CC BY
20
Е. Ю. КУЛИКОВА
Исследование водопритоков в очистную выработку при подработке трещиноватого массива
т ж-сследование водопритоков в очистную .Мвыработку базировалось на следующих основных положениях:
1) параметры очистной выработки коренным образом отличаются от подготовительной;
2) расчеты притоков воды в очистную
выработку в зависимости от величины вскрытия праста и полной мощности массива производились согласно СНиП П-94-80 «Подземные горные выработки» по схеме рис.1 и формуле 2, которая была выведена из уравнения (1) при соблюдении сле-дующих условий: ТгЪ=^ £>т/ж%
2х=2( М+т)=2( М/ т+1),
„_Ъ1ИНпрКп
1п (2х/гЬг) (!)
где ^ — длина участка выработки, 1м;
п~ 3,14;
НПр — величина избыточного напора, приводящего к прорыву воды в выработку, МПа;
Кп — коэффициент фильтрации пород, м/с;
х — расстояние от границы области питания до оси выработки, м;
тгЬ — радиус выработки в черне, м.
2л Л НппК„
О — пр п
^ 1п 2(М/т+1) - 1п т/Ит/л: (2)
Величина вынимаемой мощности пласта т варьировалась от 1 до 5 м, полная мощность массива М рассматривалась в пределах 10-80 м. Подобные размеры были выбраны на основании реальных парамет-
ров подработки массива при проведении очистных выработок. Величина Кп принята равной 2' 10* м/с.
Полученные результаты отражены в таблицах 1,2 - и на рис.2,3.
Таблица 1
і -М. И т —4 Величина притока 0 '10 , м/с
М-10 М-20 М-40 М-60 М-80
10,7 15,4 26,9 48,0 106,0
20 5,8 6,9 8,6 10,0 11,3
7,0 6,5 6,1 ::: '/:'^:5;5-^
40 3.4 4,0 4,5 4,8 5.1
: 3,3: 4,6 4.1 4,6
60 3,0 3.2 3,6 3,8 4,0
Таблица 2
М т Величина притока 0 —4 *10 ,м/с
гл-1 т-2 т-3 т-4 т-5
10,8 V 15,4 : 20,6 26,9 35,0
20 6.9 8,6 10,0 13.3 12,6
5,1 щъщй 7.0 7,5
50 4.8 5,4 5,9 6,4 6,7
60 4,4 5.0 5,8 6,1
80 3.9 4.4 4.7 5,1 5,3
Общеизвестно, что при движении газа по трещиноватым породам в условиях подработки, определяющим фактором является давление газа, поэтому при условном делении подработанного массива на зоны газопроводящей трещиноватости рассматривают зависимость М/ т=/(Р). Такое условное деление массива на зоны определяется величиной М/ш, которая колеблется от значения М!т<25 и до предела Л//т=125,при котором образования сквозных газопроводящих трещин не происходит.
ъ
Рис.1 Схема к расчету величины притока в очистную выработку
Такого четкого зонального разграничения массива горных пород по величине вскрытия пласта при фильтрации воды нет. Основной отличительной характеристикой процесса переноса водных масс является величина притока воды через трещины &=/(М/т). Эта зависимость носит пара-ооллический характер с постепенным вы-полаживанием кривой до линейной функции.
10 20 30 40 50 60 70 м
Поэтому при исследовании фильтрационных процессов в трещиноватом массиве гоных пород важен не зональный принцип деления вмещающего выработку массива, а глубина ведения работ. В этом состоит одно из специфических черт фильтрации воды и еще одно отличие протекания процессов переноса воды и газа через трещины.
Следовательно, значительный интерес для данного исследования представляет изучение зависимостей £>=/(М), отражающих изменение водопритоков в выработку при различных значениях мощности массива (рис.З).
Как следует из графиков, с увеличением глубины разработок кривая притоков имеет тенденцию к уменьшению, причем характер изменения 0,(М) для очистных выработок носит параболлический характер. При этом, в зависимости от величины вскрытой части пласта ш, изменение притока приобретает линейный характер, начиная с М-20 м при т~ 1 м и до Л/=150 м при т~5 м. Это подтверждает положение Правил безопасности в угольных и сланцевых шахтах (раздел «Предотвращение затоплений действующих выработок») о формировании зоны безопасных очистных работ на расстоянии < 40т до затопленного пласта.
Такое падение водопритоков с глубиной подтверждается инструментальными исследованиями, проведенными на шахтах Донбасса(3), и при электрическом моделировании притока воды в карьер со сложными гидрогеологическими условиями на Горьевском месторождении (2).
Кроме того, анализ зависимостей рис.З позволяет проследить влияние глубины вскрытой части ш на степень изменения водопритока: чем больше ш, тем меньше интенсивность падения водопритоков с глубиной.
Рис.2 Зависимость притока в очитную выработку от величины вынимаемой мощности пласта и мощности междупластья
Рис. 3. Зависимость притока воды в очистную выработку от мощности массива х — данные практики
Вероятно, этот факт объясняется тем, что чем больший объем массива нарушен горными работами, тем сильнее трещино-образование и, следовательно, тем большее количество воды задерживается в образовавшихся пустотах и трещинах.
Если сравнить полученные зависимости для очистных выработок с подобными же, полученными нами ранее для подготовительный выработок, то можно выявить большую поляризацию притоков в подготовительные выработки в зависимости от мощности вынимаемого пласта с последующим более плавным снижением водопри-токов с глубиной. Вероятно, это объясняется тем, что величина притока зависит от протяженнности выработки, в соответствии с чем, концентрация притоков происходит либо на меньших (подготовительные выработки), либо на больших (очистные) площадях.
Вскрытие подобных закономерностей позволяет более рационально подходить к антифильтрационным мероприятиям. Так, при небольших глубинах, когда значения водопритоков велики, необходимо применять системы водопонижения насосами или антифильтрационные завесы. С увеличением глубины разработок и падением водопритоков в выработку, возможно управление кольматационными процессами и использование эффектов тепломассопере-носа.
Для оценки соответствия полученных закономерностей притока 0=/( М) в очист-
ные выработки практическим данным, произведен расчет объемов инфильтрации через трещиноватый массив горных пород в зависимости от вынимаемой мощности пласта и мощности междупластья по данным «Правил охраны сооружений и природных объектов то вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях».
Полученные результаты отражены в таблице 3 и на рис. 3.
Таблица 3
т, м М, м —— а -ю
С* ■ К О сч 30 ^-"'^5.7
2 40 7.7 50 ^ 7,0 75 5,7
;":Г:;3: - 40 14.3 бо:;/::- ^ 70 ^ ^^^8.2
4 105 3.1 120 5,8 160 4,5
Сравнение теоретически полученных зависимостей и зависимостей, полученных по практическим данным, показало на их практически полную сходимость. Это доказывает правильность исходных предпосылок и отражает тот факт, что предложенная модель фильтрации воды через трещины отвечает природе этого явления.
В заключении, можно сделать следующие выводы:
1. Одна из специфических черт фильтрации воды и одно из отличий протекания процессов переноса воды и газа через трещины заключаются в том, что в отличие от миграции газа, при фильтрационных процессах в трещиноватом массиве горных пород важен не зональный принцип деления вмещающего выработку массива по уровню трещиноватости, а глубина ведения работ.
2. При увеличении глубины разработки наблюдается параболлическое уменьшение водопритоков к выработке с последующим выполаживаоием кривой до линейной зависимости.
3. Существует коррелящионная зависимость между величиной вынимаемой мощности пород пласта ш и степенью изменения водопритока: чем больше т тем меньше интенсивность падения водопритоков с глубиной.
4. сравнение зависимостей для ()(М) для подготовительных и очистных выработок указывает на большую поляризацию притоков в подготовительные выработки в
зависимости от мощности вынимаемого пласта, что обусловлено, на наш взгляд, величиной площадей концентрации водопритоков.
5. Вскрытие закономерностей изменения водопритоков с глубиной в условиях подработки массива горных пород позволяет применять различные зацитные мероприятия, направленные на развитие кольматационных процессов и эффектов массопереноса в зависимости от степени проникновения водных масс в системы трещин.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Расчетные методы в механике горных ударов и выбросов. Справочное пособие. — М.: «Недра», 1992
2. Момчилов B.C. Защита шахт от подземных вод. — «Недра», 1989
3. Спещиальные вопросы шахтного строительства. Научные сообщения. — М.: ИГД им.Скочинского, «Недра», 1988
4. Мироненко В Л., Мольский Е.В. Горнопромышленная гидрогеология. — М.: «Недра», 1992
© Е. Ю. Куликова
Офисная дипломатия
Расположение участников при общении в положении сидя Рассмотрим следукпцук) ситуацик>: вы занимаетеруководящук) должность■, и вам нужно вызвать к себе и поговорить с подчиненным, который неудовлетворительно стал выполнять свои обязанности. При этом вы предполагаете задавать прямые вопросы, требу1ощие прямых ответов, и предполагаете оказывать давление на подчиненного, В то же самое время вам нужно будет проявить внимание и понимание его проблем, а в некоторых случаях и согласие с его позицией. Как передать всЬ гамму этих нЬансов с помощьк> положения корпуса тела ? Сейчас не будем касаться методов проведения беседы такого рода, и сосредоточимся на дислокации сил в данной ситуации.
Ф Поскольку дело происходит в вашем кабинете, вы можете выйти из-за своего стола и сесть напротив вашего подчиненного с другой стороны стола (партнерская позиция).
@ Вашего подчиненного следует посадить на устойчивый стул без подлокотников, что позволит ему свободно проявить свои жесты и телодвижения, по которым вы лучше узнаете о его истинных намерениях.
CD Вам следует сесть на вертящийся стул с подлокотниками, что даст вам возможность лучше контролировать ситуацик) и скрыть ваши жесты и реакции.
Из книги А.Пиза "Язык телодвижений"
