книги из ГПНТБ / Карагодин Л.Н. Способы борьбы с внезапными выбросами угля и газа

следует предусматривать применение комплекса мер, обеспечиваю­ щих безопасность в отношении выбросов, горных ударов и повы­ шенного газовыделения.

Шахты, разрабатывающие пласты, склонные к внезапным вы­ бросам, могут вести горные работы при наличии следующей доку­ ментации:

1) проекта, отражающего порядок отработки пластов в свите;-

2)проекта проведения капитальных выработок на вновь подго­ товляемом горизонте шахтного поля;

3)проекта вскрытия каждого конкретного пласта, если уста­

Проект, определяющий порядок отработки пластов в свите, составляется при переходе горных работ на новый горизонт. Он должен предусматривать наиболее полное использование эффекта

. первоочередной отработки защитных пластов. Как правило, сле­ дует принимать нисходящий порядок отработки пластов в свите пли каждой группы их, включающей пласты, склонные к внезап­ ным выбросам угля и газа. Внутри свиты пласты группируются по признаку их сближенности. В отдельных случаях допускается восходящий порядок отработки, когда верхние пласты свиты или группы наиболее опасны по внезапным выбросам. Основанием для проектирования порядка отработки пластов являются списки опас­ ных, угрожаемых и защитных пластов, ежегодно пересматриваемые специальными комиссиями.

Большое число выбросов во вскрывающих выработках произо­ шло либо при вскрытии пластов, ранее считавшихся неопасными, либо при неожиданной встрече с пластами в районах геологиче­ ских нарушений. Поэтому при проведении квершлагов и стволов на месторождениях, где имеются крупные геологические наруше­ ния, обязательно должна буриться разведочная скважина по оси выработки на максимально возможную длину, но не менее 20 м.

Проект подготовки нового горизонта содержит данные, необ­

и порядок выполнения работ по выявлению элементов залегания пластов и степени их выбрсоопасности.

§ 37. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ВЫБРОСООПАСНОСТИ ПЛАСТОВ НА СТАДИИ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ

При проведении горных работ на выбросоопасных пластах на ряде угольных месторождений, чтобы избежать повсеместного при­ менения дорогостоящих мер по борьбе с внезапными выбросами угля и газа, выделяют участки (зоны) пластов, неопасные в отно­ шении внезапных выбросов.

Н. А. Каревым и E. И. Фоминым предложено проводить про­ гнозирование выбросоопасности угольных пластов в две стадии:

ность разрабатываемых угольных пластов и их участков, на ко­ торых не было внезапных выбросов угля п газа. Предварительный прогноз выбросоопасности угольных пластов до их разработки про­ изводится как на участках бассейна, где ведутся геологоразведоч­ ные работы, так и на участках, где эти работы в основном закон­ чены.

На стадии детального прогноза пласты, подверженные вне­

залегания пластов и рассмотрения ряда факторов, характеризую­ щих склонность угольных пластов к выбросам: величины горного давления (глубины залегания пластов), наличия тектонических •нарушений, обводненности угольных пластов, нарушенное™ строе­

ным показателем выбросоопасности В, численное значение кото­ рого находится по формуле

по выбросам; при £ < 1 0 — пласты или зоны пластов являются потенционально неопасными по внезапным выбросам угля и газа.

Величина начальной скорости газоотдачи влажного угля опре­ деляется по формуле

где Ар — начальная скорость газротдачи.

При отсутствии данных о естественной влажности величина ее

где Я — глубина залегания угольного пласта, м.

Давление газа в пластах определяется либо путем непосредст­

где Но — глубина зоны газового выветривания, м.

На шахтных полях со сложными складчатыми структурами и. большими дизъюнктивными нарушениями давление газа в крупных тектонических блоках может быть подсчитано по природной газо­

ственно определить скорость газоотдачи угля и его прочность по керновым пробам, например когда геологоразведочные работы про­ ведены раньше, а также при непредставительности данных прове­ денного опробования на выбросоопасность, предварительная оцен­

В этом случае скорость газоотдачи Ар определяется по петрогра­ фическому составу по формуле

Давление газа в угольных пластах определяется либо непосред­ ственными замерами, либо по формулам (11.100) и (11.101).

При предварительном прогнозе для оценки выбросоопасностп пласта в пределах шахтного поля максимальная плотность опробо­ вания угольных пластов в условиях бассейна должна быть не ме-

нее пяти скважин на 1 км2 . В этом случае с вероятностью 0,95можно утверждать, что в пределах шахтного поля одной разве­ дочной скважиной будет пересечена одна из выбросоопасных "зон.

§ 38. КОНТРОЛЬ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПАРАМЕТРОВ СПОСОБОВ БОРЬБЫ С ВНЕЗАПНЫМИ ВЫБРОСАМИ УГЛЯ И ГАЗА

До настоящего времени контроль эффективности способов борь­ бы с внезапными выбросами и их параметров производится в ос­ новном путем замеров давления газа при вскрытии пластов к проведении подготовительных выработок или по контрольным определениям сближений кровли и почвы пласта в процессе про­ ведения соответствующих мер.

В обоих случаях эффективность способов контролируется лишь, в процессе их применения. В результате надежность параметров способов принимается постоянной на всем протяжении профилак­ тически обработанной зоны, что на самом деле не соответствует действительности. Например, при бурении опережающих скважин,

Если при сравнительно низких темпах подвигания забоев на выбросоопасных пластах, присущих технологии, связанной с отбой­ ными молотками и взрывными работами, еще можно было ми­ риться с разовыми контрольными определениями эффективности способов борьбы с выбросами, то при механизированной проходке такой контроль необходимо вести практически постоянно. Для это­ го оценка параметров способов борьбы с выбросами может про­ изводиться по энергоемкости резания угля. Известно, что существу­ ет непосредственная зависимость энергетических показателей реза­ ния угля от его свойств. Уменьшая искусственным путем проч­ ность угля (сопротивляемость резанию), можно в несколько разснизить энергозатраты на разрушение угля при его добывании ме­ ханическим способом.

При проведении выработок проходческими комбайнами в при­ забойной зоне не происходит заметного естественного отжима угля,, и соответственно усилия резания практически не зависят от вели­ чины заглубления. Исследования А. И. Верона, Е. 3. Позина и др.. показали, что при работе выемочных, машин с постоянной ско­ ростью резания изменчивость значения потребляемой мощности,, скорости подачи и производительности однозначно определяется изменчивостью свойств угля в массиве. Е. 3. Позиным подчерки­ вается также, что величина и характер внешней нагрузки, испыты­ ваемой исполнительным органом машины, зависят как от величи­ ны сопротивляемости угля резанию, так и от напряженного со­ стояния массива.

Известно, что применение способов предупреждения внезапных выбросов угля и газа оказывает влияние на физико-механические

-свойства угля в призабойной зоне пласта и его напряженно-де­ формированное состояние. Так, например, в результате увлажне­ ния угольных пластов изменяются в более благоприятную сторону прочность угля на сжатие, коэффициент сцепления, модуль дефор­ мации. За счет повышения пластичности угля на увлажненных участках пластов возрастают как величина зоны отжатия, так и степень отжима угля. В результате скорость бурения по увлаж­ ненному углю равна 5,18 мм/сек, по сухому — 3,48 мм/сек (т. е. отличается в 1,5 раза), энергоемкость разрушения образцов стру­ ей воды: увлажненных-—606,64 квт-ч/т, сухих— 1960,25 квт-ч/т [54].

угольных пластов резанию до и после применения способов борь­ бы с внезапными выбросами угля и газа различна. Следовательно, по изменению сопротивляемости угля .можно оцепить степень вли­ яния применяемого способа борьбы с выбросами иа каждом кон­ кретном участке пласта.

С другой стороны, поскольку потребляемая мощность при от­ бойке угля непосредственно зависит от его прочности в приза­ бойной части пласта, оценка потребляемой мощности одновре­ менно является оценкой прочностных свойств пласта, а следова­ тельно, и эффективности параметров применяемых способов борь­ бы с внезапными выбросами угля и газа.

Методы оценки сопротивляемости углей разрушению, приме­ няющиеся для решения ряда горнотехнических задач, могут быть разбиты на две основные группы:

1) определение механических свойств в лабораторных условиях по угольным пробам. Эти методы не учитывают влияния горного давления, газонасыщенности и влажности на состояние угольных пластов в естественных условиях;

2) непосредственное определение свойств угля в натурных ус­ ловиях.

В настоящее время для массового изучения сопротивляемости угольных пластов резанию применяют динамометрическое сверло СДМ-1 конструкции ИГД им. А. А. Скочинского.

При проведении выработок проходческими комбайнами эффек­ тивность применяемых способов борьбы с выбросами может кон­ тролироваться путем прямых замеров потребляемой мощности двигателя исполнительного органа комбайна.

При опытных работах в качестве измерительной аппаратуры использовался самопишущий киловаттметр Н-350 ферродинамической системы, предназначенный для измерения и записи активной мощности в однофазных сетях переменного тока частотой 50 гц. Для использования в шахтных условиях киловаттметр и трансфор-

ного или перемятого угля вследствие несвоевременности пли дефек­ тов крепления или сотрясения пласта и сопровождается повышен­ ным газовыделением.

Основные признаки внезапного обрушения угля:

1)отсутствие явно выраженных предупредительных признаков;

2)образование в угольном массиве полости, которая имеет максимальную ширину вблизи устья;

3)расположение обрушившегося из полости угля под. углом естественного откоса;

4)наличие повышенного по сравнению с обычным газовыде-

.ления.

Результаты расследования газодинамического явления оформ­

ляются актом. В акте излагаются выводы комиссии о характере и виде явления, его причинах, указывается, соблюдались или не •соблюдались правила безопасности, и даются рекомендации по

.ликвидации последствий газодинамического явления и предупреж­ дению подобных явлений в последующем.

Акт расследования является основанием для принятия газоди­

/

З А К Л Ю Ч Е Н И Е

Неуклонное повышение выбросоопасности пластов с глубиной, проявление внезапных выбросов в более сложных, разнообразных формах, приуроченность выбросов и горных ударов в ряде слу­ чаев к одним и тем же пластам и, наконец, появление в последние годы новой проблемы — выбросов породы вынуждают выработать новое отношение ко всей технической политике, связанной с раз­ работкой газоопасных пластов при углублении горных работ. Если сравнительно недавно главным требованием при выборе спо­ собов борьбы с выбросами, применимых в одних и тех же усло­ виях, являлось обеспечение безопасности работ, то в настоящее время в связи с высоким уровнем внедрения механизации на выбросоопасных пластах дополнительно выдвигается требование и максимального соответствия технологии выбранного способа дан­ ным условиям.

Опыт разработки выбросоопасных пластов в различных усло­ виях уже сейчас позволяет производить предварительный выбор способов борьбы с выбросами на стадии проектирования. При этом способы и мероприятия должны выбираться не только для •отдельных опасных по выбросам выработок и забоев, но и для со­ седних (смежных) выработок. В дальнейшем правильность выбран­ ного способа корректируется с учетом его эффективности и соот­ ветствия его технологии конкретным условиям.

Следует иметь в виду, что пласты, склонные к внезапным вы­ бросам угля и газа, одновременно отличаются высокой газонос­ ностью и склонны к пылеобразованию, а иногда и к самовозго­ ранию. Высокая метанообильность выработок сдерживает внедрение новой техники. В некоторых случаях применение дорогостоя­ щих высокопроизводительных машин может оказаться нерента­ бельным из-за необходимости ограничения их производительности по газовому фактору.

Таким образом, выбранные способы борьбы с выбросами не­ обходимо увязывать с другими группами способов, обеспечиваю­ щими должный уровень безопасности работ в шахте.

Отличительной особенностью добычи угля при разработке пла­ стов, опасных по внезапным выбросам угля и газа, является вы­ сокая трудоемкость работ по выполнению профилактических меро­ приятий и значительная доля заработной платы в себестоимости угля. Научный подход к выбору способа борьбы с выбросами в конкретных горногеологнческнх условиях позволяет значительно повысить производительность труда и снизить себестоимость угля.

готовительных выработок.— В сб. «Техника безопасности, охрана труда и гор­ носпасательное дело», № 6. М., ЦНИЭИуголь, 1971.

ние напряжений вокруг выработок.— В кн. «Труды совещания по управлению

ленных по плоским и цилиндрическим поверхностям внутри упругого полупро­

гидравлического расчленения пластов и разработка путей использования этого способа для борьбы с внезапными выбросами, эндогенными пожарами и пылеобразованием в горных выработках. М., фонды МГИ, 1968.