Введение
1. Анализ методов прогноза опасности газодинамических явлений и исследований причин выбросоопасности угольных пластов 15
1.1. Общие сведение о методах прогноза опасности газодинамических явлений применяемых в шахтах 17
1.2. Исследование связи структуры (нарушенности) угля с его выбро-соопасностью 21
1.3. Исследования связи механохимических процессов в угле с его выбросоопасностью и возможностью образования метана из угля при разрушении 23
1.4. Анализ работ по исследованию связи термодинамического состояния призабойной зоны угольного пласта с его выбросоопасностью 27
Выводы и постановка задач исследований 30
2. Исследование способности к газоотдаче углей разной степени нарушенности 33
2.1. Кинетика выделения метана из структурных блоков угля различной нарушенности 36
2.2. Определение коэффициента газоотдачи 48
2.3. Оценка влияния тектонической нарушенности угля на его выбро-соопасность 51
2.4. Оценка зависимости газопроницаемости от величины горного давления для нарушенного угля 58
2.5. Оценка способности угольных пластов к метаноотдаче по комплексу геологоразведочных данных 62
Выводы 78
3. Применение мультифрактального анализа для обнаружения особенностей структуры углей выбросоопасных пластов 80
3.1. Мультифрактальный анализ цифровых изображений поверхностных структур 81
3.2. Использование мультифрактального анализа для оценки склонности угольных пластов к газодинамическим явлениям 85
3.3. Алгоритмическая реализация процедуры мультифрактального анализа изображений 89
3.4. Методика применения мультифрактального анализа для обнаружения особенностей структуры угля выбросоопасных пластов по их цифровым изображениям 92
3.5. Экспериментальная апробация предложенной методики 94
Выводы 106
4. Лабораторное моделирование и шахтные исследования термодинамических параметров системы уголь-газ в призабойной зоне угольного пласта 107
4.1 Методика проведения лабораторных экспериментов 107
4.2. Энергетика процесса разрушения угля в лабораторном эксперименте 112
4.3. Условия образования «дополнительного» метана при разрушении угля 123
4.4. Анализ статистических данных по газовыделениям при внезапных выбросах угля и газа 126
4.5. Результаты исследования выброшенного угля методом ИК-спектроскопии 138
Выводы 143
5. Образование очага выбросоопасности в призавойной зоне угольного пласта 145
5.1. Влияние напряженно-деформированного состояния призабойной зоны на выбросоопасность угольного пласта 146
5.1.1. Методика проведения шахтного эксперимента 146
5.1.2. Формирование напряженно-деформированного состояния 148
5.2. Возникновение очага выбросоопасности при изменении напряженно-деформированного состояния призабойной зоны угольного пласта 154
5.3. Примеры формирования очагов выбросоопасности в шахтных условиях 162
5.3.1. Пласт Бабаковский 162
5.3.2. Пласт Подмазур 165
5.3.3. Изменение температуры в призабойной зоне подготовительной выработки пласта Толстый шахты Юнком 168
5.3.4. Изменение температуры в призабойной зоне подготовительной выработки пласта Уманский шахты "Красный Профинтер" 172
Выводы 175
6. Прогноз потенциальной опасности внезапных выбросов и горных ударов по геоэнергии массива 177
6.1. Работа газа при различных условиях его расширения 179
6.2. Методика расчета энергии газа по геолого-геофизическим данным 183
6.3. Энергия газа как показатель выбросоопасности угольного пласта.. 186
6.4. Пример использования газового показателя выбросоопасности Ah в региональном прогнозе 194
6.5. Роль учета неидеальности газа и неидеальности процесса расширения газа 198
6.6. Определение природной выбросоопасности участков угольных пластов 201
6.7. Единый прогноз опасности внезапных выбросов и горных ударов 208
Выводы 214
7. Прогноз выбросоопасности забоев очистных и подготовительных выработок с учетом технологии ведения горных работ 215
7.1. Определение выбросоопасности забоев очистных и подготовительных выработок с учетом скорости их подвигания 215
7.2. Определение безопасной глубины выемки (сменной скорости подвигания) забоя 224
7.3. Определение необходимой степени дегазации угольного пласта. 228
7.4. Определение опасной по внезапным выбросам газоносности угольного пласта 231
7.5. Дополнительные источники энергии 233
7.6. Применение разработанного метода прогноза в автоматизированной системы прогнозирования безопасности горных работ по фактору риска внезапных выбросов и горных ударов 244
Выводы 247
Заключение 249
Литература 253
