Разработка адаптивных методов предупреждения и локализации динамических газопроявлений при проведении выработок по угольным пластам

Рентабельное и устойчивое развитие шахт и угледобывающих регионов требуют неуклонного повышения нагрузок на забои, производительности и безопасности труда, снижения себестоимости добычи. Эти показатели непосредственно зависят от уровня решения научно-технических задач, связанных с оценкой геогазодинамического состояний углегазовой среды в возмущенном горными работами массиве. Влияние этого фактора столь велико, что в мировой практике угледобычи постоянно сохраняется тенденция к переходу на освоение новых менее газоносных месторождений, хотя запасы угля в разрабатываемых остаются весьма значительными, а социальная инфраструктура в их регионе достаточно развита. Учитывая уровень затрат на освоение новых месторождений и переориентацию производственной деятельности населения ранее освоенных угледобывающих районов, следует признать, что рассматриваемая проблема имеет крупное социально-экономическое значение.

Весьма существенным фактором, отрицательно влияющим на надежность информации о газодинамической опасности шахт, является изменчивость горногеологических условий. С достижением соответствующих мировому уровню скоростей подвигания забоев динамика изменения ситуаций на газоносных пластах выходит за пределы возможной оперативности организационных мероприятий, что затрудняет их своевременное выполнение по обеспечению безопасной, а, следовательно, и производительной работы забоя. Эти обстоятельства настоятельно требуют создания высокооперативных методов предвидения следствий технологических решений.

В связи с отмеченным особую актуальность приобретает разработка теоретических положений о физических особенностях процессов, провоцируемых в углегазовом пласте горной выработкой, когда газовая составляющая пласта несет значительные запасы потенциальной энергии. В тоже время, разнообразие горнотехнологических условий и высокие скорости горных работ обязывают акцентировать эти теоретические разработки в направлении повышенной чувствительности к формирующимся ситуациям при максимальной физичности своей основы. Это сочетание позволяет конкретизировать частное проявление в общем процессе и, тем самым, обеспечить адаптивность методов повышения эффективности горных работ в быстро меняющихся ситуациях.

Диссертационная работа обобщает результаты научно-исследовательских работ и этапов, выполненных при непосредственном участии и под руководством автора: в Институте угля СО РАН, с 1997 г. Институт угля и углехимии СО РАН, (1989;1997 гг.) по направлению 4.1.17 фундаментальных исследований, согласно перечня приоритетных направлений, утвержденного Правительственной комиссией 28.05.96 г., а так же по государственной программе «Недра России», региональной подпрограммы «Уголь Кузбасса», входящей в комплексную программу «Сибирь» СО РАНв ВостНИИ (1969;1989 гг.), согласно утвержденных ГКНТ СССР отраслевых планов научно-исследовательских работ (Ш гос. регистрации: 75 035 884, 74 025 043, 77 027 382, 79 038 723, 1 830 051 656, 1 840 067 859, 1 870 050 393, 0191 1 001).

Цель работы. Теоретическое обоснование и разработка адаптивных методов регионального прогноза, текущего контроля, предотвращения и локализации динамических газопроявлений при проведении выработок по угольным пластам.

Идея работы. Динамика газовыделения при проведении выработок с учетом свойств пласта и технологии работ используется в качестве показателя степени газодинамической активности пласта и его приза-бойной зоны, обеспечивающего оперативную адаптацию к конкретным условиям критериев и параметров предупреждения динамических газопроявлений илокализации углегазовых потоков в пределах определенных зон вентиляционных систем.

Задачи исследований:

— выявить необходимые и достаточные условия возникновения, развития и затухания основных видов динамических газопроявлений;

— установить закономерности влияния горнотехнологических факторов и газокинетических свойств угля на газодинамическую устойчивость призабойной зоны,;

— установить значение динамической прочности газонасыщенного угля и условия его разрушения до частиц, способных перемещаться в потоке выделяющегося газа;

— разработать метод моделирования и установить зависимости, определяющие условия существования углегазового потока за фронтом волны дробления газонасыщенного угля;

— разработать метод исследования и установить газокинетические характеристики природной углеметановой среды при ее разрушении;

— установить показатель потенциальной газодинамической активности пласта, основанный на анализе региональных геологоразведочных данных согласно установленным в процессе исследований физическим закономерностям для двухкомпонентных сред;

— развить, на основе полученных зависимостей, экспериментальноаналитические модели аэрогазодинамических процессов в призабойной части выработки и разработать метод текущего контроля ее газодинамического состояния, обеспечивающий корректирование критериев опасности с учетом изменения горнотехнологической обстановки;

— уточнить закономерности изменения напряженно-деформированного и газодинамического состояний призабойной части пласта при высоконапорном нагнетании в него жидкости и разработать способы снижения газодинамической активности, параметры которых учитывают изменчивость свойств пласта и его реакцию на интенсивное воздействие;

— уточнить особенности аэрогазодинамических возмущений в шахтных вентиляционных сетях и разработать методы локализации уг-легазовых потоков при динамических газопроявлениях с потенциально возможными в заданных горногеологических условиях параметрами.

Методы исследования. Для достижения поставленной цели использован комплекс методов, включающий:

— методы математического моделирования при установлении критериев подобия физической модели реальному процессу транспортирования угля в потоке расширяющегося газа, а так же при анализе динамики концентрации метана в горных выработках в результате газопроявлений;

— метод физического моделирования процессов саморазрушения газонасыщенного угля и массопереноса за фронтом волны дробления в лабораторных и кинетики газовыделения при искусственном разрушении углеметановой среды в натурных условиях;

— методы скоростной кино и динамометрии при регистрации параметров процесса саморазрушения газонасыщенного угля и массопереноса за фронтом волны дробления;

— методы физикохимических исследований при сопоставлении кинетики газовыделения из газонасыщенного и природного газоносного углей и анализе его технического и фракционного составов;

— методы динамического и статического аналогового моделирования режимов в вентиляционных сетях;

— метод натурных экспериментов по определению эмпирических показателейи коэффициентов в установленных закономерностях;

— методы математической статистики при анализе эсперименталь-ных данных.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

— механизм динамических газопроявлений содержит три основных условия развития, определяющие регистрируемый вид явлений: газодинамическая неустойчивость призабойной зоны пласта-выдавливания угля, дробление частиц угля-высыпания угля, транспортирование раздробленного угля в потоке выделяющегося газа-внезапные выбросы;

— газодинамическая устойчивость призабойной части пласта определяется пространственно-временной взаимосвязью ее напряженно-деформированного состояния и давления газа;

— при динамической одноосной разгрузке газонасыщенного угля, находившегося в объемно-напряженном состоянии, процесс разрушения определяется динамической прочностью угля и перепадов напряжений на фронте волны разгрузки;

— одним из элементов процесса транспортирования угля за фронтом волны дробления выделяющимся газом является массоперенос в режиме аэровзвеси, для существования которого необходимо поддерживать, по мере увеличения дальности выноса угля в выработку, рост давления газа за фронтом дробления;

— кинетика газовыделения при разрушении углеметановой среды 1 является одной из основных характеристик потенциальных энергетических возможностей ее газовой компоненты при оценке параметров динамических газопроявлений;

— одним из основных показателей потенциальной газодинамической активности пласта является дальность горизонтального транспортирования угля при возникновении газодинамических явлений в результате вскрытия зоны пласта за пределами влияния выработки;

— динамика газовыделения в призабойную часть выработки в процессе технологического цикла, с учетом свойств пласта в направлении подвигания забоя, отражает газодинамическое состояние приза-бойной части пласта;

— дезинтеграция пласта посредством высоконапорного нагнетания жидкостиспособна существенно изменить газодинамическое состояние призабойной части пласта и газовую обстановку в выработке;

— динамические газопроявления в горных выработках вносят резкие изменения в вентиляционный режим шахты вплоть до опрокидывания потоков воздуха, формируют зоны загазования значительных размеров, а в пределах проводимой выработки создают опасность засыпания углем людей и оборудования.

Научная новизна работы заключается в следующем:

— получена количественная зависимость необходимых и достаточных условий развития процесса динамических газопроявлений на основе механических и газокинетических свойств угля и горнотехнологических параметров, определяющих напряженно-деформированное состояние пласта;

— установлена зависимость газодинамической устойчивости призабойной части пласта от ее газокинетических и фильтрационных характеристик, определяющих динамику активизирующих процесс сил;

— экспериментально установлено значение динамической прочности газонасыщенного угля при одноосной разгрузке, связанное со статической прочностью линейной функцией и позволяющее по величине отношения этих значений судить о степени диспергирования угля при формировании критического градиента напряжений;

— экспериментально зарегистрировано снижение скорости волны дробления угля и степени его измельчения с ростом давления газа за фронтом этой волны, указывающие на связующую роль величины этого давления между процессами дробления и транспортирования;

— введено понятие газокинетического показателя и получена корреляционная зависимость от основных свойств угля его величины, равной объему газа, выделяющемуся за первые 30 с с момента мгновенного разрушения, анализ значений которого для различных условий свидетельствует о существенном отличии кинетики газовыделения из природной углегазовой среды и искусственно насыщенного метаном угля;

— обоснована зависимость дальности горизонтального транспортирования массы разрушаемого волной дробления газоносного угля при динамических газопроявлениях от его основных свойств и условий залегания, разработана алгоритмическая модель ее оценки в качестве достаточно универсального показателя газодинамической активности пласта;

— установлено и промышленными наблюдениями подтверждено, что величина скорости газовыделения при выемке угля и характер снижения ее во времени указывают на вид динамических газопроявлений и уровень газодинамической активности призабойной части пласта, обеспечивают оперативную адаптивность критериев опасности к изменяющимся условиям проведения выработки;

— получена зависимость параметров гидродинамического воздействия на призабойную часть пласта от установленных показателей ее газодинамической устойчивости с возможностью контроля эффективности по газокинетическому и гидродинамическому критериям;

— установлены параметры аэрогазодинамических возмущений в горных выработках и вентиляционных сетях сложной топологии при динамических газопроявлениях, доказана возможность заблаговременного принятия мер по локализации углегазовых потоков в пределах установленных зон.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечены:

— соблюдением критериев подобия при создании специального стенда для физического моделирования процесса саморазрушения газонасыщенного угля и его транспортирования в потоке выделяющегося газа;

— достаточной сходимостью расчетных и экспериментальных данных о динамической прочности угля, коэффициент корреляции 0,96 в диапазоне изменения коэффициента крепости угля от 0,25 до 2,2 усл. ед.;

— созданием специальных методов и устройств для изучения свойств углеметановой среды в природных условиях, позволивших путем натурных измерений на 7 шахтопластах Кузбасса установить, при корреляционном отношении 0,77, зависимость величины показателя начального газовыделения при разрушении угля от его свойств в массиве и степени дробления;

— применением приборов скоростной кино и динамометрии (СКС-1м, ИД-2И с ДД-10, Н-105) при контроле быстропротекающих процессов;

— значительным объемом горно-экспериментальных работ на шахтах Кузнецкого и Карагандинского бассейнов, охватывающих в целом по работе проведение около 8 км горных выработок с выемкой угля отбойными молотками, комбайнами и буро-взрывным способом.

Практическое значение работы. Результаты выполненных исследований позволяют:

— выявлять по геологоразведочным данным границы зон угольных пластов различной потенциальной газодинамической активности;

— вести комплексную оценку соответствия проектных решений и фактических режимов проведения выработки реальным горнотехнологическим условиям с позиций газодинамической опасности;

— контролировать газодинамическое состояние призабойной части пласта с классификацией вида потенциальной опасности;

— предотвращать динамические газопроявления в установленных прогнозом потенциально опасных зонах путем регулируемой дезинтеграции пласта;

— оценивать допустимость резкого повышения притока газа из скважин в результате поинтервального ориентированного гидр’оразрыва пласта при заданных параметрах дегазационной системы и выявлять оптимальные инженерные решения по повышению ее производительности;

— устанавливать потенциально возможные в конкретных горногеологических условиях и при заданных характеристиках вентиляционных систем размеры зон распространения продуктов внезапных выбросов угля и газа для.

Личный вклад автора состоит в разработке теоретических положений и адаптивных методов предупреждения и локализации динамических газопроявлений и включает:

— конкретизацию взаимосвязей и количественное обоснование необходимых и достаточных условий возникновения, развития и затухания динамических газопроявлений;

— установление зависимости газодинамической устойчивости призабойной части пласта от горнотехнологических факторов с учетом динамики давления газа в формирующейся системе трещин;

— установление критериев подобия и создание специального стенда для моделирования процессов саморазрушения газонасыщенного угля и его транспортирования в потоке выделяющегося газа;

— экспериментальное установление значения динамической прочности газонасыщенного угля при одноосной разгрузке и ее связи со статической прочностью;

— экспериментальное подтверждение снижения скорости волны дробления угля и степени его измельчения с ростом давления газа за фронтом волны;

— создание устройств для измерения газокинетических свойств углегазовой среды в натурных условиях и введение понятия газокинетического показателя с установлением корреляционной зависимости его величины от основных свойств угля, доказательство существенности отличий кинетики газовыделения из природной углегазовой среды и искусственно насыщенного метаном угля;

— установление зависимости дальности горизонтального транспортирования массы разрушаемого волной дробления угля при динамических газопроявлениях от его основных свойств и разработку алгоритмической модели ее оценки в качестве показателя потенциальной газодинамической активности пластов;

— экспериментально-аналитическое обоснование метода текущего контроля газодинамической активности призабойной части пласта по динамике газовыделения при выемке угля и свойствам пласта в направлении подвигания с учетом технологии работ;

— экспериментально-аналитическое обоснование связи эффективного гидродинамического воздействия на пласт с газодинамическим состоянием его призабойной части и разработку газокинетического и гидродинамического критериев контроля эффективности;

— установление особенностей аэрогазодинамических возмущений в горных выработках и вентиляционных сетях сложной топологии при динамических газопроявлениях и доказательстве возможности локализации продуктов выброса в пределах заданного объема выработок.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Научные результаты и практические рекомендации, разработанные автором вошли в отраслевые и региональные (производственные объединения и ассоциации) документы, используемые угледобывающими предприятиями и научно-исследовательскими организациями: «Типовые схемы оснащения участков шахт, разрабатывающих пласты, склонные к внезапным выбросам угля и газа, средствами самоспасения горнорабочих и характеристика данных средств» .-Донецк, 1980; «Методика расчета зон зага-зирований вентиляционной сети шахты при внезапных выбросах угля и газа и выбора мероприятий по обеспечению безопасности» .-Кемерово, 1980; «Руководство по применению безопасного и контролируемого способа интенсивной дегазации призабойной части пласта для предотвращения внезапных выбросов угля и газа с использованием эффекта гидроотжима и аппаратуры контроля метана (регулируемый гидроотжим)» .- Кемерово, 1985; «Методические положения по комплексной, с использованием средств вычислительной техники, оценке соответствия проектных решений по безопасности условиям заданного режима проведения горизонтальных подготовительных выработок по углю в шахтах ПО «Северокузбассуголь» .- Кемерово, 1988; «Руководство пользователя пакета прикладных программ ПАСП0РТ-01» .- Кемерово, 1989; «Схемы и технология прогноза и предотвращения внезапных выбросов угля и газа при проведении подготовительных выработок комбайнами на выбро-соопаСных мощных и средней мощности пластах» .-Кемерово, 1989; «Методика проведения вакуумно-газовой съемки в дегазационных газопроводах угольных шахт и рекомендации по использованию ее результатов для повышения эффективности дегазации» .- Кемерово, 1989; «Методика прогноза газодинамических явлений с использованием аппаратуры контроля метана при проведении подготовительных выработок» .-Кемерово, 1994; «Инструкция по применению ориентированного гидроразрыва пласта для предотвращения газодинамических явлений при проведении подготовительных выработок» .-Кемерово, 1994; «Методика контроля эффективности противовыбросного гидрорыхления и увлажнения в подготовительных забоях» — Кемерово, 1997.

Апробация работы. Работа и ее отдельные части представлялись и получили одобрения на:

— международных симпозиумахвторой и третий симпозиумы по механизации и автоматизации (Люлеа, Швеция, 1993; Голден, США, 1995) — симпозиум по вопросам управления и контроля за высоким газовыделением и внезапными выбросами угля и газа на угольных шахтах (Уоллонгонг, Австралия, 1995) — II Международная научно-практическая конференция «Перспективы развития горнодобывающей промышленности» (Новокузнецк, 1995 г.) Симпозиум по утилизации метана угольных шахт (Алабама, США, 1997).

— отечественных конференциях, семинарах, совещаниях:

Всесоюзное совещание по теории внезапных выбросов угля, породы и газа (Москва, 1978) — IV Междуведомственный региональный семинар «Управление вентиляцией и газодинамическими явлениями в шахтах» (Новосибирск, 1979) — Всесоюзный семинар «Технология разработки мощных пластов Кузбасса» (Новосибирск, 1985) — Всесоюзный семинар «Управление газовыделением в шахтах» (Новосибирск, 1986) — Територи-альная научно-техническая конференция «Проблемы разработки мощных li наклонных пластов угля подземным способом» (Караганда, 1987) — Всесоюзная конференция по развитию производительных сил Сибири «Угольный комплекс Сибири» (Ленинск-Кузнецкий, 1990) — Всесоюзный семинар «Аналитические методы и применение ЭВМ в механике горных пород (Новосибирск, 1991) — VIII Всесоюзное совещание «Управление вентиляцией и газодинамическими явлениями в шахтах» (Новосибирск, 1991) — Всероссийская научно-практическая конференция «Безопасность жизнедеятельности предприятий в угольных регионах» (Кемерово: КГТУ, 1994) — Всероссийская конференция «Управление напряженно-деформированным состоянием массива горных пород при открытой и подземной разработке месторождений полезных ископаемых» (Новосибирск-Екатеринбург, 1994) — Всероссийский отраслевой семинар по вопросам совершенствования вентиляции и дегазации, повышения эффективности работы участков ВТБ и ПР по ТБ шахт, служб ДГС и газоаналитических лабораторий ВГСЧ (Кемерово, 1994) — Конкурс по внедрению (промышленному освоению) современных технологий и средств для «Территориальной программы по улучшению условий, охраны труда и промышленной (техногенной) безопасности на предприятиях базовых отраслей промышленности Кемеровской области на 1998;2000 гг.» (Кемерово, 1997) — Научно-техническая конференция «Опыт и перспективы наукоемких технологий в угольной промышленности Кузбасса» (Кемерово, 1998);

Публикации. По теме диссертации опубликовано 67 печатных работ, включая 16 патентов, авторских свидетельств и положительных решений о выдаче патентов РФ по заявкам на изобретения.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 8 глав и заключения, изложенных на 185 страницах машинописного текста, и содержит 46 рисунков, 24 таблицы и список литературы из 157 наи.

Основные результаты работы заключаются в следующем.

1. Количественная взаимосвязь необходимых и достаточных условий возникновения и развития динамических газопроявлений определяется сопротивлением динамическому смещению в выработку слоя угля, величинами и степенью синхронизации давлений газа в выделяющих слой трещинах, динамической прочностью угля, перепадом давления газа и упругой составляющей радиальных напряжений на фронте волны дробления, давлением газа за фронтом этой волны и массопритоком газа на участке переноса раздробленного угля в выработку.

2. Газодинамическая устойчивость призабойной части пласта при заданных параметрах технологического цикла, определяется динамикой напряженно-деформированного состояния пласта и давления газа в системе газодинамически единых трещин, расположенных в одной параллельной обнажению плоскости.

3. Время сохранения повышенного давления газа в формирующейся трещине в реальных условиях может составлять 2−15 с, что следует рассматривать в качестве требования к газодинамическому единству системы трещин, выделяющей некоторый слой угля для смещения в выработку. Этот период времени соответствует диаметрам единичных трещин от 10 см до 50 см при коэффициенте газопроницаемости слоя.

1−100 рД. Причем, величина максимального давления газа в трещине с изменением коэффициента газопроницаемости от 0, 001 рД до 0,1 рД снижается в 2−6 раз и достигает лишь 90−60% от давления газа в блоке угля даже при кинетике газовыделения из блоков, соответствующей выбросоопасным участкам угольных пластов. С ростом давления газа в блоке максимальное давление в трещине относительно снижается.

4. Для возникновения волны дробления газонасыщенного угля необходим градиент (МПа/см) давления газа не ниже 70% от динамической прочности угля, равной удвоенной величине его статической прочности на растяжение. Степень диспергирования угля за фронтом волны газового дробления определяется величиной отношения перепада давления на фронте волны к динамической прочности.

5. Давление газа за фронтом волны дробления обеспечивает связь между процессами дробления и транспортирования угля при следующих значениях эмпирических коэффициентов в уравнениях газотранспорта: скольжения фаз с1 =0, 55, аэродинамического сопротивления >4=0,1, импульса Х2=90. Достаточно активное участие в этом процессе принимает до 30% от начального газосодержания угля.

6. При описании динамических газопроявлений газокинетические свойства разрушаемой углегазовой среды удобно характеризовать с помощью показателя, равного объему газа, выделяющегося за первые 30 с с момента разрушения. Его величина определяется газоносностью, выходом летучих, влажностью, зольностью и средневзвешенным диаметром частиц угля. Удельное начальное (30 с) газовыделение при выбросах, взрывных работах и крупноблочном разрушении гидроотжимом меньше расчетной величины газокинетического показателя соответственно в 1,5, 2,5 и 6,0 раз.

7. Искусственное газонасыщение угля с предварительным окислением и вакуумированием приводит к многократному росту начального газовыделения, что затрудняет использование результатов лабораторных измерений при расчетах параметров реальных процессов.

8. Потенциально возможная дальность горизонтального транспортирования угля при динамических газопроявлениях зависит от динамической прочности угля, давления газа и величины газокинетического показателя. Она позволяет выполнять региональное прогнозирование вида и уровня опасности при использовании в зависимостях газотранспорта вышеполученных значений эмпирических коэффициентов.

9. Динамика фактического газовыделения в выработку в процессе технологического цикла в сопоставлении с основанными на данных об эффективной газоносности, выходе летучих, влажности и зольности угля в направлении подвигания выработки, а также расчетными значениями скорости газовыделения комплексно отражает текущее газодинамическое состояние призабойной части пласта, обеспечивая необходимую адаптивность критериев к изменяющимся условиям и предупреждение об опасности за 5−7 м до приближения забоя к месту внезапного выброса угля и газа с поддержанием сигнала об опасности при каждом цикле выемки на этом участке.

10. Эффективные параметры гидродинамического воздействия на призабойную часть пласта с целью управления ее газодинамической устойчивостью связаны с нею через фильтрационные характеристики участка между нагнетательной камерой и забоем. Применение газокинетического показателя при оценке качества гидродинамической обработки, а величины снижения давления нагнетания для контроля повышения проницаемости обеспечивает достаточную надежность и адаптивность параметров гидроотжима и ориентированного гидроразрыва.

11. При возникновении и развитии динамических газопроявлений в системе горных выработок распространяется волна аэродинамических возмущений со скоростью около 400 м/с. Амплитуда волны с удалением от места выброса быстро снижается и на расстоянии 500 м составляет около 10% от первоначальной величины, при увеличении продолжительности возмущения в 2−3 раза. Эти особенности обусловливают незначительность влияния отдаленных вентиляционных потоков на воздухо-распределение вблизи выбросоопасного участка.

12. Сравнение результатов динамического и статического моделирования аварийных режимов проветривания реальных вентиляционных сетей сложной топологии при внезапных выбросах угля и газа с дебитом. соответствующим выбросу угля до 300 т, показывает величину отклонений до 25% при их среднем значении 5%. Локализация выброса газа в пределах выработок с исходящей струей воздуха при этих параметрах динамических газопроявлений обеспечивается разностью аэродинамических сопротивления относительно выбросоопасного забоя по направлениям свежей и исходящей струй 2−4 щ.

13. Непосредственно в аварийной выработке средства защиты и самоспасения людей должны размещаться за пределами расчетной дальности отброса угля, связанной с ее горизонтальным аналогом через влияние угля наклона выработки к горизонту. Наиболее приемлемым средством ограничения дальности может быть установка аэродинамического каркаса, обеспечивающего резкие изменения направления движения углегазового потока.

14. Единый механизм подготовки, возникновения, развития и затухания динамических газопроявлений включает ряд, объединенных последовательностью газокинетических признаков, необходимых и достаточных условий, количественные значения которых предопределяют методы и режимы управления состоянием пласта и аэродинамическими качествами вентиляционной сети в направлении оптимизации комплекса способов и средств прогноза, предотвращения и локализации следствий этих природно-технологических явлений.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в следующих печатных трудах.

Статьи в зарубежных изданиях.

1. Vlasenko В.V., Polevshikov G.Ja., PotapovV.P., Magdytch V. I, Remezov A.V. & Zolotych. «Gas — geomechanic monitoring system for collieries — A means of environmental control and safety of mining operation». Proceedings of Second International Symposium on Mine Mechanization and Automation, Lulea, Sweden, 7−10 June 1993. pp.737 — 744.

2. Gritsko G.I., Polevshikov G.Ja. «Prediction of possible parameters of sudden coal and gas outbursts on the basis of mi-nig-and-geological data and estimation of face-space-zone's haza-dous gas emission into workings». Procedings of International high gas emissions and sudden coal and gas outbursts at coal mines. Australia, 1995, pp.171−175.

3. Gritsko G.I., Vlasenko B.V., Polevshikov G. Ja & Presler V.T. Computer control and prediction of gas-geomechanic situation during monitoring at coal mines Proceedings of the Third International Symposium on Mine Mechanization and Automation, Golden, USA. 12 — 14 June 1995. Volume I, pp. 4.1 — 4.12.

4. Tailakov O.V., Polevshikov G.Ja., Abramov I.L., Panchishe-va T.A., 1997: «Potential and Utilization Trends Of Coalbed Methane Recovery in Kuznetsk Coal Basin of Russia»: Proceedings of International CBM Symposium, The University of Alabama, May 12−17,.

1997, pp.157−167.

5. Polevshikov G. Ja, Presler V. T., TrlznoS.K., 1995: «Adaptive Spatial Forecast of a Face Gasinness»: Coalbed Methane: Forecasting, Monitoring, Utilizationthe first English language issue of CBM Center’s Newsletter, 1995, pp.14−16.

6. Mashenko I.D., Timoshenko A.M., Polevshikov G.Ja., Presler V.T., 1996: «Examination of Conditions to Design High-Productivity Coal Faces With Regard og Coal Factor»: Coalbed Methane: Forecasting, Monitoring, Utilizationthe second English language issue of CBM Center’s Newsletter, 1996, pp.27−30.

7. Polevshikov G.Ja., Presler V. Т., Garnaga A. V., 1997: «Ana-litical Assessment of Hydra-Flame Degasification Prospects For Coal Seams»: Coalbed Methane: Forecasting, Monitoring, Utilizationthe third English language issue of CBM Center’s Newsletter, 1997, pp.17−21.

Статьи в трудах отечественных симпозиумов, конференций, семинаров.

8. Устойчивость режима проветривания шахты при внезапных выбросах угля и газа./Розанцев Е.С., Полевщиков Г. Я., и др.//Всесоюзный семинар «Управление вентиляцией и газодинамическими явлениями в шахтах». — Новосибирск, 1979. С.8−12.

9. Геомеханические основы создания безопасной технологии и проходческих комплексов для угольных шахт. / Евсеев В. С., Мурашев В. И., Полевщиков Г. Я. и др.// Технология разработки мощных пластов Кузбасса. — Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1985, — С.11−18.

10. Повышение надежности гидроотжима выбросоопасных пластов. /Полевщиков Г. Я., и др.//Проблемы разработки мощных и наклонных пластов угля подземным способом. Территориальная научно-техническая конференция.- Караганда, 1987. С. 32.

11. Повышение эффективности работы шахт с использованием метана от дегазации./Мясников А. А, Полевщиков Г. Я.//Угольный комплекс Сибири. Труды Всесоюзной конференции по развитию производительных сил Сибири. -Ленинск-Кузнецкий, 1990. — С. 81−84.

12. Оценка готовности дегазационных систем Кузбасса к промышленной утилизации метана./Полевщиков Г. Я.и др.//Угольный комплекс Сибири. Труды Всесоюзной конференции по развитию производительных сил Сибири. -Ленинск-КузнецкийД990. — С. 99−101.

13. Управление размерами зон загазования вентиляционной сети при внезапных выбросах угля и газа./Мясников А.А., Полевщиков Г. Я. и др.//VIII Всесоюзный семинар «Управление вентиляцией и газодинамическими явлениями в шахтах» .-Новосибирск, 1991. С.107−111.

14. Научно-производственный проект «Газо-геомеханический мо-ниторинг» /Власенко Б.В., Полевщиков Г. Я. и др.// Всероссийская конференция «Управление напряженно-деформированным состояниеммас-сива горных пород при открытой и подземной разработке месторождений полезных ископаемых» .- Новосибирск — Екатеринбург, 1994. — С. 116 — 118.

15. Основные положения по проектированию автоматизированных систем прогноза и контроля рудничной атмосферы на базе отечественного оборудования и персональных компьютеров. /Полевщиков Г. Я. и др.// Всероссийская научно — практическая конференция «Безопасность жизнедеятельности предприятий в угольных регионах» , — Кемерово, 1994. С. 29−30.

16. Обоснование объемов метанодобычи, прогноз и контроль газовой обстановки и геомеханического состояния в горных выработках при автоматизации управления шахты. /Полевщиков Г. Я. и др.// Всероссийская научно — практическая конференция «Безопасность жизнедеятельности, предприятий в угольных регионах» .-Кемерово, 1994. С. 29−31.

17. Способы и средства интенсификации газоотдачи неразгруженных угольных пластов./Г.Я.Полевщиков и др.//Всероссийский отраслевой семинаре по вопросам совершенствования вентиляции и дегазации, повышения эффективности работы участков ВТБ и ПР по ТБ шахт, служб ДГС и газоаналитических лабораторий ВГСЧ.- Кемерово, 1994.-С.39−40.

18. Программное обеспечение прогнозирования и расчета воздуха при переменных свойствах горного массива на базе мониторинговых систем. /Г. Я. Полевщиков и др.//Всероссийский отраслевой семинаре по вопросам совершенствования вентиляции и дегазации, повышения эффективности работы участков ВТБ и ПР по ТБ шахт, служб ДГС и газоаналитических лабораторий ВГСЧ, — Кемерово, 1994.-С.30−32.

19. Геомеханические основы создания безопасной технологии и проходческих комплексов для угольных шахт. /Евсеев B.C., Мурашев.

B.И., Полевщиков Г. Я. и др.//Технология разработки мощных пластов Кузбасса.-Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1985.-С.11−18.

Статьи в журналах.

20. Измерение удельной скорости газовыделения из газонасыщенного угля. /Вологодский В.А., Полевщиков Г. Я. и др.//Техника безопасности, охрана труда и горно-спасательное дело.- 1975, — N4,.

C.10−12.

21. О брошюре «Газовыделение при выбросах «./Пузырев В.Н., Полевщиков Г. Я. и др.//Уголь Украины, — 1978, — N1. С. 50. 22. Зоны загазования шахтной вентиляционной сети при выбросах угля и газа. /Розанцев Е.С., Полевщиков Г. Я. и др.// Безопасность труда в промышленности, — 1979, — N6. С. 30−35.

23. Изучение процесса разрушения газонасыщенного угля./Розанцев Е.С., Полевщиков Г. Я.и др.// Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, — 1979. N5. С.87−91.

24. Определение параметров внезапных выбросов угля и газа. /Полевщиков Г. Я.//Безопасность труда в промышленности, — 1981.-N2, — С. 41−42.

25. Оценка влияния механоэмиссии на начальную скорость газовыделения при разрушении газоугольной среды./Мурашев В.И., Полевщиков Г. Я. //Уголь Украины. — 1986. N12, — С. 36−37.

26. Механоэмиссия и механизм газодинамических явлений. /Мурашев В. И., Полевщиков Г. Я.//Уголь Украины, — 1987. N11. С. 37−38.

27. Управление газовыделением из разрабатываемого пласта./Полевщиков Г. Я., Буланчиков С. П.//Уголь.- N 10, — 1993, — С.5−7.

28. Автоматизация методов контроля и прогноза газодинамической обстановки в выработках метанообильных шахт./Полевщиков Г. Я., Золотых С. С.//Уголь, — 1993, — N9, — С. 33−35.

29. Автоматизированные системы прогноза газопроявлений в угольных шахтах./Полевщиков Г. Я.и др.//Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых.-1996. N3. — С.54−60.

Статьи в сборниках трудов.

30. Экспериментальное изучение процесса увлажнения угольных пластов./Вологодский В.А., Полевщиков Г. Я., и др.//Борьба с газом и внезапными выбросами в угольных шахтах. — Кемерово: ВостНИИ, 1973.-Т. 20, — С. 105−114.

31. К вопросу определения сорбционной газоемкости углей. /Чернов С.И., Вологодский В. А., Полевщиков Г. Я. и др.//Борьба с газом и внезапными выбросами в угольных шахтах.- Кемерово: ВостНИИ, 1975.-Т. 24, — С. 116−120.

32. Моделирование процесса протекания внезапного выброса угля и газа./Полевщиков Г. Я. и др.//Вентиляция и предупреждение эндогенных пожаров. — Кемерово: ВостНИИ, 1976.-Т.26, — С.147−153.

33. Прогнозирование газовыделения при внезапных выбросах угля и газа./Розанцев Е.С., Полевщиков Г. Я. и др.//Управление газовыделением в угольных шахтах.- Кемерово: ВостНИИ, 1979. -Т.31.-С.63−68.

34. Сравнение методов измерения скорости газовыделения из угля. /Полевщиков Г. Я., Лазаревич В.К.//Управление газовыделением средствами вентиляции и дегазации в угольных шахтах.- Кемерово: ВостНИИ, 1980.-Т. 32, — С. 67−73.

35. Оценка газодинамической активности призабойной части пласта по показаниям датчиков газовой защиты. /Полевщиков Г. Я., и др.//Повышение безопасности труда в шахтах, — Кемерово: ВостНИИ, 1986, — С. 11−14.

36. Аэрогазодинамические процессы в вентиляционной сети при внезапном выбросе угля и газа./Розанцев Е.С., Полевщиков Г. Я. и др.//Проблемы аэрогазодинамики угольных шахт. — Кемерово: ВостНИИ, 1984. С. 73−78.

37. О влиянии газокинетических свойств пласта на послойный отрыв угля при внезапном выбросе./Полевщиков Г. Я. и др.//Управление газовыделением в шахтах, — Новосибирск: ИГД СО РАН, 1986.-С. 159−162.

38. Способы и средства повышения надежности гидроотжима выб-росоопасных пластов./Полевщиков Г. Я. и др.//Вопросы предотвращения внезапных выбросов, — М.:ИГД им. А. А. Скочинского, 1987. С.85−92.

Авторские свидетельства и патенты.

39. A.c. 769 026 СССР, М. Кл3 Е 21 F 7/00. Устройство для измерения газовыделения при бурении шпуров./Е.С.Розанцев, Г. Я. Полевщи-ков, и др.-Опубл. 07. 10.80., бюл. N37, — С. 135.

40. A.c. 769 025 СССР.М.Кл.3 Е 21 F 7/00. Устройство для определения газоносности полезного ископаемого в шахте. /Е.С.Розанцев, Г. Я. Полевщиков, и др. — Опубл. 07.10.80., бюл. N37. — С.134.

41. A.c. 796 459 СССР.М.Кл3 Е 21 F 5/00. Устройство для моделирования внезапного выброса угля и газа./Е.С.Розанцев, Г. Я. Полевщиков .и др. — Опубл. 15. 01. 81., бюл. N2, — С. 149.

42. A.c. 785 677 СССР, М.Кл.3 G 01 N 1/22. Устройство для отбора проб. / Е. С. Розанцев, Г. Я. Полевщиков и др.-Опубл. 07.12. 80., бюл. N 45. — С. 174.

43. A.c. 1 177 479 СССР, МКИ Е 21 С 37/00. Устройство для образования щелей в скважинах./В.М. Неборский, Г. Я. Полевщиков, и др,-Опубл. 07.09.85, бюл. N 33. — С. 117.

44. А.с. 1 216 345 СССР, МКИ Е 21 С 41/04. Способ управления кровлей при разработке угольных пластов./В.М.Неборский, А.Н.Умри-хин, О. И. Чернов, С. В. Машков, Г. Я. Полевщиков и др.- Опубл. 07.03.86., бюл. N 9. — С. 140.

45. А.с.N 1 270 328 СССР, МКИ Е 21 С 37/08. Скважинное устройство для образования направленных трещин./Г.Я.Полевщиков и др. Опубл. 15.11.86., бюл. N42. — С. 127.

46. A.c. 1 484 977 СССР, МКИ 21 С 37/08. /Герметизатор скважин. /Г. Я. Полевщиков, 0.В.Главатских.- Опубл.07.06.89, бюл. N 21.-С7160.

47. A.c. 1 553 676 СССР, МКИ Е 21 С 39/00. Устройство для моделирования внезапного выброса угля и газа./Г.Я.Полевщиков и др. Опубл. 30.03.90. бюл. N 12. — С. 137.

48. A.c.(патент РФ)1770563 СССР, МКИ Е 21 С 37/08. Устройство для создания направленных трещин./Г.Я.Полевщиков и др. — Опубл.

23. 10. 92, бюл. N 39. — С. 112.

49. A.c. (патент РФ) 1 751 316 СССР, МКИ Е 21 С 37/04. Устройство для образования направленных трещин./Г. Я. Полевщиков и др,-Опубл. 30. 07. 92., бюл. N28. — с. 121.

50. Заявка на изобретение 940 414 563/03(40 777) от 11.11.94 г. «Способ контроля состояния массива в призабойной части выбросоо-пасного пласта» (положительное решение о выдаче патента РФ) / Г. Я. Полевщиков и др.

51. Заявка на изобретение 97 101 858/03(2 082) от 10.02.97 г. «Способ управления газовыделением при отработке свиты угольных пластов» (положительное решение о выдаче патента РФ) / Г. Я. Полевщиков и др.

52. Заявка на изобретение 96 106 645/03(11 290) от 08.04.96 г. «Способ герметизации дегазационных скважин» (положительное решение о выдаче патента РФ) / Г. Я. Полевщиков и др.

53. Заявка на изобретение 96 105 870/03(9 814) от 26.03.96 г. «Устройство для образования направленных трещин» (положительное решение о выдаче патента РФ) / Г. Я. Полевщиков и др.

54. Заявка на изобретение 96 106 644/03(11 289) от 08.04.96 г. «Способ дегазации угольных пластов» (положительное решение о выдаче патента РФ) / Г. Я. Полевщиков и др.

Статьи в препринтах.

55. Адаптивный пространственный прогноз метанообильности очистного забоя./Полевщиков Г. Я. и др.//Метан угольных шахт: прогноз, управление, использование. Препринт Российского Метанового Центра. Кемерово: Институт угля СО РАН, 1995. N3, — С.6−5.

56. Анализ условий проектирования высокопроизводительных забоев по газовому фактору./Мащенко И.Д., Тимошенко А. М., Полевщиков.

Г. Я. и др.//Метан угольных шахт: прогноз, управление, использование. Препринт Российского Метанового Центра.- Кемерово: Институт Угля СО РАН, 1996, — N1. С. 8−10.

57. Обеспечение высокопроизводительной добычи угля на основе комплексного использования ресурсов углегазового месторождения. /Полевщиков Г. Я. и др.//Метан угольных шахт: прогноз, управление, использование. Препринт Российского Метанового Центра. Кемерово: Институт угля СО РАН, 1996, — N2, — С. 16−18.

Нормативные и методические материалы (составленные с участием автора).

58. Типовые схемы оснащения участков шахт, разрабатывающих пласты, склонные к внезапным выбросам угля и газа, средствами самоспасения горнорабочих и характеристика данных средств. — Донецк: НПО «Респиратор» 1980. 26 С.

59. Методика расчета зон загазирования вентиляционной сети шахты при внезапных выбросах угля и газа и выбора мероприятий по обеспечению безопасности.- Кемерово: ВостНИИ, 1980, — 17 С.

60. Руководство по применению безопасного и контролируемого способа интенсивной дегазации призабойной части пласта для предотвращения внезапных выбросов угля и газа с использованием эффекта гидроотжима и аппаратуры контроля метана (регулируемый гидроотжим).- Кемерово: ВостНИИ, 1987. — 16 С.

61. Методические положения по комплексной, с использованием средств вычислительной техники, оценке соответствия проектных решений по безопасности условиям заданного режима проведения горизонтальных подготовительных выработок по углю в шахтах ПО «Северо-кузбассуголь» .-Кемерово:ВостНИИ, 1988. — 39 С.

62. Руководство пользователя к пакету прикладных программ.

ПАСП0РТ-01″ .-Кемерово:ВостНИИ, 1989. — 19 с.

63. Схемы и технология прогноза и предотвращения внезапных выбросов угля и газа при проведении подготовительных выработок комбайнами на выбросоопасных мощных и средней мощности пластах. Кемерово: ВостНИИ, 1989. — 45 С.

64. Методика проведения вакуумно-газовой съемки в дегазационных газопроводах угольных шахт и рекомендации по использованию ее результатов для повышения эффективности дегазации.-Кемерово:ВостНИИ, 1989, — 23 с.

65. Методика прогноза газодинамических явлений с использованием аппаратуры контроля метана при проведении подготовительных выработок. — Кемерово: ИУ СО РАН, 1994. — 14 с.

66. Инструкция по применению ориентированного гидроразрыва пласта для предотвращения газодинамических явлений при проведении подготовительных выработок. — Кемерово: ИУ СО РАН, 1994. — 9 с.

67. Методика контроля эффективности противовыбросного гидрорыхления и увлажнения в подготовительных забоях. — Кемерово: ВостНИИ, 1997. -16 с.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В диссертации на основании выполненных автором исследований газодинамических процессов в угольном пласте при проведении выработок и аэродинамических возмущений в вентиляционной сети шахты разработаны теоретические положения предупреждения и локализации динамических газопроявлений, совокупность которых можно квалифицировать, как крупное достижение в области управления физическими процессами в пласте и горных выработках, обеспечивающее повышение эффективности и газодинамической безопасности горных работ.