Исследование влияния вида крепи на водоприток в горную выработку в сложных гидрогеологических условиях перехода тектонического нарушения

Abstract

Цель. Целью работы является изучение влияния вида применяемой крепи на водоприток в горную выработку, проводимую в сложных гидрогеологических условиях перехода тектонического нарушения. Методика. При решении задачи о фильтрации воды в деформируемом массиве использовался разработанный ранее автором способ исследования состояния слоистого породного массива с горной выработкой при наличии в ее окрестности обводненных слоев, а также метод конечных элементов. Результаты. Приведены результаты расчетов проницаемости приконтурных пород и давления воды на разных участках проведения горной выработки, которая пересекает геологическое нарушение: за пределами влияния геологического нарушения на некотором расстоянии и вблизи геологического нарушения. Показано, что применение анкерной крепи препятствует развитию процесса трещинообразования в кровле выработки, сохраняет породы в природном состоянии. Создание анкерно-породной конструкции, которую формируют за счет пространственного расположения сталеполимерных анкеров, предоставляет возможность управлять уровнем монолитности, а значит и проницаемости, горных пород вокруг выработки в различных гидрогеологических условиях. Как следствие, сдерживается процесс фильтрации воды из водоносных породных слоев, что предотвращает или значительно снижает водопритоки в горную выработку. Показана и обоснована эффективность применения анкерной крепи при прохождении выработки вблизи тектонического нарушения. Научная новизна. Впервые выполнено моделирование водопритоков в горную выработку в зоне влияния тектонического нарушения, при различных видах крепления выработки, обосновано применение анкерного крепления в сложных гидрогеологических условиях. Практическая значимость. Использование анкерной крепи эффективно препятствует водопритоку в выработку, расположенную даже в нарушенных водопроницаемых породах вблизи тектонического нарушения.

Мета. Метою роботи є вивчення впливу виду застосованого кріплення на водоприплив в гірничу виробку, що проводиться в складних гідрогеологічних умовах переходу тектонічного порушення. Методика. При вирішенні задачі про фільтрацію води в деформованому масиві використовувався розроблений раніше автором метод вивчення стану шаруватого породного масиву з гірничою виробкою при наявності в її околі обводнених шарів, а також метод скінченних елементів. Результати. Наведено результати розрахунків проникності приконтурних порід і тиску води на різних ділянках проведення гірничої виробки, яка перетинає геологічне порушення: за межами впливу геологічного порушення на деякій відстані і поблизу геологічного порушення. Показано, що застосування анкерного кріплення перешкоджає розвитку процесу утворення тріщин в покрівлі виробки, зберігає породи в природному стані. Створення анкерно-породної конструкції, яку формують за рахунок просторового розташування сталевополімерних анкерів, надає можливість керувати рівнем монолітності, а значить і проникності, гірських порід навколо виробки в різних гідрогеологічних умовах. Як наслідок, стримується процес фільтрації води з водоносних породних шарах, що запобігає або значно знижує водоприпливи в гірничу виробку. Показано і обґрунтовано ефективність застосування анкерного кріплення при проведенні виробки поблизу тектонічного порушення. Наукова новизна. Вперше виконано моделювання водоприпливів в гірничу виробку в зоні впливу тектонічного порушення, при різних видах кріплення виробки, обґрунтовано застосування анкерного кріплення в складних гідрогеологічних умовах. Практична значимість. Використання анкерного кріплення ефективно перешкоджає водоприпливам в виробку, розташовану навіть в порушених водопроникних породах поблизу тектонічного порушення.

Purpose. The purpose of the work is research of the support effect on the water inflow to the mine working that driving in difficult hydrogeological conditions at the crossing of tectonic displacement. Methods. A method for studying the state of layered rocks with a mine working in the presence of watered layers in its vicinity, previously developed by the author, as well as the finite element method were used to solve the problem of water filtration in a deformable rocks. Findings. The results of calculating the permeability of near-edge rocks and water pressure at different sites of mining, which crosses a geological disturbance: beyond the influence of a geological disturbance, are presented. at a certain distance and near a geological disturbance. It is shown that the use of anchor supports prevents the development of the process of crack formation in the roof of the mine, and keeps the rocks in a natural state. Creating an anchor-rock structure, which is formed due to the spatial arrangement of steel-polymer anchors, makes it possible to control the level of monolithicity, and hence permeability, of rocks around the mine in various hydrogeological conditions. As a result, the process of filtering water from aquiferous rock strata is restrained, which prevents or significantly reduces water inflows into mining. The effectiveness of the use of anchor support during the passage of a mine near a tectonic disturbance is shown and substantiated. Originality. For the first time, modeling of water inflows into a mine working in the zone of influence of tectonic disturbance was carried out for various types of fastening of the working, the use of anchor fastening in difficult hydrogeological conditions is justified. Practical implications. The use of anchor supports effectively prevents water inflow into a mine working even in disturbed permeable rocks near a tectonic displacement.