Активізація геодинамічних процесів в породах середнього карбону східної частини Донбасу при закритті вугільних шахт

Abstract

Дисертація присвячена обґрунтуванню розвитку нових геодинамічних ефектів гідродинамічними методами на полях діючих і закритих шахт. Виконаний аналіз сучасного геодинамічного стану і гідрогеологічної обстановки підробленого гірського масиву, виявлені закономірності розвитку тріщинуватості в породах кам'яновугільних відкладів в процесі роботи і закритті гірничих підприємств, досліджено розвиток геодинамічних процесів у гідроактивізованому гірському масиві та розроблена вдосконалена реологічна модель Максвела-Кельвина-Фойгта, яка дозволяє пояснити процес деформації породного масиву у порушених умовах. На підставі виконаних робіт і аналізу результатів робіт встановлено, що тектонічні порушення і тріщинуватість мають велику роль не тільки у формуванні величини водопритоку в гірничі виробки, але й істотно впливають на деформаційний процес гідроактивізованого породного масиву, а також після затоплення гірського масиву змінюються його фільтраційні і міцнісні характеристики, внаслідок чого він набуває властивості в’язкопружного середовища. За результатами свердловинних досліджень, виявлені нові ефекти геоди-намічних процесів. На прикладі Довжано-Ровеньківського геолого-промислового району виконана класифікація геологічної площі по ступеню активності прояву геодинамічних процесів.

В диссертационной работе изложены результаты обоснования развития геодинамических процессов гидродинамическими методами на полях дейст-вующих и закрытых шахт. Исследованиями установлено, что гидроактивизация породного массива приводит к возникновению и развитию в нем целого ряда новых геодинамиче-ских эффектов: - эффект блочной перестройки массива в зоне обрушения, который обу-словлен затоплением выработанного пространства, где происходит активизация геодинамических процессов за счет гидродинамического воздействия; - в трещинах зоны прогиба с пологим залеганием пластов и наличием по-кровных отложений восстановление гидростатического давления происходит с запаздыванием, в результате чего создаются условия концентрации напряжения в зоне прогиба. Такая ситуация называется эффектом гидродинамического на-пряженного состояния слоев в зоне прогиба; - при затоплении шахт нарушается геомеханическое равновесие в масси-ве, при этом накапливаются огромные силы, которые могут проявиться в сдви-жении горных пород, прорывов воды и газа на поверхность. Такое сдвижение наиболее вероятно развивается по зонам тектонических нарушений. Причем сдвижение происходит ступенчато или вибрационно, что приводит к проявле-нию эффекта локальных горных ударов в зоне тектонических нарушений. После затопления горного массива изменяются его фильтрационные и прочностные характеристики, в результате чего он приобретает свойства вязко-упругой среды. Наиболее адекватно такие среды описываются уравнениями вязкоупругих ступенчатых деформаций. По результатам экспериментальных работ и обобщения фактического ма-териала выделены три типа площадей, на которых проявление геодинамических процессов будет происходить с различной интенсивностью, с учетом горно-геологических, гидрогеологических и тектонических особенностей геолого-промышленного района. Выделение площадей осуществлялось на основе ана-лиза следующих признаков: наличие покровных отложений и их мощность; ли-тологический состав пород; многократные подработки; глубина разработки; тектонические нарушения; мощность зоны дробления; угол падения плоскости сместителя. Практическое использование результатов исследований на территории Восточного Донбасса позволит разработать мероприятия по снижению сейсмо-опасности подработанных территорий и экологических последствий подземной добычи угля.

It is set by researches, that gidroaktivizatsiya pedigree array results in the origin and development of a number in him new geodinamicheskih processes and ef-fects: 1) effect of sectional alteration of array in the area of bringing down, which is conditioned by the submergence of the produced space, where activation of geodinamicheskih processes due to hydrodynamic influence is; 2) in the cracks of area of bending with the declivous bedding of layers and presence of integument deposits renewal of hydrostatical pressure takes place with the delay, the terms of concentration of tension in the area of bending are created as a result. Such situation is named the effect of the hydrodynamic tense state of layers in the area of bending; 3) at the submergence of mines a geomehanicheskih equilibrium in an array is violated, enormous forces, which can will show up in moving of mountain breeds, breaches of water and gas on a surface, accumulate here. Such moving most probably develops on the areas of tectonic violations. Thus moving takes place stupenchato or vibration that results in the display of the socalled effect of mountain earthquake in the area of tectonic violations.