Влияние способа охраны выемочного штрека на устойчивость дегазационных скважин

Abstract

Увеличение интенсивности разработки газоносных угольных пластов сопровождается повышением выделения метана в горные выработки. Обеспечить газовую безопасность при увеличении угледобычи можно только с применением высокоэффективной дегазации, при сохранении дегазацион-ных скважин позади очистного забоя. С помощью методов численного моделирования проведено исследование напряженнодеформированного состояния углепородного массива и устойчивости дегазационных скважин в зависимости от способа охраны выемочного штрека. Получены поля напряжений, деформаций и зоны неупругих деформаций для случаев применения стоек, ремонтин, костров, двух рядов органной крепи, бутокостров, чурбаковых перемычек. Приведены графики поперечных и продольных деформаций стенок скважин. Показано, что применение рассмотренных способов охраны выемочного штрека снижает разнокомпонентность поля напряжений вокруг выработки, сокращает зону неупругих деформаций над выработанным пространством, уменьшает деформацию стенок дегазационных скважин. При применении костров их устойчивость повышается на 6 %, костров и 2 рядов органной крепи – на 30 %; бутокостров и 2 рядов органной крепи – на 43 %; бутокостров, 2 рядов органной крепи и чурбаковой перемычки – на 45 %.

Збільшення інтенсивності розробки газоносних вугільних пластів супрово джується підвищенням виділення метану в гірничі виробки. Забезпечити газову безпеку при збільшенні вуглевидобутку можна тільки із застосуванням високоефективної дегазації, при збереженні дегазаційних свердловин позаду очисного вибою. За допомогою методів чисельного моделювання проведено дослідження напруженодеформованого стану вуглепородного масиву і стійкості дегазаційних свердловин в залежності від способу охорони виїмкових штреків. Отримано поля напружень, деформацій і зони непружних деформацій для випадків застосування стійок, ремонтин, кострів, двох рядів органного кріплення, бутокострів, чурбакових перемичок. Наведені графіки поперечних і поздовжніх деформацій стінок свердловин. Показано, що застосування розглянутих способів охорони виїмкового штреку знижує різнокомпонентність поля напружень навколо виробки, скорочує зону непружних деформацій над виробленим простором, зменшує деформацію стінок дегазаційних свердловин. При застосуванні кострів їх стійкість підвищується на 6%, кострів і 2 рядів органного кріплення – на 30%; бутокострів і 2 рядів органного кріплення – на 43%; бутокострів, 2 рядів органного кріплення і чурбакової перемички – на 45%.

More intensive gas-bearing coal seam mining is accompanied by growing methane emissions into the mine tunnels. To ensure the mine safety by gas leakage at increased coal production is only possible with high-performance degassing and preserved methane draining boreholes behind the stope. With the help of numerical simulation methods, the rock mass stress-strain state and methane draining borehole stability were studied depending on the method the gate road were supported. Stress and strain fields and zones with inelastic deformations were defined for the cases when props, scaffolds, timber cribs, two rows of cutting-off supports, pack-timber cribs and wood billets were used. Transverse and longitudinal deformations of the borehole walls are shown in graphs. It is stated that use of the considered methods for the gate road supporting reduces difference between the maximum and minimum stress field components around the tunnel, inelastic deformation zone over the goaf, and wall deformation in the methane draining boreholes. The borehole stability is increased by certain per cents when the following facilities are used: timber cribs - by 6 %, timber cribs and two rows of cutting-off support – by 30 %; pack-timber cribs and two rows of cutting-off support – by 43 %; pack-timber cribs, two rows of cutting-off support and wood billets – by 45 %.