5.2 Основы теории внезапных выбросов угля и газа

Внезапный выброс угля и газа представляет собой сложное газодинамическое явление, протекающее в несколько стадий:

• накопление и перераспределение потенциальной энергии упругих деформаций угольного пласта и вмещающих пород, переход угольного пласта в призабойной части в предельно напряженное состояние, повышение трещиноватости, понижение прочности угля и повышение количества свободного газа (подготовительная стадия);

• быстрое разрушение напряженной призабойной части пласта, сопровождающееся трещинообразованием, дроблением угля, интенсивной десорбцией метана, приводящей к увеличению энергии свободного газа;

• лавинно развивающееся разрушение угольного массива под действием горного и газового давления;

• вынос разрушенного угля в потоке расширяющегося газа;

• прекращение процесса разрушения угольного массива и постепенное уменьшение газовыделения.

Внезапному выбросу угля и газа могут предшествовать предупредительные признаки: выдавливание или высыпание угля из забоя; удары или трески различной силы и частоты в массиве; отскакивание кусочков угля и шелушение забоя; уменьшение прочности угля; резкое увеличение газовыделения в выработку; зажатие бурового инструмента, выброс штыба и газа при бурении шпуров (скважин).

5.3 Классификация шахтопластов по признаку выбросоопасности

Шахтопласты подразделяют на выбросоопасные и невыбросоопасные. В отдельных случаях выделяют особо выбросоопасные шахтопласты или участки.

К выбросоопасным относят пласты в пределах шахтного поля, на которых произошли внезапные выбросы угля, породы и газа, или выбросоопасность которых установлена текущим прогнозом. Для условий Донецкого бассейна, при выявлении на пласте опасной зоны, выбросоопасность пласта уточняется экспертной оценкой МакНИИ.

К угрожаемым относят пласты в пределах шахтного поля с глубин, указанных в табл. 5.1.

Комплексный показатель М рассчитывается:

при V^daf=9…29% по формуле: М=V^daf- 0,16·y

при V^dafболее 29% по формуле:М=[(4·V^daf-91)/(y+ 2,9)+24],

гдеV^daf – весовой выход летучих веществ при термическом разложе-

нии углей без доступа воздуха, %;

у – толщина пластического слоя угля при его термическом разло-

жении без доступа воздуха, мм (для углей, не склонных к спе-

канию у=0).

Шахтопласт относят к невыбросоопасным независимо от глубины разработки и природной газоносности, если комплексный показатель степени метаморфизма угля М27,7 или логарифм удельного электросопротивления антрацитовg3,3, а так же если для углей конкретной степени метаморфизма природная газоносность или глубина разработки менее значений, указанных в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Выход летучих веществ, Vdaf,%	Комплексный показатель степени метаморфизма угля, М, у.е.	Природная газоносность пласта, м3 на 1т. сухой беззольной массы	Глубина, с которой осуществляется прогноз, м
Более 29	26,3…27,7 24,5…26,2	8 и более 9 и более	400 380
9…29	23,7…27,6 17,6…23,6 13,5…17,5 9,0…13,4	9 и более 11 и более 12 и более 13 и более	380 320 270 230
Менее 9 (но логарифм удельного электросопротивления g3,3)	-	15 и более	150

При сбойке горными работами двух шахт, разрабатывающих один и тот же пласт различной степени выбросоопасности (один шахтопласт является выбросоопасным), шахту в целом относят к категории опасных по выбросам угля и газа.

При этажном способе подготовки шахтного поля шахтопласт считают выбросоопасным ниже отметки вентиляционного штрека того горизонта, на котором произошел первый выброс угля и газа, или выбросоопасность которого установлена прогнозом и экспертной оценкой. Если первый выброс или опасная зона имели место на отметке вентиляционного штрека, границу перевода шахтопласта в категорию выбросоопасных переносят на 100 м по восстанию.

При панельном или погоризонтном способах подготовки шахтопласт считают выбросоопасным с изогипсы, проходящей на расстоянии 100м по пласту выше отметки первого выброса угля и газа или опасной зоны, установленной прогнозом и экспертной оценкой.

К особо выбросоопасным относят шахтопласты или участки в зонах активных по выбросам тектонических нарушений, в зонах повышенного горного давления (ПГД), осложненных геологическими нарушениями при переходе створов с краевыми частями целиков или остановленных забоев, на пластах с незащищенной нижней частью этажа.

Перечень и порядок отработки особо выбросоопасных шахтопластов или участков, выбросоопасных, угрожаемых, защитных шахтопластов, выбросоопасных пород, переход створов, необходимость применения методов прогноза или способов предотвращения выбросов, а также места заложения рассечных печей (гезенков) на крутом падении, ежегодно, до утверждения планов развития горных работ, определяет комиссия под председательством технического директора производственного объединения (главного инженера комбината, треста) в составе представителей управления округа Госохрантруда, МакНИИ, бассейнового технологического института и утверждается совместным приказом производственного объединения и управления округа Госохрантруда.

При разработке мероприятий по безопасному ведению работ необходимо предусматривать максимальное использование региональных способов предотвращения выбросов.