Исследование деформированного состояния и геофизических свойств подработанного углепородного массива. Разработка физико-геологической модели подработанного углепородного массива по петрофизическим данным

При выполнении работы были определены критерии определения зон разуплотнения горного массива по данным сейсмометрии и критерии интерпретации результатов сейсмометрии участков техногенно измененного подработкой углепородного массива, как на сейсмических разрезах ОГТ, так и на изображениях среды, полученных методом дифрагированных волн. Установлены взаимосвязи физико-механических свойств пород участков горного массива, измененных подработкой, с их геофизическими параметрами, являющиеся базовыми критериями для дальнейшего прогноза изменений состояния массива горных пород при подземной разработке угольных месторождений. Систематизированы и проанализированы данные применения геофизических методов изучения подработанного массива по шахтам Донецко-Макеевского угленосного района. Анализ горно-геологических условий добычи угля в Донецко-Макеевском угленосном бассейне показал, что увеличение сложности геологического строения шахтных полей влечёт за собой возрастание числа факторов, усложняющих горно-геологические условия разработки угольных пластов. Основным осложняющим фактором является мелкоамплитудная тектоника, которая не всегда может быть предсказана на основе геологоразведочных работ. Показано, что прочностные свойства горных пород над очистной горной выработкой изменяются в результате подработки, величина граничного угла и параметры сдвижения зависят от базовых физико-механических характеристик горного массива, а применение геофизических методов исследований позволяет определять изменение физико-механических свойств горного массива при его многократной подработке. Обоснована возможность применения геофизических методов для решения задач прогноза изменений свойств и состояния геологической среды, происходящих в результате геодинамических процессов под влиянием техногенных факторов, которая определяется их способностью оперативного измерения количественных характеристик горных пород. На основании проведенного моделирования влияния первичной подработки на характер волновой картины определены критерии определения зон разуплотнения при интерпретации результатов сейсморазведки. В результате анализа геомеханических конечно-элементных моделей установлен характер влияния упругих свойств горного массива в зоне беспорядочных обрушений над лавой на параметры сдвижения горного массива и земной поверхности при последующих подработках. Разработана физико-геологическая модель подработанного углепородного массива по петрофизическим данным, которая отражает изменение коэффициента пористости, удельного электрического сопротивления и скорости продольных волн литолого-стратиграфических пачек песчаникового и аргиллитового типа. Изменение их физических свойств обусловлено составом пород, катагенезом и подработкой массива. Установлено, что при образовании трещинной пористости, обусловленной подработкой и равной 0,5 и 1 %, происходит уменьшение значений электросопротивления, соответственно, на 90 и 95 %, а скорости продольных волн на 10 и 20 %. Более чувствительным к подработке массива горных пород является параметр удельного электрического сопротивления. Результаты проведенных исследований опубликованы в 11 статьях и доложены на 4-х научных конференциях (сделано 7 докладов). Результаты работы будут положены в основу дальнейших исследований, направленных на установление закономерностей изменений горно-геологических и физических параметров массива горных пород на подработанных территориях.