К вопросу о расчете водоохранных целиков угля при отработке гидродинамических открытых шахтопластов

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

СЕМИНАР 1
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ & quot-НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА — 98& quot- МОСКВА, МГГУ, 2. 02. 98 — 6. 02. 98
В. Г. Пасичный, И. А. Садовенко, Ю. И. Демченко, НГАУ
К ВОПРОСУ О РАСЧЕТЕ ВОДООХРАННЫХ ЦЕЛИКОВ УГЛЯ ПРИ оТРАБОТКЕ ГИДРОдиНАМИЧЕСКИх ОТКРЫТыХ шахтопластов
роведенными исследованиями. установлено [1], что формирование техногенного ре-жима водных ресурсов и существенно повышенные водопритоки при ведении горных работ в бремсберговых полях обусловлены наличием аллювиальных песчаников нижнего карбона, залегающих в кровле. угольных пластов и гидравлически связанных с водоносной толщей мезокайнозоя. Эти песчаники, ввиду их значительной мощности и особенностей распространения (в виде линейно вытянутых зон), обладают повышенными водопроводящими свойствами, через которые и поступают подземные и
поверхностные воды в горные выработки. С гидродинамической точки зрения эти водопроводящие зоны можно интерпретировать как граничное условие первого рода, В этом случае можно предположить, что оставляя водоохранные целики угля, примыкающие к зоне развития аллювиальных песчаников, можно существенно уменьшить водопритоки в горные выработки и, как следствие, снизить техногенную нагрузку на гидросферу.
Элементарный гидродинамический расчет для схемы однослойного полуограниченного пласта, с граничным условием первого рода на его контуре показывает,
что с удалением выемочного столба (размеры которого составляют 1000×200 м) от зоны распространения аллювиальных песчаников, величина во-допритока в столб резко уменьшается и уже на расстоянии 500−700м от нее снижается в 2,5−3 раза. Аналитический гидродинамический расчет показывает принципиальную возможность управления отработкой угольного пласта в связи с уменьшением водопритоков. Однако он не может быть использован для обоснования размеров водоохранных целиков, т.к. не учитывает морфометрические особенности русловых песчаников. Кроме того, результаты аналитических расчетов являются, очевидно, завышенными, т.к. выполнены для случая, когда водопроводи-мость на границе исследуемого пласта является бесконечно большой (необ-ходимое условие граничного условия первого рода). В реальных же условиях величина водопроводимости зоны распространения песчаников в весьма редких случаях превышает 30 м2/сут, что соответствует мощности песчаников 60 м.
Не вызывает сомнения, что задача при этом состоит в расчете оптимальных размеров оставляемых экологических целиков. Критерий для расчета их размеров базируется на двух очевидных предположениях: с одной стороны -необходимости максимально возможной полноты извлечения запасов угля, а с другой — максимально возможном снижении пластовых притоков. Принимая во внимание экологические аспекты оставления целиков угля, в качестве ведущего фактора, определяющего их раз-
меры, следует ориентироваться на величину водопритока. В этом случае задача по расчету оптимальных размеров экологических целиков должна ставиться следующим образом: параметры целика при отработке угольного пласта, характеризующегося развитием русловых песчаников, должны быть такими, чтобы величина пластового притока не превышала его величины, характерной для отрабатываемого гидрогеологически открытого угольного пласта, в пределах распространения которого русловые песчаники отсутствуют.
Установлено [1], что при максимальной водопроводимо-сти угольного пласта (м2/сут) величина пластового притока находится в пределах 250−300 куб. м/ч. Отсюда следует, что целик угля должен иметь такие максимально возможные размеры, чтобы водоприток по угольному пласту не превышал вышеупомянутой величины.
Рассмотрим основные результаты решения гидродинамической задачи о размерах экологических целиков, когда ширина, зоны развития русловых песчаников последовательно изменяется от 1000 до 100 м, а их мощность — от 60 до 10 м, что отвечает палеофациальным условиям накопления терригенных осадочных отложений в пределах Западного Донбасса, в нижнекарбоновое время. Г идродина-мическая роль песчаников при решении поставленной задачи с использованием двумерной гео-фильтрационной модели шахтного поля учитывается заданием повышенной водопроводимости, изменявшейся от 5 до 30 кв. м/сут, в пределах расчетного слоя, моделирующего процесс фильтрации в продуктивной толще карбона. Результаты решения представлены в таблице
Из приведенных материалов следует, что размеры водоох-
ранных целиков в зависимости от ширины зоны распространения аллювиальных песчаников и их мощности изменяются от 650 до 0 м. Последняя величина характерна для стометровой зоны распространения песчаников, мощность которой не превышает 10 м. Из этого следует, что развитие аллювиальных песчаников такой морфометрии не оказывает существенного влияния на величину водопритоков (и соответственно на формирование техногенного режима, гидросферы) и поэтому может не учитываться при ведении горных работ. Из приведенных расчетных данных также следует и то, что размеры экологических целиков зависят как от ширины зоны развития песчаников, так и от их мощности. Поэтому для получения обобщенных, и используемых на практике, результатов полученных решений следует найти зависимость между площадью поперечного сечения русловых песчаников и размерами водоохранных целиков. Такая задача, на основе приведенных в таблице данных, решена с использованием регрессионного анализа. Уравнение регрессии, связывающее размеры водоохранных целиков угля [С] с площадью поперечного сечения аллювиальных песчаников, залегающих в кровле угольного пласта, имеет вид:
С = 0,0Ш
(1) При 24-х исходных значениях величин площади поперечного течения аллювиальных песчаников и соответствующих им размерам водоохранных целиков (см. таблицу) стандартная среднеквадратичная ошибка полученного уравнения составляет
0,0016 при t -значении Стьюде-га равном 9,97. Этим параметрам отвечает практически 100%-ная доверительная вероятность полученного уравнения. При оставлении водоохранных целиков установленных размеров макси© В. Г. Пасичный, И.
мальное понижение уровней подземных вод в водоносных горизонтах мезо-кайнозоя не превышает 2−4 м.
Уменьшить потери извлекаемых запасов угля при оставлении экологических целиков
можно лишь за счет уменьшения зоны безопасного ведения горных работ на участках выхода угольных пластов под водосо-держашие бучакские отложения. Выполненными исследованиями
[2] доказано, что отработку углей в этом случае необходимо осуществлять с применением укороченных лав (65−75м), что позволяет увеличить полноту выемки полезного ископаемого при обеспечении безопасности горных работ за счет использования водозащитных Функций горного массива.
Теоретические исследования по оценке величин водоохранных целиков угля реализованы при отработке углей пласта. С5 на шахте им. Н. И. Сташкова -наиболее водообильной шахте на Украине.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Садовенко И. А., Дудля Н. А., Пасичный В. Г. Оптимизация отработки угольных пластов на основе охраны водных ресурсов и снижения водопритоков // Актуальное состояние и предпосылки прогресса горнодобывающей промышленности в аспекте охраны окружаюшей среды: Сб. научн. тр. — Днепропет-ровск-Краков. -1996. — С. 277−282.
2. Садовенко И. А., Дудля Н. А., Антропцев А. М., Пасичный В. Г., Тишков В. В. Обоснование водоза-шитных и водоохранных технологий геотехнических систем горнодобывающих регионов Украины // Актуальное состояние и предпосылки прогресса горнодобывающей промышленности в аспекте охраны окружающей среды: Сб. научн. тр. -Днепропетровск-Краков. — 1996. — С. 269−276.
«Садовенко, Ю.И. Демченко
93
92

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой