Development of ideas about the mechanism of coal-overlaying formation displacement in terms of its influence on local gas-drainage parameters in the Western Donbas conditions

Authors

  • В.І. Бондаренко Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author
  • І.А. Салєєв ТОВ «ДТЕК Енерго», Київ, Україна Author
  • І.А. Ковалевська Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author
  • Г.А. Симанович Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author
  • М.В. Шишов ТОВ «ДТЕК Енерго», Київ, Україна Author
  • О.К. Малова Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author

DOI:

https://doi.org/10.33271/crpnmu/72.027

Keywords:

rock mass, stope operations, gas-drainage wells, stoping face advancevelocity, parameters

Abstract

Purpose. The research purpose is to study the mechanism of the influence of geomechanical-technological factors on the location parameters of the gas-drainage wells behind the longwall face in the area of stope operations under the conditions of weakly metamorphosed rocks. Research methodology. An integrated approach is used, including an analysis of existing research on the gas release patterns in the mine workings of extraction sites and local gas-drainage parameters, analysis of geomechanical processes, development of schemes for modeling by the finite element method, substantiation of methodological approaches for conducting experimental research into the rock pressure manifestations in extraction working, taking into account existing tendencies of the influence of stoping face advance velocity. Research results. The views on the mechanism of the stratified mass texture transformations of weak rocks have been developed during the study of the optimal extraction site gas-drainage parameters. The deformation development schemes have been constructed for any layer of the main roof behind the area of longwall face conjugation with the extraction working, displacement of coal-overlaying formation rocks along and across the extraction site with the location of gas-drainage wells. Based on the conducted research, recommendations on the rational location of gas-drainage wells have been obtained. Scientific novelty. The main characteristics of the weakly metamorphosed rock displacement process in the area of stope operations are studied in a spatial formulation, and the mechanism of the influence of geomechanical-technological factors on the expedient location parameters of gas-drainage wells behind the longwall face is represented on the relevant schemes. Practical value. The reliability of the proposed location parameters for gas-drainage wells behind the longwall face in the conditions of weakly metamorphosed rocks of the Western Donbas has been analyzed, taking into account the stoping face advance increased velocities.The conclusions drawn on the basis of rock displacement tendencies in the coal-overlaying formation are summarized in the schemes for identifying the mechanism of rock mass deformation near the area of stope operations.

References

1. Kovalevska, I., Samusia, V., Kolosov, D., Snihur, V., & Pysmenkova, T. (2020). Stability of the overworked slightly metamorphosed massif around mine working. Mining of Mineral Deposits , 14(2), 43-52. https://doi.org/10.33271/mining14.02.043

2. Bondarenko, V., Symanovych, H., Kicki, J., Barabash, M., & Salieiev, I. (2019). The influence of rigidity of the collapsed roof rocks in the mined-out space on the state of the preparatory mine workings. Mining of Mineral Deposits , 13(2), 27-33. https://doi.org/10.33271/mining13.02.027

3. Соцков В.О. (2015). Обґрунтування параметрів розташування та кріплення виробок, що надпрацьовуються, при веденні очисних робіт на шахтах Західного Донбасу. (Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук, 05.15.02 – підземна розробка родовищ корисних копалин).

4. Symanovych, H., Salieiev, I., Shyshov, M., & Odnovol, M. (2022). Substantiating the optimization solutions for the mine working fastening system interaction with the enclosing rock mass. Mining of Mineral Deposits , 16(3), 54-60. https://doi.org/10.33271/mining16.03.054

5. Bondarenko, V. I., Kovalevska, I. A., Biletskyi, V. S., & Desna, N. A. (2022). Optimization principles implementation in the innovative technologies for re-used extraction workings maintenance. Petroleum and Coal , 64(2), 424-435

6. Бондаренко, В.И., Ковалевская, И.А., Симанович, Г.А., & Черватюк, В.Г. (2012). Геомеханика нагружения крепи очистных и подготовительных выработок в слоистом массиве слабых пород . ЛізуновПрес.

7. Бондаренко, В.И., Ковалевская, И.А., Симанович, Г.А., Вивчаренко, А.В., Малыхин, А.В., & Гусев, А.С. (2014). Геомеханика нагружения и расчет параметров крепежной и охранной систем подготовительных выработок шахт Западного Донбасса . ЛізуновПрес.

8. Бондаренко, В.И., Мартовицкий, А.В., Ковалевская, И.А., & Черватюк, В.Г. (2011). Развитие научных основ повышения устойчивости горных выработок шахт Западного Донбасса . ЛізуновПрес.

9. Бондаренко, В.И., Ковалевская, И.А., Симанович, Г.А., Барабаш, М.В., & Гусев, А.С. (2015). Взаимодействие грузонесущих элементов крепежной системы выемочных выработок «массив – рама – анкер» . Літограф.

10. Бондаренко, В.И., Ковалевская, И.А., Симанович, Г.А., Барабаш, М.В., Сгигур, В.Г., & Гусев, А.С. (2017). Комбинированные анкерные системы для повторного использования горных выработок . ЛізуновПрес.

11. Филимонов, П.Є.(2013). Фізико-технічні основи інтенсифікації способів видобутку та підвищення якості вугілля в єдиному шахтному технологічному комплексі . (Автореф. дис. на здобуття наук. ступеня доктора техн. наук. Спец.: 05.15.02; 05.15.09.) ІГТМ НАН України.

12. Єфремов, І.О. (2011). Фізико-технічні основи комплексної дегазації і використання метану вугільних шахт . (Автореф. дис. на здобуття наук. ступеня доктора техн. наук. Спец.: 05.15.02.) ІГТМ НАН України.

13. Філатьєв, М.В. (2019). Розвиток наукових основ безпечної відробки газоносних вугільних пластів при зсовуванні масиву гірських порід . (Автореф. дис. на здобуття наук. ступеня доктора техн. наук. Спец.: 05.15.02; 05.26.01.) ІГТМ НАН України.

14. Чеснокова, О.В. (2019). Динаміка тріщин і масоперенос флюїдів у газонасичених вугільних пластах при їх відпрацюванні. (Автореф. дис. на здобуття наук. ступеня кандидата техн. наук. Спец.: 05.15.09.) Інститут фізики гірничих процесів.

15. Васильєв, Д.Л. (2019). Розвиток наукових основ визначення параметрів розвантаження привибійної частини газоносних вугільних пластів. (Автореф. дис. на здобуття наук. ступеня доктора техн. наук. Спец.: 05.15.09.) ІГТМ НАН України.

16. Бурчак, О.В. (2018). Розвиток теорії та розробка фізико-хімічної моделі аномальних метанопроявів у вугільних шахтах. (Автореф. дис. на здобуття наук. ступеня доктора техн. наук. Спец.: 05.15.09.) ІГТМ НАН України.

17. Бондаренко, В.И., Ковалевская, И.А., Симанович, Г.А., Коваль, А.И., & Фомичёв, В.В. (2012). Экспериментальные исследования устойчивости повторно используемых выемочных выработок на пологих пластах Донбасса . ЛізуновПрес.

18. Бондаренко, В.И., Ковалевская, И.А., Симанович, Г.А., & Снигур, В.Г. (2014). Экспериментальные исследования пучения пород почвы подготовительных выработок на пологих пластах Донбасса . ЛізуновПрес.

19. Усаченко, Б.М. (1979). Свойства пород и устойчивость горных выработок . Наукова думка.

20. Усаченко, Б.М., Чередниченко, В.П., & Головчанский, И.Е. (1990). Геомеханика охраны выработок в слабометаморфизованных породах . Київ: Наукова думка, 144 с.

21. СОУ 10.1.00185790.011:2007. Підготовчі виробки на пологих пластах. Вибір кріплення, способів і засобів охорони. (2008). Стандарт Мінвуглепрому України. Донецьк: Видавництво ДонВУГІ.

22. Snihur, V., Bondarenko, V., Shaikhlislamova, I., Kovalevska, I., & Husiev, O. (2022). Optimization solution substantiation for resource-saving maintenance of workings. Mining of Mineral Deposits , 16(1), 9-18. https://doi.org/10.33271/mining16.01.009

23. Bondarenko, V., Kovalevska, I., Cawood, F., Husiev, O., Snihur, V., & Jimu, D. (2021). Development and testing of an algorithm for calculating the load on support of mine workings. Mining of Mineral Deposits , 15(1), 1-10. https://doi.org/10.33271/mining15.01.001

24. Bondarenko, V., Symanovych, H., Barabash, M., Husiev, O., & Salieiev, I. (2020). Determining patterns of the geomechanical factors influence on the fastening system loading in the preparatory mine workings. Mining of Mineral Deposits , 14(1), 44-50. https://doi.org/10.33271/mining14.01.044

25. Fomychov, V., Fomychova, L., Khorolskyi, A., Mamaikin, O., & Pochepov, V. (2020). Determining optimal border parameters to design a reused mine working. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences , 15(24), 3039-3049.

26. Bondarenko, V., Kovalevska, I., Symanovych, G., Sotskov, V., & Barabash, M. (2018). Geomechanics of interference between the operation modes of mine working support elements at their loading. Mining Science , 25, 219-235. https://doi.org/10.5277/msc182515

27. Бондаренко, В.І., Ковалевська, І.А., Симанович, Г.А., Цівка, Є.С., & Шека, І.В. (2022). Обґрунтування ефективності використання кріплення з вуглепластику для гірничих виробок на шахтах Західного Донбасу. Збірник Наукових Праць НГУ, 68 , 30–42. https://doi.org/10.33271/crpnmu/68.030

Downloads

Published

2020-01-01

Issue

No. 72 (2023)

Section

Статті

License

All articles are published under the Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Authors retain copyright and grant the journal right of first publication.

Authors are permitted and encouraged to deposit the final published version of their article, or the Author's Accepted Manuscript (AAM), in institutional or subject-specific open-access repositories (including the university's own institutional repository, CORE, Zenodo, or Figshare), ensuring maximum visibility, accessibility, and impact of the publication.