластів, зокрема потужність порід міжпластя М та випередження лавою захисного пласта гірничих робіт викидонебезпечного L з урахуванням фактора часу та складу порід міжпластя.

  Скачати повний текст

Установлено закономірності формування вибухонебезпечного середовища у разі порушень провітрювання та газодинамічних явищ у вугільних шахтах. Розроблено методику визначення техногенних зон у гірському масиві. Показано взаємозв'язок газодинамічних явищ з техногенними зонами. Установлено явище утворення у гірському масиві техногенних зон в області зміни кута нахилу порід, яке полягає у тому, що за силової дії в області зміни кута нахилу відбувається перерозподіл напруг у породах, що призводить до аномальних проявів гірничого тиску, а також невідомий раніше аналітичний зв'язок між вірогідністю виникнення аварії на промислових об'єктах та їх ергатичністю, який полягає у тому, що вірогідність виникнення аварії визначається співвідношенням рівня їх інтегральної ергатичності як системи "людина - машина - середовище" та сукупністю нефункціональних залежностей, що характеризують промисловий об'єкт.

  Скачати повний текст

Вставновлено закономірності виникнення спонтанного руйнування напруженого пористого газонасиченого масиву за гідродинамічної дії, циклічним динамічним привантаженням вугільного пласта та самоорганізацією процесів, які відбуваються в масиві після гідродинамічної дії через свердловину. Уточнено механізм і фізичну суть гідродинамічної дії рідиною на напружені газонасичені середовища. Розроблено способи та засоби запобігання газодинамічних явищ (ГДЯ) під час проведення підготовчих виробок в нижній частині смуг, що відпрацьовуються щитовими агрегатами, а також в нижній частині лав зі стелеуступною формою забою.

  Скачати повний текст

Висвітлено питання створення гідродинамічного способу запобігання раптовим викидам вугілля та газу під час проведення пластових виробок у крутоспадних пластах. Наведено нову математичну модель процесу гідродинамічного впливу на пласт через свердловину. Встановлено залежності між змочуваємістю пласта та параметрами впливу. Визначено умови застосування й основні параметри впливу. Розраховано основні вузли пристрою для гідродинамічного впливу. Розроблено параметри способу та технологічну схему запобігання раптовим викидам при проведенні підготовчих виробок у незахищених викидонебезпечних пластах.

  Скачати повний текст