Філатьєв М. В. Розвиток наукових основ безпечної відробки газоносних вугільних пластів при зсовуванні масиву гірських порід

Об'єкт дослідження - процеси безпечної відробки газоносних вугільних пластів при зсовуванні масиву гірських порід. Мета роботи - встановлення закономірностей газовиділення з підроблюваної вуглепородної товщі в залежності від геомеханічних процесів зсовування порід і земної поверхні, розробці методу прогнозу газовиділення і удосконалення нормативної бази безпечної відробки газоносних вугільних пластів для зниження аварійності і травматизму в вугільних шахтах. Методи дослідження: аналіз і узагальнення наукового і практичного досвіду про метановиділення і методах її прогнозу, експериментальні дослідження рівня виділення метану в межах виїмкових дільниць і всього шахтного поля, узагальнення відомих результатів дослідження геомеханічних процесів зсовування земної поверхні і підроблених порід, які були отримані за останні п'ятдесят років, методи математичного моделювання геомеханічних процесів зсовування підроблених порід і земної поверхні, статистичні методи обробки результатів досліджень. Вперше встановлено розмір очисної виробки, при якому процеси зсовування порід досягають земної поверхні в залежності від гірничо-геологічних і гірничотехнічних чинників, що дозволяє визначати місцезнаходження точки в якій починається осідання земної поверхні. Вперше встановлені закономірності змінення геомеханічних параметрів зсовування підроблених порід і земної поверхні від гірничотехнічних і гірничо-геологічних умов ведення очисних робіт: кутів повних зрушень; кутів максимальних осідань порід; траєкторій максимальних осідань точок земної поверхні і розробці нового методологічного підходу до визначення цих параметрів. Вперше встановлені закономірності досягнення максимумів метановиділення в залежності від ступеня розвитку очисних робіт в межах виїмкової дільниці і всього шахтного поля. У розробці нового методологічного підходу до прогнозу максимального газовиділення з підроблюваної вуглепородної товщі. Вперше встановлені закономірності збільшення видобутку вугілля до досягнення планових показників і зміни поточного газовиділення та розробці нового методологічного підходу до прогнозування газовиділення при одночасному збільшенні видобутку вугілля і розвитку очисних робіт. Вперше встановлені закономірності коливання газовиділення з підробленої вуглепородної товщі і розробці нової фізико-математичної моделі формування газовиділення під впливом геомеханічних чинників, відповідно до запропонованої теорії виникнення локальних і абсолютних максимумів метановиділення. Вперше розроблено фізико-математичну модель визначення параметрів геомеханічних процесів з використанням траєкторій максимального осідання точок земної поверхні, що дозволило достовірно встановити геомеханічні параметри зсовування підроблених порід, в тому числі розміри їх зон зсовування з розривом суцільності. Розроблено технічні рішення визначення параметрів геомеханічних процесів для встановлення зон зсовування порід з розривом їх суцільності, що дозволяє встановлювати межі у вуглепородній товщі, з якої відбувається газовиділення. Розроблено нову методику визначення геомеханічних характеристик зсовування підроблених порід, яка пов'язує між собою основні впливаючи чинники. Розроблено методику прогнозу газовиділення з вуглепородної товщі в залежності від параметрів зсовування підроблених очисними виробками порід і земної поверхні, що дозволяє враховувати розвиток очисних робіт як в межах відокремленої виїмкової дільниці, так і в крилі шахтного поля. Розроблено методичні рекомендації по аналізу відповідності положень нормативного документу практиці ведення гірничих робіт в частині газовиділення з підроблюваного вуглепородного масиву. Отримані в дисертаційній роботі результати теоретичних і експериментальних досліджень впроваджені при прогнозі газовиділення в умовах шахти ім. Д.Ф. Мельникова ПАТ "Лисичанськвугілля". Розрахунковий економічний ефект від впровадження рекомендацій щодо безпечної відробки 1-ої північної лави пласта склав близько 1800 тис. грн./рік. Підготовлено та передано до Інституту геотехнічної механіки ім. М. С. Полякова НАН України рекомендації щодо вдосконалення "Руководства по проектированию вентиляции угольных шахт" в частині прогнозу газовиділення і виборі схем провітрювання виїмкових ділянок.