Анотація до роботи:

Євдокімова В.П. «Обґрунтування і розробка способу визначення ефективності захисної дії випереджаючої надробки викидонебезпечних пластів». - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.26.01 «Охорона праці». Державний Макіївський науково-дослідний інститут з безпеки робіт у гірничій промисловості (МакНДІ). Макіївка, 2007 р.

Установлено, що ефективність захисної дії випереджаючої надробки викидонебезпечних пластів (ЕВН) визначається характеристиками захисного і розроблюваного пластів, породних шарів міжпластя. Вплив порід міжпластя характеризується величиною їх відносної деформації, що визначається за розробленою методикою на ПК.

Розроблено двомірну статистичну модель, яка представляє чіткий розподіл багатовимірних об'єктів дослідження на три області: з відсутністю або неефективним захистом і захищеною. Розроблено спосіб визначення ЕВН для практичного використання на вугільних пластах України. Класифікація пластів за ступенем захисту здійснюється на основі аналітичних імовірнісних оцінок, програмним способом на ПК або за графіком.

У дисертації дано нове рішення актуального науково-технічного завдання щодо обґрунтування і розробки способу визначення ефективності захисної дії випереджаючої надробки викидонебезпечних пластів з урахуванням характеристик і властивостей єдиної фізичної системи, що включає захисний і надроблюваний пласти, породи міжпластя.

Основні наукові та практичні результати роботи полягають у такому.

1. Захисна дія випереджаючої надробки викидонебезпечних пластів визначається характеристиками захисного і надроблюваного пластів, товщиною та міцністю породних шарів міжпластя, їх взаємним розташуванням.

2. Вплив порід міжпластя на ефективність захисної дії характеризується інтегральним показником - величиною відносної деформації порід міжпластя на рівні підошви надроблюваного пласта.

3. Величина відносної деформації надроблюваного однорідного масиву порід визначається потужністю міжпластя і коефіцієнтом міцності порід, глибиною залягання, кутом падіння захисного пласта, шириною виробленого простору і виражається кореляційною залежністю.

4. Під час розрахунку деформацій надроблюваного шаруватого масиву порід необхідно враховувати взаємне розташування породних шарів залежно від їх товщини та міцності за наступними схемами деформацій:

а) міцність нижнього шару більша від міцності верхнього шару f_i+1 > f_i при будь-якій товщині шарів;

б) міцність нижнього шару менша від міцності верхнього шару f_i+1 < f_i , але верхній шар відноситься до тонкошаруватих ( m_i < 5 м); у цьому разі такі шари поєднують в один з визначенням їх сумарної товщини та середньозваженого коефіцієнта міцності;

в) міцність нижнього шару менша від міцності верхнього шару f_i+1 < f_i ,
товщина верхнього шару не менше 5 м.

5. Методика розрахунку надроблюваного шаруватого масиву порід:

аналіз товщини та міцності породних шарів міжпластя; за наявності в міжпласті шарів, що відповідають схемі деформування б), - вони об'єднуються до приведення всіх шарів міжпластя до схем деформування а) чи в);

послідовний пошаровий (у напрямку від захисного пласта) розрахунок деформації з визначенням для кожного пласта, за винятком першого, умовної відстані від покрівлі розглянутого пласта до підошви захисного пласта, еквівалентного за величиною деформації потужності шару з коефіцієнтом міцності розглянутого шару.

6. Розроблена методом головних компонентів модель дозволяє описати простір, який включає шість вихідних корелювальних факторів: відносну деформацію порід міжпластя, показник впливу виходу летких речовин, кут падіння порід, кількість пачок надроблюваного пласта і його вийману товщину, ефективну товщину захисного пласта, – двома незалежними головними компонентами. Простір двох головних компонентів охоплює 82% дисперсії точок і представляє чіткий поділ цих точок на три області: відсутності захисту, неефективності захисту і захищену. Крім того, ефективність захисної надробки може бути визначена за дискримінантними функціями, що класифікують, або ймовірнісним класифікатором, що має графічне й аналітичне рішення на факторному просторі двох головних компонентів.

7. Максимальна потужність міжпластя, при якій забезпечується ефективний захист викидонебезпечних пластів під час випереджаючої надробки, становить 22 м.

8. За результатами гірничо-експериментальних досліджень (міжпластя l₁ - k₈ потужністю 42,6 м на ОП "Шахта ім. О.Ф.Засядька") установлено, що надробка пластом l₁ на ділянках пласта k₈ у порівнянні з ненадробленими ділянками істотно знизила напружений і газодинамічний стан пласта (зменшення початкової швидкості газовиділення, виходу бурового дрібняку, газового тиску, десорбції вугілля; підвищення коефіцієнта міцності вугілля). У результаті природна газоносність пласта знизилася до безпечних значень.

Таким чином, гірничо-експериментальні дослідження підтвердили вірогідність і надійність розробленого способу визначення ефективності захисної дії випереджаючої надробки викидонебезпечних пластів, тому що відповідно до цього способу надробка при міжпласті l₁ - k₈ ефективна, а відповідно до нормативного способу - неефективна.

9. Проведені дослідження дозволили розробити «Методичні рекомендації з визначення ефективності захисної дії випереджаючої надробки викидонебезпечних пластів» для практичного використання розробленого способу на вугільних шахтах України.

10. Соціальний ефект виконаної роботи полягає в підвищенні безпеки праці працюючих за рахунок більш ефективного й вірогідного визначення ефективності захисної дії випереджаючої надробки. Економічний ефект досягається за рахунок розширення обсягу застосування випереджаючої надробки і складає 131 тис.грн. на рік у вугільній промисловості України.

Публікації автора:

1. Евдокимова В.П. Статистический способ определения эффективности защитного действия опережающей надработки выбросоопасных пластов / В.П. Евдокимова, В.П. Коптиков, И.А. Южанин; Гос. Макеевский научн.-исслед. ин-т. – Донецк: «Вебер» (Донецкое отделение), 2007. – 443 с.: ил., табл. – Библиогр.: с. 266-279.

2. Евдокимова В.П. Математическая модель эффективности защитного действия опережающей надработки выбросоопасных пластов // Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах: Сб. научн. трудов. – Макеевка, 2003. – С. 288-291.

3. Евдокимова В.П., Южанин И.А. Расчёт деформаций надработанного массива горных пород // Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах: Сб. научн. трудов. – Макеевка, 2001. – С. 133-137.

4. Южанин И.А., Новичихин И.А., Тихолиз А.М., Евдокимова В.П. Определение дальности защитного действия опережающей надработки пластов с учетом состава и свойств пород междупластья // Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах: Сб. научн. трудов. – Макеевка, 1998. – С. 102-105.

5. Муравьёва В.М., Южанин И.А., Евдокимова В.П. Расширение границ защитного действия опережающей надработки пластов // Сб. научн. трудов Национальной горной академии Украины. – 2001. – Т.2, № 12. – С. 67-71.

6. Коптиков В.П., Евдокимова В.П., Южанин И.А. Статистический способ определения эффективности защитного действия опережающей разработки пластов // Уголь Украины. – 2007. – № 2. – С. 12-15.

7. Пат. 13126 Україна, МПК Е21F 5/00. Спосіб визначення ефективності захисної дії випереджальної надробки викидонебезпечних вугільних пластів: Пат. 13126 Україна, МПК Е21F 5/00 В.П. Коптиков, В.П. Євдокимова, І.А. Южанін (Україна); Держ. Макіївський наук.-досл. ін-т. – u 2005 09103; Заяв. 26.09.2005; Опубл. 15.03.2006, Бюл. № 3. – 8 с.: іл.

8. Пат. 20625 А Україна, МПК Е21F 5/00. Спосіб визначення дальності захисної дії під час випереджаючої надробітки пластів: Пат. 20625 А Україна, МПК Е21F 5/00 І.А. Южанін, І.О. Новічіхін, О.М. Тихоліз, В.П. Євдокімова В.П. (Україна); Держ. Макіївський наук.-досл. ін-т. – № 97030955; Заяв. 04.03.97. Опубл. 27.02.98, Бюл. № 1. – 8 с.

9. Yuzhanin I.A., Yevdokimova V.P. Calculation of overworked laminated rock mass deformations // Geotechnological Issues of Underground Space Use for Environmentally Protected World 2001: International Symposium. Dnipropetrovsk, 26-29 June 2001. – Dnipropetrovsk, 2001. – P. 133-135.

10. Коптиков В.П., Южанин И.А., Евдокимова В.П. Определение эффективности защитного действия опережающей надработки выбросоопасных пластов // Технологии и оборудование для добычи угля подземным способом: Междунар. научно-практ. конференция. Донецк, 4 сент. 2002г. – Донецк, 2002. – С. 20-21.

11. Коптиков В.П., Евдокимова В.П., Южанин И.А. Способ определения эффективности защитного действия опережающей надработки выбросоопасных пластов // Старопромислові регіони Західної і Східної Європи в умовах інтеграції: Міжнар. наук.-практ. конференція. Донецьк, 26-29 лист. 2003. – Донецьк, 2003. – С. 253-258.

12. Коптиков В.П., Евдокимова В.П., Южанин И.А. Определение эффективности защитного действия опережающей надработки выбросоопасных пластов // Горная геология, геомеханика и маркшейдерия: Междунар. научно-техн. конференция. Донецк, 11-15 окт. 2004 г. – Донецк, 2004. – Часть II. – С. 463-468.

Особистий внесок автора в роботах, опублікованих у співавторстві, полягає:

[1, 3, 4, 6-12] – у застосуванні математичного апарата лінійної алгебри, теорії ймовірностей і математичної статистики на всіх рівнях наукових досліджень;

[3-5] – у створенні статистичних моделей оцінки впливу міжпластя на захисний ефект, створюваний випереджаючою надробкою викидонебезпечних пластів;

[10-12] – у використанні машинного експерименту як інструменту пізнання захисної дії випереджаючої надробки на основі концепції згортки простору вихідних впливальних факторів за рахунок виявлення неявних перемінних за допомогою багатофакторного статистичного аналізу;

[7-8] – в узагальненні наукових знань.