Источник: Придніпровський науковий вісник №118-119 листопад 1998р.
Постоянное увеличение глубины разработки угольных пластов ведет к резкому росту влияния горного давления в зонах влияния очистных выработок: увеличивается опасность внезапных выбросов угля, породы и газа, значительно снижается устойчивость непосредственной кровли очистных забоев, ухудшается состояние подготовительных и капитальных выработок. За последние 10 лет количество опасных зон на шахтах Донбасса увеличилось примерно в 4 раза, поэтому актуальной является задача автоматизации расчета и построения опасных зон и планировки отработки свит пластов в зонах опорного давления.
Разработан алгоритм расчета параметров напряженного состояния горного массива, основанный на аналитических методах геомеханики. Алгоритм учитывает совместное влияние нескольких очистных выработок, т.е. влияние многократной подработки или надработки массива.
Для реализации данного алгоритма разработан программный комплекс STRAIN, который находится в эксплуатации в ряде производственных объединений Донбасса. Результаты его разработки и эксплуатации опубликованы и докладывались, в частности, на 12 Международной конференции по автоматизации в горном деле ICAMC95 (Гливице, Польша, 1995) и на Международной конференции по геомеханике (Несебр, Болгария, 1997).
Результаты компьютерного моделирования напряженного состояния горного массива с помощью программного комплекса STRAIN
подтверждаются данными шахтных наблюдений. Это дает основания к применению компьютерного моделирования для рационального планирования горных работ при отработке свит пластов.
На рис. 1 приведены примеры влияния порядка отработки пластов на перераспределение нормальных напряжений ау и соответственно на
формирование зон ПГД при подработке и надработке угольного пласта.
Во всех четырех примерах показана свита из четырех пластов с размерами междупластий 20, 40 и 40 м.
На рис. 1,а и 1,6 показаны случаи надработки верхнего пласта в свите соответственно при нисходящем и восходящем порядке отработки нижележащих пластов. При нисходящем порядке отработки (рис. 1,а) в средней части этажа на почве нижнего пласта после начала работы третьей лавы появляется зона ПГД. По восстанию граница зоны ПГД от краевых частей лав сохраняется примерно на уровне верхней границы этажа, тогда как по падению граница зоны ПГД смещается вниз примерно на 0,6-0,7а (а - половина длины третьей лавы).
При восходящем порядке отработки (рис. 1,6) зона разгрузки сохраняется на почве надрабатываемого нижнего пласта свиты практически по всей высоте этажа за исключением его верхней части, где она смещается вниз на 0,2-0,За.
На рис. 1 ,в и 1 ,г показаны случаи подработки нижнего пласта в свите соответственно при нисходящем и восходящем порядке отработки вышележащих пластов.
В этом случае при нисходящем порядке отработки (рис. 1,в) разгрузка происходит практически по всей высоте этажа с небольшим смещением (до 0,2а) в сторону выработанного пространства как по падению, так и по восстанию. Максимальная разгрузка наблюдается на почве верхнего пласта в средней части нижней половины этажа. При восходящем порядке отработки (рис. 1.г) зона разгрузки на почве подрабатываемого верхнего пласта свиты значительно смещается в сторону восстания: на 0,8а в нижней части этажа и на 0,4-0,5а в его верхней части. Пик разгрузки приходится на верхнюю часть этажа. Максимальные величины полных напряжений в зонах ПГД здесь значительно меньше, чем при нисходящем порядке отработки.
Для управления горным давлением смешанный порядок отработки пластов является наиболее сложным. Однако, именно при нем достигается максимальная разгрузка массива (до 100%) за счет использования преимуществ нисходящего и восходящего порядков.
Во всех случаях в условиях многократной подработки (надработки) толщи горных пород наибольшее влияние на разгрузку угольных пластов оказывает ближний к ним подрабатывающий (надрабатывающий) пласт
Программный комплекс STRAIN включен в качестве одной из подсистем в состав автоматизированной системы маркшейдерского обеспечения безопасного ведения горных работ, разработанной в Министерстве угольной промышленности Украины.