Практичне заняття № 1 Визначення параметрів технології розробки викидонебезпечних вугільних пластів

Кількість годин – 2

1. Ціль практичної роботи: навчити студента визначати параметри технології розробки викидонебезпечних вугільних пластів з деталізацією складових параметрів формул.

2. Форма проведення практичних занять: розрахункові вправи.

3. Методичні рекомендації до виконання практичної роботи.

Динамічним явищем у вугільній шахті називається раптовий, що відбувається з великою швидкістю рух вугілля, порід, газів або рідин поблизу гірничих виробок, що супроводжується значним силовим ефектом. При цьому в кінетичну енергію переходить енергія пружних деформацій середовища та енергія стисненого газу.

Найнебезпечніші динамічні явища - гірські удари і раптові викиди вугілля, породи і газу - відбуваються на багатьох вугільних родовищах СНД і за рубежем.

Гірський удар – динамічне явище, що виникає внаслідок миттєвого перетворення потенційної енергії, накопиченої в масиві гірських порід, у кінетичну, що супроводжується видавлюванням або виносом вугілля (іноді разом з породою) у гірничі виробки і різким сильним звуком.

Раптовий викид вугілля і газу – складне газодинамічне явище, що представляє собою швидко протікаюче руйнування привибійної частини газоносного вугільного масиву під впливом гірського тиску, тиску газу, а на крутих пластах і власної ваги вугілля, що супроводжується викидом вугілля в гірничу виробку і підвищеним газовиділенням, що перевищує звичайне.

До газодинамічних явищ також відносять раптові видавлювання вугілля з підвищеним газовиділенням, раптові обвалення (висипання) вугілля з підвищеним газовиділенням, викиди вугілля і газу при підривних роботах, викиди породи (піщаників) і газу при підривних роботах.

Основні відмітні ознаки газодинамічних явищ:

а) при раптових викидах вугілля й газу:

1. викид вугілля від вибою на відстань, що перевищує довжину можливого розміщення вугілля під кутом природного укосу;

2. підвищене газовиділення у виробку у порівнянні зі звичайним;

3. утворення у вугільному масиві характерної порожнини;

б) при раптових видавлюваннях вугілля з підвищеним газовиділенням:

1. зсув вугілля у виробіток на порівняно невелику відстань;

2. утворення у вугільному масиві порожнини, заповненої вугіллям, глибина якого менше її довжини;

3. наявність у багатьох випадках щілини між покрівлею і пластом вугілля, частково заповненою тонким вугільним пилом, тріщин у віджатому масиві вугілля;

4. підвищене виділення газу у виробку;

в) при раптових обваленнях (висипаннях) вугілля з підвищеним газовиділенням:

1) утворення у вугільному масиві порожнини, вісь якої звичайно орієнтована по повстанню пласта, а її максимальна ширина перебуває у усті порожнини;

2) розташування вугілля, що обрушилося, під кутом природного укосу;

3) підвищене газовиділення у виробку;

г) при викидах вугілля і газу під час підривних робіт – ті ж ознаки, що й у раптових викидів вугілля й газу;

д) при викидах породи і газу під час підривних робіт:

1. руйнування породи за межами проектного перетину виробітку;

2. утворення в масиві порожнини, оконтуреної породою, що розшарувалася на тонкі лускоподібні пластинки;

3. викид породи від вибою і дроблення значної частини її до розмірів грубозернистого піску;

4) підвищене газовиділення у виробку.

Комплекс заходів для ефективної і безпечної розробки пластів, схильних до динамічних явищ.

У комплекс заходів для ефективної й безпечної розробки пластів, схильних до динамічних явищ, входять:

• прогноз ударо- і викидонебезпечності вугільних пластів;

• випереджальна розробка захисних пластів;

• технологічні заходи, що знижують небезпеку виникнення динамічних явищ;

• способи запобігання динамічних явищ і контроль за ефективністю їх застосування;

• заходи щодо забезпечення безпеки робітників у випадку виникнення динамічного явища.

Випереджальне відпрацьовування захисних пластів.

Відпрацьовування захисних пластів є однієї з основних мір запобігання динамічних явищ. Механізм захисної дії для запобігання гірських ударів полягає в зниженні гірського тиску. Запобігання раптових викидів вугілля і газу досягається за рахунок зниження гірського і газового тиску, збільшення газопроникності шляхом розвантаження і дегазації над- і підроблених пластів вугілля і порід.

Захисним вважається пласт, першочергове відпрацьовування якого забезпечує безпеку відносно динамічних явищ при веденні гірничих робіт на сусідніх, схильних до динамічних явищ пластах. Для найбільш сприятливого керування гірським і газовим тиском при виїмці вугільних пластів застосовується певний порядок їх відпрацьовування в межах шахтного поля.

Всі пласти підрозділяються на окремі групи, у межах яких відстань між пластами по нормалі не перевищує границь їх захисної дії. У кожній групі виділяється захисний пласт (як правило, безпечний або найменш небезпечний по динамічних явищах).

Пласти у свиті можуть розроблятися в спадному; висхідному і змішаному порядку.

Схеми до визначення розмірів захищеної зони вхрест простягання для пластів, небезпечних по гірських ударах і викидам вугілля і газу, представлені на рис. 1.

Схеми до визначення розмірів захищеної зони на ударонебезпечних пластах на розрізі по простяганню представлені на рис. 2, на викидонебезпечних пластах – на рис. 3.

Кути захисту і кути тиску стосовно до умов рис. 1 представлені в табл. 1.

Розміри захищеної зони в покрівлі S₁ і в підошві S₂ (див. рис. 1) визначаються по формулах:

, (1)

де , визначаються з табл. 2; – коефіцієнт, що враховує потужність захисного пласта: при , ; при ; – потужність захисного пласту; – критичне значення потужності захисного пласта, обумовлене по номограмі рис. 4; – коефіцієнт, що враховує процентний вміст піщаників у породах міжпласття; при ; при .

Рис. 1. Схеми до визначення розмірів захищеної зони в перетині, перпендикулярному до напрямку очисних робіт:

а – ширина виробки задовольняє умові ; б – те ж, за умови ; 1 – пласт, схильний до викидів вугілля і газу; 2 – захисний пласт; 3 – частина зони, захищеної від викидів, у якій можуть відбуватися гірські удари, раптові висипання вугілля та інші динамічні явища негазового типу; 4 – ділянка, не захищена від викидів.

Рис. 2. Схема до визначення розмірів захищеної зони на ударонебезпечних пластах (розріз по простяганню):

– мінімальні припустимі випередження відповідно на підробленому і надробленому пластах; – максимальні припустимі випередження, відповідно на підробленому і надробленому пластах; 1 – небезпечний пласт, схильний до викидів вугілля і газу; 2 – захисний пласт.

Таблиця 1