4. Методы прогноза и способы предотвращения выбросоопасности

Для безопасной разработки выбросоопасных и угрожаемых угольных пластов предусматривают следующие меры:

а) прогноз выбросоопасности;

б) опережающую разработку защитных пластов;

в) систему разработки и технологию в очистных и подготовительных забоях, снижающих вероятность возникновения внезапных выбросов угля и газа;

г) способы предотвращения внезапных выбросов угля и газа и контроль их эффективности;

д) мероприятия по обеспечению безопасности работающих.

Разработку выбросоопасных угольных пластов необходимо осуществлять в соответствии с «Технологическими схемами разработки пластов, опасных по внезапным выбросам угля и газа».

Прогноз выбросоопасности пластов должны применять в порядке, предусмотренном разделом 2 ”Инструкции по безопасному ведению горных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля, породы и газа”.

Вскрытие пластов, а также очистные и подготовительные работы в пределах защищенных зон производят без применения прогноза выбросоопасности и способов предотвращения внезапных выбросов угля, породы и газа, а взрывные работы ведут в режиме, предусмотренном для сверхкатегорийных по газу шахт.

Незащищенные выбросоопасные угольные шахтопласты должны отрабатываться с применением прогноза и способов предотвращения внезапных выбросов.

Региональные способы предназначены для заблаговременной обработки угольного массива впереди очистных и подготовительных забоев.

К региональным способам относятся: опережающая отработка защитных пластов, дегазация угольных пластов, увлажнение угольных пластов.

Перечень пластов (участков), где должны применяться региональные способы предотвращения внезапных выбросов, определяет МакНИИ на стадии составления проектов строительства шахт (горизонтов), а на действующих шахтах – ежегодно при подготовке годовых программ горных работ.

Локальные способы предназначены для приведения призабойной части угольного массива в невыбросоопасное состояние, их осуществляют со стороны очистных или подготовительных забоев.

К локальным способам относятся: низконапорное увлажнение угольного пласта, гидрорыхление, гидроотжим пласта, бурение опережающих скважин, гидровымывание опережающих полостей, образование разгрузочных пазов и щелей, торпедирование угольного массива. Во всех случаях применения региональных и локальных способов предотвращения внезапных выбросов угля и газа необходимо осуществлять контроль их эффективности.

При разработке незащищенных выбросоопасных угольных шахтопластов должны применяться следующие мероприятия по обеспечению безопасности работающих: производство взрывных работ в режиме сотрясательного взрывания; схемы вентиляции, обеспечивающие устойчивое проветривание забоев с подсвежением исходящей из очистного забоя струи воздуха; регламентацию последовательности выполнения технологических процессов и способов предотвращения внезапных выбросов угля и газа при работе в опасных зонах; организацию телеметрического контроля за содержанием метана в очистных и подготовительных забоях, в том числе при сотрясательном взрывании в угольных и смешанных забоях; устройство индивидуального и групповых отводов сжатого воздуха, переносных спасательных пунктов; телефонную связь; дистанционное управление машинами и механизмами.

Для особо выбросоопасных шахтопластов и участков технический директор производственного объединения по согласованию с МакНИИ определяет комплекс мер, а также дополнительные мероприятия (устанавливается скорость подвигания очистных и подготовительных забоев, технологические перерывы между технологическими процессами, максимальная глубина ниш и др.). Контроль продолжительности технологического перерыва между производственными процессами при струговой выемке угля обеспечивается аппаратурой АКМ с телеметрической регистрацией.

Прогноз выбросоопасности угольных пластов производят на следующих этапах освоения месторождения (шахтного поля):

• при ведении геологоразведочных работ;

• при вскрытии пластов;

• при проведении подготовительных выработок и ведении очистных работ.

Для прогноза выбросоопасности угольных пластов и пород, контроля за эффективностью применяемых способов борьбы с выбросами должны применяться приборы, приспособления и устройства заводского изготовления, соответствующие требованиям ГОСТов (ОСТов) и ТУ.

Прогноз выбросоопасности пластов при ведении геологоразведочных работ в Донецком бассейне производят геологоразведочные организации в соответствии с «Временным руководством по прогнозу выбросоопасности угольных пластов Донецкого бассейна при геологоразведочных работах» и «Временным руководством по прогнозу выбросоопасности угольных пластов и вмещающих пород по данным геофизических исследований геологоразведочных скважин в Донецком бассейне».

Перед вскрытием квершлагами и другими полевыми выработками выбросоопасных или угрожаемых шахтопластов должен осуществляться прогноз их выбросоопасности в месте вскрытия. Результаты прогноза оформляют актом.

При подходе вскрывающей полевой выработки к пласту, начиная с 10м по нормали, из забоя выработки на пласт производят бурение разведочных скважин глубиной не менее 5м для уточнения положения, угла падения и мощности пласта.

Схему расположения скважин (не менее двух), их глубину и периодичность бурения определяют главный инженер и геолог шахты из расчета, что разведанная толща между пластом и выработкой составляет не менее 5м. Фактическое положение скважин должно быть нанесено на рабочий эскиз выработки с привязкой к маркшейдерскому знаку. Контроль за положением забоя относительно пласта по данным разведочного бурения осуществляется под руководством геолога.

При подходе забоя вскрывающей выработки на расстояние не менее 3м (по нормали) к угольному пласту бурят контрольные скважины (шпуры) для установления показателей, используемых при прогнозе выбросоопасности пласта в месте вскрытия. Отбор проб угля с разделением их по угольным пачкам производят колонковой трубой или с помощью кернонаборника. Скважины для отбора проб угля должны пересекать пласт в пределах проектного сечения выработки. Пробы отбирают с каждого метрового интервала скважин по всей мощности пласта.

При вскрытии пологих пластов мощностью более 2 м отбор проб производят на участке до входа выработки в пласт на полное сечение. Дальнейшее пересечение пласта осуществляется с прогнозом выбросоопасности.

Пересечение пологого угольного пласта при прогнозе «неопасно» и отсутствии выброса при его вскрытии может осуществляться с применением текущего прогноза выбросоопасности.

На шахтах Донецкого бассейна шахтопласты ниже глубины, указанной в табл. 5.1, подвергают периодическому обследованию методом локального прогноза.

Оценку выбросоопасности угольных пластов производят по номограмме (рис. 5.1), в зависимости от значений действующих сил (Р_а) и устойчивости угольных пластов (М_n).

При положении точки с координатами P_a иM_nна номограмме ниже кривой шахтопласт разрабатывают с локальным прогнозом.

При положении этой точки выше кривой шахтопласт разрабатывают с текущим прогнозом выбросоопасности.

P_а

						160
						150
						140
						130
						120
						110
						100
						90
						80
						70
						60
						50
						40
						30
						20
						10

-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6M_n

Рисунок 5.1 ─ Номограмма для оценки выбросоопасности уголь-

ных пластов Донбасса

Показатели P_a и M_n вычисляют по следующим формулам:

P_a = P_r+0,1·H; (5.1)

Mn = -_M; (5.2)

M = q₀- b; (5.3)

q₀ = ·q-; (5.4)

B = m+·(₁+_1·n), (5.5)

где Н - глубина расположения обследуемой выработки, м;

Р_r -давление газа в угольном пласте, кгс/см²;

М, -соответственно, единичное и среднеарифметическое зна-

чение устойчивости пласта;

_м -среднеквадратическое отклонение, характеризующее неодно-

родность пласта (принимают в зависимости от М по табл. 5.2)

q₀ -обобщенный показатель прочности пласта с учетом его нару-

шенности;

В - обобщенный показатель структуры пласта с учетом его мощно-

сти;

q - приведенная прочность пласта;

m-мощность пласта, м;

n -число угольных пачек, слагающих пласт;

, ,,₁,₁ - эмпирические коэффициенты, значения которых

приведены в табл. 5.3.

где q₁, q₂…q_c – прочность угольных пачек в забое выработки;

m₁, m₂…m_c–мощность угольных пачек, м.

Таблица 5.2

М	0,5	0,51-1,0	1,01- 1,5	1,51- 2,0	2,01-2,5	2,51-3,0	3,01-3,5	3,51-4,0	4,01-4,5	4,51-5,0	5,01-5,5	5,5
м	1,50	1,38	1,25	1,13	1,00	0,83	0,75	0,63	0,50	0,37	0,25	0,15

Таблица 5.3

Значение коэффициентов
			1	1	
0,17	6,90	0,35	0,25	1,40	10,00

Обследование локальным прогнозом в полном объеме состоит из 10 циклозамеров критериев локального прогноза, замеряемых через каждые 2–3 м подвигания забоя (20÷30 м подвигания выработки).

В дальнейшем периодичность обследования устанавливают в зависимости от критической глубины (Н_кр), на которой возможно появление выбросов угля и газа:

при (Н_кр– Н)100 м – через 30 м подвигания;

при 100(Н_кр– Н)200м – через 100 м подвигания;

при (Н_кр– Н)200 м - через 300 м подвигания.

Критическая глубина Н_кропределяется по формуле:

Н_кр= Н+·(Р_ab-Р_Аa), (5.6)

гдеР_ab - значение Р_a по номограмме в точке пересечения перпендику-

ляра, восстановленного из абсциссы со значением М_n для

данного места обследования, с кривой;

 - эмпирический коэффициент, определяемый по табл. 5.3.

Между обследованиями в полном объеме через каждые 10 м подвигания забоя в пунктах ведения локального прогноза проводят контрольные определения показателей изменения мощности пласта К_mи прочности пласта Кqпо формулам:

(5.7)

(5.8)

гдеm_cp,q_cp–соответственно значения средней мощности и приве-

денной прочности пласта при последнем обследовании

в полном объеме;

m_киq_к– соответственно значения мощности и приведенной проч-

ности пласта при контрольных определениях.

При значениях К_m15% и К_q15% проводят внеочередное обследование в полном объеме.

Текущий прогноз выбросоопасности предназначен для установления опасных зон при проведении подготовительных выработок и ведении очистных работ. На шахтах Донецкого бассейна применяются два метода текущего прогноза выбросоопасности: по сейсмоакустической активности и по начальной скорости газовыделения из шпуров.