КАФЕДРА РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ДНР

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ГОРНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

учебной дисциплины базовой части дисциплин

ГОС ВПО по специальности 21.04.05 «Горное дело»

« УПРАВЛЕНИЕ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИМИ ЯВЛЕНИЯМИ И ДЕГАЗАЦИЯ ШАХТ »

Донецк – 2016 г.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ДНР

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ГОРНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

учебной дисциплины базовой части дисциплин

ГОС ВПО по специальности 21.04.05 «Горное дело»

« УПРАВЛЕНИЕ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИМИ ЯВЛЕНИЯМИ И ДЕГАЗАЦИЯ ШАХТ »

(Конспект лекций)

Специальность: 21.05.04 «Горное дело»

Специалитет: «Подземная разработка пластовых месторождений»

Рассмотрено

на заседании кафедры разработки

месторождений полезных ископаемых

протокол № от 24.01.2017г.

Утверждено

на заседании учебно-издательского

совета ДонНТУ

протокол № от .2017г.

Донецк - 2016

УДК 622.833

Конспект лекций по курсу «Управление газодинамическими явлениями и дегазация шахт» для студентов специальности 21.05.04 «Горное дело», специалитет: «Подземная разработка пластовых месторождений» дневной и заочной форм обучения. /О.К.Мороз- Донецк; ДонНТУ, 2016.-71 с.

Содержит материал предусмотренный программой, утвержденной учебно-методическим управлением по высшему образованию.

Конспект может быть использован для самостоятельного изучения дисциплины студентами специальности 6.050502 «Охрана труда и горноспасательное дело» дневной и заочной форм обучения.

Рецензент: проф. Булгаков Ю.Ф.

СОДЕРЖАНИЕ

1.Дегазация угольных шахт..................................................................................... 5

1.1 Назначение дегазации.............................................................................................. 5

1.2 Способы дегазации неразгруженных угольных пластов и

вмещающих пород ..................................................................................................... 7

1.3 Способы дегазации сближенных угольных пластов и вмещающих

пород при их подработке и надработке.................................................... 9

1.4 Способы дегазации выработанного пространства.............................. 23

1.5 Способы интенсификации дегазации угольных пластов................. .24

2. Газодинамические явления в угольных шахтах................................ 26

2.1 Общие сведения.......................................................................................................... 26

2.2 Виды и причины газодинамических явлений на угольных шахтах ..…….27

2.3 Классификация газодинамических явлений (ГДЯ), причины и факторы,

определяющие их возникновение………………………………………….32

2.4 Комплекс мероприятий для эффективной и безопасной разработки

пластов, склонных к динамическим явлениям....................................... 35

2.4.1 Прогноз удароопасности и выбросоопасности угольных пластов 35

2.4.2 Опережающая отработка защитных пластов...................................... 47

2.4.3 Технологические мероприятия, направленные на снижение

опасности возникновения динамических явлений .......................... 52

2.4.4 Приведение горных выработок в неудароопасное состояние . 53

2.4.5 Региональные способы предотвращения внезапных выбросов угля

и газа на незащищенных пластах ............................................................... 55

2.4.6 Локальные способы предотвращения внезапных выбросов угля и

газа ………………………………………………………..…………….………… ………………………………………………56

2.4.7 Расчет параметров технологических схем гидровоздействия на

угольный пласт …………………… ………………………….. ……..59

2.4.8 Способы предотвращения внезапных выбросов угля и газа при

вскрытии угольных пластов ........................................................................... 65

2.4.9 Перспективные направления предотвращения газодинамических

явлений ....................................................................................................................... 68

Библиографический список…… …………… ……………………………70

ДЕГАЗАЦИЯ УГОЛЬНЫХ ШАХТ

Назначение дегазации

Метан выделяется в горные выработки из разрабатываемых, подрабатываемых и надрабатываемых угольных пластов.

При высокой интенсивности ведения горных работ выделение метана достигает 12—15 м³/мин в подготовительных и 30—40 м³/т в очистных выработках. Для создания безопасных условий труда в соответствии с принятыми нормами содержания метана в атмосфере горных выработок угольных шахт применяют дегазацию угольных пластов, вмещающих пород и выработанных пространств.

Дегазация шахт — комплекс технологических процессов, направленных на предотвращение выделения метана в атмосферу горных выработок и осуществляемых путем его извлечения, улавливания и изолированного отвода на поверхность или физико-химического связывания в угленосной толще.

К определению дегазации также относят перераспределение метановых потоков в горных выработках путем изолированного вывода метана из выработанного пространства по трубопроводам или неподдерживаемым горным выработкам за пределы выемочных участков, где предварительно разбавленный в смесительной камере до безопасной концентрации метан выпускается в общую исходящую вентиляционную струю участка, этажа, панели или крыла шахты.

Способ дегазации — совокупность технических и технологических решений, реализация которых позволяет осуществить дегазацию источников выделения метана в рудничную атмосферу. К техническим решениям относят выбор конструкции и размещения дегазационных скважин, сооружений, устройств и контрольно-измерительной аппаратуры, к технологическим — установление параметров, приемов и последовательности ведения дегазационных работ.

Дегазация на газовых шахтах предусматривается Правилами безопасности в случаях, когда из разрабатываемого пласта, смежного пласта или из выработанного пространства выделяется белее 2 м³/мин метана на тонких пластах, более 3 м³/мин — на пластах средней мощности и более 3,5 м³/мин — на мощных пластах, а средствами вентиляции обеспечить содержание метана в воздухе в пределах установленных норм невозможно.

Дегазационные работы на угольной шахте проводят в периоды ее строительства или реконструкции, подготовки и отработки горизонтов, панелей или блоков в соответствии с Руководством по дегазации угольных шахт, далее — Руководством по дегазации и Инструкцией по безопасному ведению дегазационных работ на шахтах, приведенной в Правилах безопасности.

В зависимости от дегазируемого источника метановыделения различают следующие способы:

· способы дегазации неразгруженных угольных пластов и вмещающих пород;

· способы дегазации сближенных угольных пластов и вмещающих пород при их подработке и надработке;

· способы дегазации выработанного пространства;

· комбинированные способы дегазации;

· каптаж метана при его суфлярном выделении.

Эффективность применения того или иного способа дегазации определяется по уменьшению метанообильности горных выработок. Эффективность дегазации характеризуется коэффициентом эффективности дегазации К_э.д.или степенью дегазации k_д:

где q и q^׀ - метанообильность выработки соответственно до и после дегазации источников выделения метана в данную выработку, м³/т;

и — метаноносность угольного пласта соответственно до и после дегазации, м³/т.

Таблица 1.1 – Примеры расчета параметров заложения дегазационных скважин, буримых на сближенные пласты

Разгружае-мый пласт	Место заложения скважин	Угол разворота скважины , градус	Угол наклона скважины к горизонту, градус	Длина скважины , м
Бурение скважин с разворотом относительно линии падения (линии очистного забоя)
Подрабаты-ваемый	В пластовых выработках, проводимых по простиранию пласта
Подрабаты-ваемый	То же, по падению пласта
Надрабаты- ваемый	В полевых выработках, проводимых в почве разрабатывае-мого пласта при выемке по простиранию
Бурение скважин без разворота
Подрабаты- ваемый	В пластовых выработках, проводимых по простиранию	_
Подрабаты- ваемый	То же, по падению или восстанию пласта	_
Надрабаты- ваемый	То же	_

Примечание. Верхний знак (+ или -) принимают при бурении скважин в сторону падения пласта, нижний «–» в сторону восстания

при l _ОЧ=100 м , при .

Таблица 1.2 – Углы разгрузки подрабатываемой толщи

Разрежение в устье скважины рекомендуется принимать равным 120— 135 гПа.

Дегазацию вмещающих пород скважинами для обеспечения проветривания выемочных участков применяют при метановыделении из них более 2 м³/мин или при недостаточной эффективности дегазации сближенных пластов. При близком залегании газоносных пород и сближенного пласта рекомендуется одновременная их дегазация. Коэффициент эффективности дегазации подрабатываемых сближенных пластов достигает 0,5—0,7, надрабатываемых пластов 0,2—0,6 и газоносных пород 0,3—0,4.

Дегазация разгруженных тонких крутых угольных пластов может осуществляться при помощи как породных, так и пластовых скважин. Породные скважины бурят из выработок разрабатываемых и неразрабатываемых пластов. В первом случае дегазация разгруженных пластов используется как при сплошной, так и при столбовой (рис. 1.3) системе разработки.

Рисунок 1.3 – Схема дегазации тонких крутых сближенных пластов скважинами, пробуренными из выработок разрабатываемого пласта, при столбовой системе разработки:
1 – промежуточные квершлаги; 2 – откаточный штрек; 3 – вентиляционный штрек; 4 – дегазационные скважины

Во втором случае дегазационные скважины бурятся из выработок пласта, расположенного рядом разрабатываемым пластом, в зону разгрузки от горного давления.

Пластовые скважины бурятся из группового штрека при групповой подготовке пласта, когда групповой штрек проводится по одному из сближенных пластов, или из промежуточного квершлага. При выборе схемы дегазации тонких крутых пластов учитывают параметры заложения скважин, угол разгрузки , расстояние между дегазационными скважинами по простиранию, коэффициент эффективности дегазации. Параметры заложения скважин для дегазации сближенных тонких крутых угольных пластов приведены в табл. 1.3.

Угол разгрузки на крутых пластах для определения углов наклона дегазационных скважин к горизонту принимают по табл. 1.4.

Рисунок 1.4 - Схема дегазации надрабатываемого мощного крутого пласта скважинами, пробуренными из полевого штрека:
1 — разрабатываемый пласт; 2 — надрабатываемый мощный пласт;
3 — полевые штреки откаточного и вентиляционного горизонтов;
4 — промежуточные квершлаги откаточного и вентиляционного горизонтов; 5 — выработки разрабатываемого пласта; 6 — дегазационные скважины

Расстояние между дегазационными скважинами по простиранию приведены ниже.

Коэффициент эффективности дегазации тонких крутых сближенных пластов возрастает с увеличением расстояния между разрабатываемыми и сближенными пластами М и составляет при залегании последнего над разрабатываемым пластом: 0,2 при М = 10÷20 м, 0,3—0,6 при М = 20÷60 м и 0,6—0,7 при М > 60 м, а при залегании под разрабатываемым пластом от 0,1 - 0,2 при М < 10 м, 0,2— 0,4 при М = 10÷30 м и 0,4 - 0,6 при М > 30 м.

Дегазация надрабатываемых мощных крутых угольных пластов осуществляется скважинами из полевых штреков (рис. 1.4), из выработок, пройденных по одному из разрабатываемых пластов свиты (рис. 1.5), из промежуточных квершлагов и при помощи газосборных выработок, пройденных по дегазируемому пласту. По аналогичным схемам производят дегазацию подрабатываемых пластов.

При выборе схемы дегазации необходимо руководствоваться следующими положениями:

· из полевого штрека дегазационные скважины следует бурить веером из двух—четырех скважин по восстанию пласта через каждые 20—30 м по длине полевого штрека;

· параметры заложения скважин для дегазации мощных крутых пластов нужно рассчитывать по формулам, приведенным в табл. 1.5;

· диаметр дегазационных скважин следует принимать 60—200 мм, глубину герметизации их устьев не менее 3 м;

· разряжение в скважинах должно составлять 135—160 гПа;

· опережение бурения скважин на надрабатываемые мощные пласты относительно линии очистного забоя должно составлять не менее 2—3-месячного подвигания лавы по простиранию разрабатываемого пласта;

· коэффициент эффективности дегазации крутых мощных пластов при их надработке или подработке следует принимать равным 0,2—0,4.

Выработка, из которой бурится скважина	Положе- ние сближен-ных пластов относи-тельно разраба-тываемо-го пласта	Наличие целиков или бутовых полос	Положе-ние скважин относи-тельно линии падения пласта	Параметры заложения скважины
Выработка, из которой бурится скважина		Наличие целиков или бутовых полос	Положе-ние скважин относи-тельно линии падения пласта	Угол наклона к горизонту , градус	Угол разворота , градус	Длина скважины , м
Откаточный штрек	В кровле	Не имеется	Вкрест простирания		0
		Не имеется	С отклоне-нием от линии падения
		Имеется	Вкрест простира-ния	;	0
	В почве	Незави-симо от наличия целика (бутовой полосы) у штрека	Вкрест простира-ния	30	0
Групповой откаточных штрек в кровле разрабаты-ваемого пласта	В кровле	Не имеется	Вкрест простира-ния		0
	В кровле	Не имеется	С отклоне-нием от линии падения
Вентиля-ционный штрек	В кровле	Имеется	Вкрест простира-ния	При ; При При ( -см. выше)	0

Таблица 1.3 – Параметры заложения скважин, буримых для дегазации тонких крутых пластов

Таблица 1.4 – Угол разгрузки крутых пластов

Таблица 1.5 – Параметры заложения скважин, буримых для дегазации мощных крутых пластов

Дегазацию сближенных угольных пластов, вмещающих пород и выработанных пространств с помощью газосборных выработок и скважин применяют в тех случаях, когда в качестве газосборной можно использовать выработку, пройденную для технологических целей, или когда нельзя осуществить дегазацию скважинами, буримыми из горных выработок.

Рисунок 1.5 - Схема дегазации надрабатываемого мощного крутого пласта скважинами, пробуренными из выработок разрабатываемого пласта:
1 — разрабатываемый пласт; 2 — надрабатываемый мощный пласт;
3 — полевые штреки откаточного и вентиляционного горизонтов;
4 — промежуточные квершлаги откаточного и вентиляционного горизонтов; 5 — откаточный штрек; 6 — дегазационные скважины;
7 — вентиляционный штрек

При выборе указанного способа дегазации следует руководствоваться следующими положениями:

· оптимальным расстоянием до газосборной выработки от разрабатываемого пласта следует считать 20—30 м и 0,2—0,3 высоты этажа от вентиляционного штрека;

· при наличии выше газосборной выработки сближенных пластов на них бурятся дегазационные скважины длиной до 50 м через 40—100 м по простиранию пластов;

· на глубинах до 500 м при значительном выделении метана из выработанных пространств и сближенных пластов следует бурить вертикальные скважины с поверхности, которые должны располагаться на 3—5 м ниже разрабатываемого пласта для того, чтобы на момент окончания оборудования скважины от ее забоя до лавы оставалось не менее 30 м;

· расстояние между вертикальными скважинами по направлению движения лавы должно составлять 50—100 м, а от вентиляционной выработки до места пересечения скважины с пластом 10—25 м при М/ m _в = 20 (М — расстояние от кровли разрабатываемого до почвы подрабатываемого пласта, m _в — вынимаемая мощность пласта), 15—40 м при М/ m _в = 20÷40 и 30—70 м при М/ m _в > 40;

· коэффициент эффективности дегазации источника газовыделения при использовании газосборных выработок и скважин при благоприятных условиях может достигать 0,7, а при бурении вертикальных скважин с поверхности — 0,5—0,6.

Общие сведения

Газодинамическим явлением в угольной шахте называется внезапное, происходящее с большой скоростью движение угля, пород, газов или жидкостей вблизи горных выработок, сопровождающееся значительным силовым эффектом. При этом в кинетическую энергию переходит энергия упругих деформаций среды и энергия сжатого газа.

Наиболее опасные динамические явления — горные удары и внезапные выбросы угля, породы и газа — происходят на многих отечественных угольных месторождениях и за рубежом.

Горный удар — динамическое явление, возникающее вследствие мгновенного превращения потенциальной энергии, накопленной в массиве горных пород, в кинетическую, сопровождающегося выдавливанием или выносом угля (иногда вместе с породой) в горные выработки и резким сильным звуком.

Внезапный выброс угля и газа — сложное газодинамическое явление, представляющее собой быстро протекающее разрушение призабойной части газоносного угольного массива под воздействием горного давления, давления газа, а на крутых пластах и собственного веса угля, сопровождающееся отбросом угля в горную выработку и повышенным газовыделением, превышающим обычное.

К газодинамическим явлениям также относятся внезапные выдавливания угля с повышенным газовыделением, внезапные обрушения (высыпания) угля с повышенным газовыделением, выбросы угля и газа при взрывных работах, выбросы породы (песчаников) и газа при взрывных работах.

Основные отличительные признаки газодинамических явлений:

а) при внезапных выбросах угля и газа:

1) отброс угля от забоя на расстояние, превышающее протяженность

возможного размещения угля под углом естественного откоса;

2) повышенное газовыделение в выработку по сравнению с обычным;

3) образование в угольном массиве характерной полости;

б) при внезапных выдавливаниях угля с повышенным газовыделением:

1) смещение угля в выработку на сравнительно небольшое расстояние;

2) образование в угольном массиве полости, заполненной углем, глубина

которой меньше ее длины;

3) наличие во многих случаях щели между кровлей и пластом угля,

частично заполненной тонкой угольной пылью, зияющих трещин в отжатом массиве угля;

4) повышенное выделение газа в выработку;

в)при внезапных обрушениях (высыпаниях) угля с повышенным газовы-

делением:

1) образование в угольном массиве полости, ось которой обычно

ориентирована по восстанию пласта, а ее максимальная ширина

находится у устья полости;

2) расположение обрушившегося угля под углом естественного откоса;

3) повышенное газовыделение в выработку;

г) при выбросах угля и газа во время взрывных работ — те же признаки,

что и у внезапных выбросов угля и газа;

д) при выбросах породы и газа во время взрывных работ:

1) разрушение породы за пределами проектного сечения выработки;

2) образование в массиве полости, оконтуренной породой,

3) пластинки, расслоившейся на тонкие чешуеобразные;

4) отброс породы от забоя и дробление значительной части ее до

размеров крупнозернистого песка;

5) повышенное газовыделение в выработку

Таблица 21.1 - Классификационные характеристики и признаки газодинамических явлений

В этом плане, следует также отметить на некоторую условность понятия внезапные выбросы породы и газа, так как до настоящего времени все выбросы песчаников и газа на шахтах Донбасса происходили только при взрывных работах в режиме сотрясательного взрывания и не сопровождались травматизмом.

Таблица 2.1 - Показатели, учитываемые при прогнозе выбросоопасности пластов

Если угольные пласты характеризуются выходом летучих веществ более 35 % или логарифмом удельного электросопротивления антрацитов менее 3,3, прогноз выбросоопасности на любых глубинах не осуществляется и пласты разрабатываются как невыбросоопасные.

Показатели прогноза выбросоопасности пластов в месте вскрытия в различных бассейнах приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Показатели прогноза выбросоопасности в месте вскрытия

где W — величина естественной влажности пачки угля, по которой определяется показатель ∆Р.

Текущий прогноз выбросоопасности осуществляется следующими методами:

в Донецком бассейне — сейсмоакустическим методом или на основании измерений начальной скорости газовыделения из шпуров, а также путем сочетания обоих методов;

на шахтах восточных и северных районов — для подготовительных выработок на основании замеров начальной скорости газовыделения из шпуров и выхода бурового штыба по длине контрольных шпуров; для очистных выработок — по результатам прогноза в прилегающих к ним подготовительных выработках.

Регистрацию и замеры сейсмоакустической активности пласта осуществляют с помощью комплекта звукоулавливающей аппаратуры (ЗУА). Геофон устанавливается так, чтобы обеспечивался максимальный радиус его действия. За сейсмоакустическую активность (шумность) принимается количество естественных сейсмоакустических импульсов, регистрируемых ЗУА в единицу времени.

Для прогноза опасных зон при очистных работах находят значения часовой и среднечасовой шумности. Характерным признаком входа очистного забоя в опасную зону считается устойчивый рост среднего значения часовой шумности , вычисленного за интервал усреднения, равный 30 ч. Признаком устойчивого изменения является повышение (или понижение) не менее 2 раз подряд последовательных значений средней шумности на 5—10 % по сравнению с предыдущими значениями («критерий двух точек»). Кроме устойчивого повышения среднего уровня шумности, признаком опасности является внезапное возрастание часовой шумности в 4 раза и более по сравнению со средним уровнем шумности («критерий критического превышения»).

При прогнозе опасных зон в подготовительных выработках заключение «опасно» дается в случаях, когда

где — средний уровень сейсмоакустической активности по шумности на цикл, импульс/цикл; — критическое значение шумности, импульс/цикл.

Шпуры для замера скорости газовыделения бурят по наиболее тектонически нарушенной пачке, мощностью не менее 0,2 м.

Текущий прогноз выбросоопасности по начальной скорости газовыделения из шпуров (в Донбассе) включает в себя три стадии: разведочные наблюдения, прогноз выбросоопасности в опасной зоне, контрольные наблюдения при выходе из опасной зоны. На стадии разведочных наблюдений определяется начальная скорость газовыделения g_н из шпура l = 3,5 м, крепость угля f в шпуре l = 2м и общая мощность пласта m в крайних точках подготовительной выработки в пяти циклах проходки (через 2 м). В очистных выработках эти измерения проводят в пяти пунктах, расположенных равномерно по длине лавы. Исходные данные для текущего прогноза: g_н._max, f_ср, изменчивость крепости угля V_f и мощности пласта V_m. Если , , , а менее величин, указанных в табл. 2.3, то разведочные наблюдения проводились в неопасной зоне. Противовыбросные мероприятия отменяются, в зоне вводится текущий прогноз. Разведочные наблюдения повторяются через каждые 250—300 м подвигания забоя выработки.

Величина выхода летучих веществ определяется как среднее арифметическое значение по 10 пробам угля, отобранным в первом цикле разведочных наблюдений в подготовительных выработках или в 5 пунктах по длине лавы. Зона считается опасной при установлении хотя бы в одном из интервалов измерения начальной скорости газовыделения в зависимости от удельного выхода летучих, согласно табл. 2.3.

При текущем прогнозе опасных зон на выбросоопасных пластах и неопасных пластах, разрабатываемых с прогнозом, в подготовительных и очистных выработках измерения g_н должны производиться в интервалах 1,5; 2,5 и 3,5 м по длине шпура; величина измерительной камеры должна составлять 0,5 м. Шпуры необходимо бурить через 2 м подвигания подготовительных забоев и 3,2 м — очистных забоев. Измерения начальной скорости газовыделения производятся не позднее 2 мин после окончания бурения шпура.

Таблица 2.3 – Значения начальной скорости газовыделения в опасных зонах

Размеры опасной зоны в лавах ограничиваются соседними шпурами, в которых измерена начальная скорость газовыделения менее указанных величин.

В опасной зоне работы по выемке угля и проведению выработок разрешаются только с применением способов предотвращения выбросов и обеспечении безопасности работающих.

Контрольные наблюдения проводятся для установления выхода из опасной зоны по методике разведочных наблюдений в двух циклах подвигания забоя.

Если будет установлено, что в обоих циклах проходки (выемки) показатели изменения мощности и крепости угля , а менее допустимых величин, указанных в табл. 2.3, то делается заключение, что забой выработки вышел из опасной зоны.

где - средние значения крепости угля соответственно на участках разведочных (в неопасной зоне) и контрольных наблюдений; - то же, для мощности пласта.

Текущий прогноз выбросоопасности по скорости газовыделения g_н и выходу бурового штыба S из шпуров (для северных и восточных районов) основан на поинтервальном (через 1 м) замере этих величин при бурении шпуров, длиной 5,5—6,5 м через каждые 4—5 м подвигания забоя подготовительной выработки.

Показатель опасности зоны вычисляют по формуле

При зона считается опасной, при - неопасной. Учитывают полученный при бурении двух контрольных шпуров, пробуренных из одного положения забоя выработки.

При появлении признаков, указывающих на выход забоя из опасной зоны, для обоснования отмены специальных противовыбросных мероприятий возобновляют замеры R₁на участке протяженностью 20 м через 4—5 м подвигания.

В опасных зонах должны применяться специальные способы предотвращения горных ударов и внезапных выбросов угля и газа. Классификация мер безопасного ведения работ на удароопасных пластах представлена на рис. 2.3, на выбросоопасных — на рис. 2.4.

Во всех случаях применения способов предотвращения выбросов угля и газа и горных ударов должен осуществляться контроль за эффективностью применения этих способов. На удароопасных пластах в качестве методов контроля эффективности способов предотвращения горных ударов применяются те же методы, что и для прогноза степени удароопасности отдельных участков пласта. На выбросоопасных пластах шахт северных и восточных районов России эффективность противовыбросных мероприятий оценивается по показателю текущего прогноза R₁.

В Донецком бассейне контроль за эффективностью применения способов предотвращения внезапных выбросов угля и газа устанавливают по динамике газовыделения (в подготовительных и очистных выработках) или сейсмоакустическим методом (в очистных выработках).

Рисунок 2.4 - Классификация мер безопасного ведения горных работ на выбросоопасных пластах

Под динамикой газовыделения понимается изменение начальной скорости газовыделения g_н из шпуров, измеряемой через каждые 0,5 м при оставлении газовой камеры, длиной 0,2 м. Глубина шпуров не регламентируется, бурение прекращается в интервале, где зафиксировано снижение скорости газовыделения не менее чем на 15 % (при g_н1 л/мин). Способ предотвращения выбросов считается эффективным, если после его применения величина зоны разгрузки (до падения g_н) превышает ширину вынимаемой полосы угля за цикл не менее чем на 1 м. Если установлено, что выполненный способ неэффективен, дальнейшее ведение работ в забое возможно после повторного выполнения способов предотвращения выбросов, изменения их параметров, пересмотра способов и т. п.

Параметры текущего прогноза

Для получения исходных данных для текущего прогноза проводят разведочные наблюдения. В очистных выработках эти наблюдения включают измерения начальной скорости газовыделения из шпуров (q_n) глубиной 1,5; 2,5; 3,5м, коэффициента крепости угля (f) и общей мощности пласта (m) не менее чем в пяти пунктах, расположенных равномерно по всей длине лавы, в двух циклах подвигания забоя.

На основании обработки результатов разведочных наблюдений будут получены исходные данные для текущего прогноза: максимальная величина начальной скорости газовыделения q_n (max), среднеарифметическое значение крепости угля f_ср, изменчивость крепости угля U^◦_f, изменчивость мощности пласта U_m. Если вычисленные значения q_n (max), U_f, U_m, f_ср соответствуют стандартным невыбросоопасным значениям, т.е. q_n (max) ≤ 5 л/мин; U_f ≤ 20%; U_m ≤ 10%; f_ср ≥ 0,8 усл.ед., то очистной забой на участке разведочных наблюдений подвигается вне опасной зоны. В данном случае в забое вводится текущий прогноз.

В соответствии с пунктом 6.3.1. на стр.26 СОУ 10.1.00174088.011.2005 «Правил ведения горных работ на пластах склонных к газодинамическим явлениям» установлены следующие параметры определения текущим прогнозом опасных зон:

- длина шпура для определения начальной скорости газовыделения 3,5м;

- диаметр шпура 42мм;

- длина измерительной камеры 0,5м.

Измерение начальной скорости газовыделения производится по мере бурения шпура на интервалах 1,5; 2,5 и 3,5м.

Для ведения текущего прогноза выбросоопасности по очистному забою лавы шпуры бурят через каждые 10м.

Выемка угля в верхней и нижней нишах осуществляется отбойными молотками с ведением текущего прогноза выбросоопасности пласта по начальной скорости газовыделения из шпуров. Бурение шпуров в нишах производится через 2,0м подвигания забоя. В опасных зонах, установленных прогнозом, проведение соответствующей ниши осуществлять после выполнения гидрорыхления пласта с контролем его эффективности, либо (при невозможности применения гидрорыхления или его неэффективности) проведение ниши осуществлять буровзрывным способом в режиме СВ.

4 северная лава пл.h₁₀^в отрабатывается в выбросоопасной зоне. Шпуры для ведения текущего прогноза бурятся на расстоянии 0,5м от обоих кутков верхней и нижней ниши.

Бурение шпуров осуществляется ручным электросверлом СЭР-19 с набором штанг. Измерение начальной скорости газовыделения производится прибором ПГ-2МА, герметизация скважины перед производством замеров выполняется газозатвором ЗГ-1. Крепость угля измеряется крепостемером ПК-1 в шпурах глубиной 2,0м. Бурение шпуров производится в направлении от конвейерного к вентиляционному ходку, начиная с кутка нижней ниши. Производство замеров начальной скорости газовыделения производится не позднее, чем через 2 минуты после остановки электросверла.

Зону относят к опасной, если хотя бы в одном из интервалов шпура измеренная начальная скорость газовыделения q_н в литрах за минуту равна или больше критической q_н^к, которая в зависимости от выхода летучих веществ (V^daf=10,5%), в условиях отработки 4 северной лавы пл. принимается равной 5,0 л/мин.

Если на угрожаемом или опасном по внезапным выбросам угля и газа пласте прогнозом установлена опасная зона, с участием МакНИИ производится её экспертная оценка.

При выявлении текущим прогнозом опасной по ГДЯ зоны горный мастер службы прогноза запрещает ведение работ по выемке угля в забое выработки с записью в наряд-путевку горного мастера участка и сообщает об этом диспетчеру шахты и руководителю службы прогноза. Главный инженер отдает письменное распоряжение об остановке забоя выработки и возобновлении работ после применения способа предотвращения ГДЯ с контролем его эффективности и выполнения мероприятий по обеспечению безопасности работающих.

Размер опасной зоны в лаве ограничен по простиранию соседними шпурами, в которых измеренная скорость газовыделения менее q_н.

При переходе опасной зоны для предотвращения ГДЯ применяется нагнетание воды в пласт в режиме гидрорыхления с контролем эффективности. В случае невозможности выполнения нагнетания воды в пласт производятся взрывные работы в режиме сотрясательного взрывания (в соотв.ЕПБ).

Внезапному выбросу угля и газа в лаве могут предшествовать предупредительные признаки: выдавливание, высыпание угля из забоя, отскакивание от забоя кусочков угля, резкое увеличение газовыделения, шелушение забоя, уменьшение крепости угля, зажатие бурового инструмента, выброс штыба при бурении.

Инструменты и приборы для производства текущего прогноза должны находиться в исправном состоянии. Госповерка приборов должна выполняться не реже 1 раза в 6 месяцев, ПК-1 – 1 раз в год.

Отстающие забои конвейерного и вентиляционного ходков проводить отбойными молотками или буровзрывным способом в режиме, установленном для сверхкатегорийных по газу шахт, вслед за лавой (подрывка пород) с отставанием от очистного забоя на величину не более 8,0м;

Рисунок 2.2 – Классификация методов прогноза удароопасности

Рисунок 2.3 – Классификация мер безопасного ведения горных работ на удароопасных пластах

Во всех случаях применения способов предотвращения горных ударов должен осуществляться контроль за эффективностью применения этих способов. На удароопасных пластах в качестве методов контроля эффективности способов предотвращения горных ударов применяются те же методы, что и для прогноза степени удароопасности отдельных участков пласта.

Таблица 2.6 – Величины допустимого опережения при ведении очистных работ (по простиранию) для предотвращения динамических явлений

Параметры и , используемые в схемах рис 2.5 – 2.7, определяются по формулам

; ; ,

где и определяются по монограмме (рис. 2.9).

Величины допустимых опережений линией очистного забоя защитного пласта горных работ на склонном к динамическим явлениям пласте (см. рис. 2.7) приведены в табл. 2.6.

Библиографический список.

1. Зыков В.С., Абрамов И. Л. Динамические явления в угольных шахтах и их классификация // Маркшейдерия и недропользование, 2012. - № 4, с. 56 - 60.

2.Безопасное ведение горных работ на пластах, склонных к газодинамическим явлениям. ДНАОП 1.1.30-1.ХХ.04(первая редакция). Минтопэнерго Украины. — Киев, 2004.

3. Зыков В.С. Внезапные выбросы угля и газа и другие газодинамические явления в шахтах. – Кемерово: НТЦ «Восточный», 2010. – 333 с.

4. Зыков В.С., Абрамов И.Л., Торгунаков Д.В. Статистика динамических явлений в шахтах и уточнение их классификации// Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельный выпуск № 6, 2013. – С. 297-319.

5.Артамонов В.Н. Принципы поэтапного гидровоздействия на угольный пласт и эффективность его применения в шахтах // Известия Донецкого горного института, 1997. — №2(6). — С. 73-79.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ДНР

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ГОРНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

учебной дисциплины базовой части дисциплин

Дата: 2018-11-18, просмотров: 456.

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒