Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Проходка шахтных стволов в условиях выбросоопасных пластов

..pdf

Скачиваний:

Добавлен:

23.10.2023

Размер:

8.17 Mб

Скачать

☆

1 / 171 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 > Следующая >>>

УДК 622.25 + 622.22.031.52 : 622.831.322

Проходка шахтных стволов в условиях выбросоопасных пластов. «Недра», 1973. 168 с. Авт.: Е. С. РО ЗАНЦЕВ, А. Н. УМРИХИН, В. Ф. КАРМАНОВ, В. И. НИКОЛИН, Л. П. ПЕТРОВ, Л. Н. КАРАГОДИН .

В книге обобщен опыт проведения стволов в слож ных условиях выбросоопасных пластов угля и пород. Рассмотрены вопросы выбора схемы вскрытия свиты пластов, последовательность проведения капитальных горных выработок. Впервые дан метод выбора рацио нального места заложения стволов на разрезе вкрест простирания шахтного поля с учетом фактора выбросоопасностн. Рассмотрены мероприятия по безопасному приближению ствола к выбросоопасному пласту, схемы проветривания проходимых и углубляемых стволов.

Книга предназначена для производственников, ра ботников научно-исследовательских институтов и про ектных организации, занимающихся вопросами безопас ной разработки пластов, опасных по внезапным выбро сам угля, породы h газа.

Таблиц 37, иллюстрации 54, список литературы — 78 назв.

0373—277	368—73
П 043(01)—73	368—73	© и з д а т е л ь с т в о . . Н Е Д Р А " . 1 9 7 3

ВВЕДЕНИЕ

П р а к т и к а разработки выбросоопасных пластов в различных

месторождениях	показывает, что наибольшую опасность				представ
л я ю т собой внезапные выбросы		угля и газа	при	вскрытии	пластов.
Вопрос борьбы	с внезапными	выбросами	при	вскрытии	пластов

к в е р ш л а г а м и детально исследовался в течение нескольких лет и

получены практические	рекомендации,	позволяющие	успешно
п р е д у п р е ж д а т ь выбросы.	П р и вскрытии	пластов вертикальными

стволами подобные рекомендации до последнего времени отсут ствовали.

Вопрос создания безопасных условий при проведении верти кальных стволов, пересекающих пласты, склонные к внезапным


выбросам угля и газа,			возник	еще в	н а ч а л е		50-х	годов [1—7].
О д н а к о если д л я		сравнительно		небольших глубин				было	в о з м о ж
ным	проведение	аналогии с к в е р ш л а г а м и				по	схемам и		парамет
р а м	способов борьбы с		выбросами, то		в	настоящее		время	возрос

ш а я степень выбросоопасности пластов требует подхода к этому

вопросу у ж е	с учетом особенностей состояния массива				в	окрест
ности з а б о я	ствола. З а	1955—1970	гг. на	шахтах Донбасса^ Куз
басса и Норильска при проходке стволов				произошло	10	внезап
ных выбросов угля и газа .						j
Учитывая	увеличение	средней	глубины	шахт основных		уголь

ных месторождений и рост газообильности шахт с возрастанием

глубины горных работ,			следует о ж и д а т ь увеличения		числа		вскры
тий	пластов	в опасных	по	выбросам условиях. Так,	у ж е	в	настоя
щее	время	в основных	угольных бассейнах страны б о л ь ш а я часть
угля	добывается из шахт,			сверхкатегорных по газу		(табл. 1).

Анализ схем вскрытия шахт Кузбасса показывает, что углубка только действующих главных стволов д о л ж н а д а т ь в будущем более 300 случаев вскрытия пластов стволами на глубине н и ж е


критической по внезапным выбросам угля и газа .
Общей особенностью внезапных выбросов угля				и газа	в	ство
л а х является		значительное	количество выделяющегося		газа		и
сильный динамический эффект при прохождении				газо-воздушной
волны . Н а п р и м е р , при углубке ствола на шахте «Центральная»							в
Кузбассе	(1962	г.) при выбросе выделилось около		50 000	м 3	мета
на. П р и	этом	углубляемый	ствол я в л я л с я воздухоподающим			д л я

Т а б л и ц а

Средняя

Удельный вес шахт

(%)

по нх

категорийности

БасссЛіі

глубина

пега-

сверхка-

разра

кате

I I

кате

I I I

кате

ботки,

зовые

гории

тегорііііные

464

18,2

13,8

7,9

7,6

52,5

219

—

11,4

23,8

10,8

54,0

428

• —

18,6

30,3

—

51,1

322

— •

—

8,1

12,4

79,5

289

—

51,3

22,3

—

26,4

465

49,2

31,4

— •

6,3

13,1

д е й с т в у ю щ е го горизонта

ш а х т ы

и с о д е р ж а н и е

метана во

входя

щей на горизонт струе воздуха

поднялось

до

4%.

П р и выбросе

угля

газа

скиповом

стволе

на

шахте

«Пет

р о в с к а я - Г л у б о к а я »

(1966

г.)

при пересечении

пласта

С м о л я н и н о -

вского мощностью

1,05

н а б л ю д а л с я

сильный

воздушный

толчок.

В результате выброса

нулевая

п л о щ а д к а

ствола,

полок

д л я

ар -

мировки ствола

перемычка

насосную

к а м е р у

были

д е ф о р м и

рованы, угольная пыль в виде облака выброшена из ствола на вы

соту

более

м.

Н а

полиметаллическом руднике

«Комсомольский»

Н о р и л ь с к е

произошел

внезапный

выброс

угля

и газа. Б ы л о выброшено

около

450

угля

200 000

м 3 метана.

Выброшенный

уголь

заполнил

ствол

диаметром 6 м на высоту

11,7

м. П ы л ь

мелкие

фракции

угля распространились на высоту 68 м. После уборки

выброшен

ной

массы

за

контуром

ствола

были

о б н а р у ж е н ы

пустоты

на

глубину

8—10

м почти

по всем направлениям

от

ствола.

Вскрытие пластов, склонных к внезапным выбросам

угля

га

за,

особенности крутых, приводит к длительным

остановкам

з а б о я

ствола на выполнение операций, связанных

определением

степени выбросоопасности и применением специальных

п р о ф и л а к

тических мер. Опыт показывает,

что

на

о б н а ж е н и е

пересечение

выбросоопасных

пластов затрачивается

от

300

до

1225

(без

учета

времени

бурения

разведочных

с к в а ж и н

поверхности

д о

нижней проектной отметки с т в о л а ) .

последнее

в р е м я

появились п р е д л о ж е н и я об изменении

по

р я д к а

прогнозирования

выбросоопасности

пластов

местах

их

вскрытия . П р е д л а г а е т с я

все п л а с т ы

в с к р ы в а т ь

к а к

неопасные, а

по

происшедшим выбросам судить о степени выбросоопасности

пла

стов при дальнейшей их разработке . О д н а к о в настоящее

время

степень изученности вопросов

прогнозирования

у ж е

позволяет

изменить

порядок отнесения

пластов

(или

участков

пластов)

опасным

по

внезапным

выбросам

угля и

газа . С

другой

стороны,

известно, что на выбросоопасных п л а с т а х могут быть участки опасные и неопасные. Это значит, что предлагаемый порядок вск

рытия	т а к ж е не гарантирует правильного прогноза выбросоопас
ности	всего пласта .

	Д л я	условий проведения вертикальных				стволов эти				п р е д л о ж е
ния не могут быть приняты из-за опасности поступления											выбро
шенного		газа	во входящую струю воздуха действующей								ш а х т ы
(при углубке			воздухоподающих	стволов)		и	значительных				з а т р а т
на т а м п о н а ж			полостей выбросов цементным раствором.
	Эти з а т р а т ы иногда могут в несколько раз превышать										з а т р а -
^ты—на применение мероприятий. Так, например, стоимость											л и к в и
дации последствий внезапного выброса угля							и		газа	в	стволе
на	руднике		«Комсомольский»	в	Норильске			составила			более
11 тыс. руб., тогда как применение в этих условиях									каркасной кре
пи	потребовало бы дополнительных				з а т р а т	около			1,5 тыс. руб.
	Небольшое		число внезапных	выбросов		угля		и	газа	при прове

дении вертикальных стволов может быть объяснено д в у м я причи нами:

1) положительным влиянием гравитационных сил горных по род, препятствующих развитию внезапного выброса . Пр и отбойке породы или угля в стволе взрывными р а б о т а м и и в случае прово цирования выброса поднятые взрывом породы выполняют р о л ь

предохранительного щита, тормозящего развитие выброса;
2) наличием	большого сечения		ствола	(40—50	м 2 ) , з а б л а г о
временно р а з г р у ж а ю щ е г о		и дегазирующего		угольный		пласт, что.
аналогично первоочередной отработке защитного пласта .
Возрастание	глубины	горных	работ приводит		к	обострению
проблемы охраны выработок в связи с качественно					иными ф о р м а
ми, проявления	горного давления . П р и переходе с глубины р а з р а

ботки 600—700 м до 1100—1200 м капитальные вложения на 1 т

добычи в о з р а с т а ю т на 20—25% только	з а счет увеличения глуби
ны стволов и применения более дорогой	крепи.
Появившиеся при углубке шахт, помимо внезапных выбросов

угля и газа, выбросы породы еще более осложнили условия бе

зопасного ведения горных	работ. Н а ч и н а я	с 1962 г., число выбро
сов породы и их сила с развитием проходческих работ на			больших
глубинах увеличились (табл. 2) .
Эти выбросы происходили на ш а х т а х		« Щ е г л о в с к а я - Г л у б о к а я » ,
«Петровская - Глубокая»,	№ 4/21, № 1—5	«Кочегарка»,	« М а р и я -
Г л у б о к а я » , им. Артема . В	1964 г. выбросы	породы на ш а х т е № 2 9

в первом восточном воздухоподающем и втором з а п а д н о м венти ляционном стволах шахты «Петровская - Глубокая» произошли при проходке стволов или камер, расположенных в непосредственной


близости	от стволов. Со второй половины						1965 г. выбросы			поро
д ы в этих		ш а х т а х происходили у ж е				при	проведении		выработок
околоствольного			двора .
Опыт	показывает,			что основным		отличительным			признаком
выбросов	породы является х а р а к т е р					р а з р у ш е н и я		песчаника — это
наличие	тонких		листообразных		пластинок,		при отбросе,		и	выносе
р а з р у ш а ю щ и х с я			до состояния		песка. Все		выбросы породы . сопро
в о ж д а ю т с я		выделением		метана. О д н а к о при интенсивном						провет
ривании	и	небольшой		силе выброса		содержание		метана в		з а б о е

					Т а б л и ц а 2
	Чисто	выбросов породы	Количество	выброшенной	Средняя	сила выброса, тс
	Чисто	выбросов породы	породы, т		Средняя	сила выброса, тс
			породы, т
Гоод
	общее	в том числе	общее	п том числе	общее	в том числе
	общее	п стволах	общее	D стполах	общее	в стволах
		п стволах		D стполах		в стволах
1962	14	1	6 850		490
1963	9	1	3 980	600	440	600
1964	62	6	18 000	2960	290	480
1965	101	1	18 800	380	190	380
1966	189	5	83 400	9490	440	1900
1967	273	1	57 000	700	210	700
1968	241	6	36 633	7586	152	1294
1969	365		55 422		152
1970	334	1	66 492	2297	198	2297
1971	487		98 758		203


через 30 мни после взрывания может быть и не				зафиксировано .
В последние годы в нашей стране проведен ряд исследований,
направленных	на обеспечение безопасных		условий	проходки		ство
л о в , пересекающих пласты,		склонные к внезапным		выбросам		угля
и газа . Эти исследования		выполнялись	п р е ж д е всего		В о с т Н И И ,
В Н И И О М Ш С ,	М а к Н И И , К у з Н И И ш а х т о с т р о й . П о р е з у л ь т а т а м
исследований	получен ряд	рекомендаций,	подготовлены		«Времен

ное руководство по обеспечению безопасных условий труда при вскрытии пластов, склонных к внезапным выбросам угля и газа, вертикальными стволами» [75], «Альбом технологических схем на вскрытие и пересечение стволами пластов, опасных по внезапным

выбросам	угля	и газа» [76] и другие документы [77, 78].
Авторы	в ы р а ж а ю т		признательность	канд .	техн.	наук
Е. В. Петренко		за ценные	советы, д а н н ы е	при	рецензировании
книги.

Р А З Д ЕЛ I

СПОСОБЫ БОРЬБЫ С ВЫБРОСАМИ УГЛЯ И ГАЗА

ИУСЛОВИЯ П Р О Х О Д К И СТВОЛОВ, ПЕРЕСЕКАЮЩИХ

ВЫ Б Р О С О О П А С Н Ы Е ПЛАСТЫ

Г л а в а I

ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ФАКТОРОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ РАЦИОНАЛЬНЫЙ ПОРЯДОК ПРОХОДКИ СТВОЛОВ С УЧЕТОМ ВЫБРОСООПАСНОСТИ ПЛАСТОВ

§ 1. Особенности проходки стволов в условиях, опасных

по внезапным выбросам

Горнотехнические условия проведения вертикальных стволов по сравнению с горизонтальными в ы р а б о т к а м и имеют р я д отли чительных признаков, которые обусловливают особенности в ха рактере перераспределения н а п р я ж е н и й в горных породах, форми

ровании газофильтрационного р е ж и м а в них и					в конечном		счете
выбор		и применение способов борьбы с внезапными				выбросами
угля	и	газа .
К		особым	горнотехническим	условиям относятся:		значитель
ное	сечение		ствола (30—65 м 2 ) ,	направление	д в и ж е н и я		з а б о я

сверху вниз, повышенная обводненность, усиленное действие взры


вов	з а р я д о в	ВВ,		повышенные требовани-я к		качеству крепи, а так
ж е	условия,		связанные		с возможностью	з а г а з о в а н и я выработок
действующей			шахты .
	П р и выборе схем углубки стволов действующей ш а х т ы учиты
вается целый			ряд горнотехнических условий, предопределяющих
технико-экономическую эффективность той						или иной схемы углуб
ки	ствола.	П р и		углубке	стволов, пересекающих выбросоопасные

пласты, возможность з а г а з о в а н и я ствола и прилегающих к нему выработок действующего горизонта предопределяет применение •схем углубки с расположением подъемных машин только на по верхности шахт.

Н а	формирование горнотехнических					условий		проходки			или
углубки стволов		о к а з ы в а ю т влияние			много		факторов,		в том		числе
применяемый вариант вскрытия нового горизонта. Так, в											усло
виях	Кузбасса,	где	преимущественное			распространение				получи
л а схема вскрытия			новых горизонтов вертикальными						стволами и
э т а ж н ы м и к в е р ш л а г а м и ,				в о з м о ж н ы	следующие			варианты			вскры
тия:
I . Проходка		новых		стволов на	новой		промышленной				пло
щ а д к е ;
I I .	Проходка	одного		или нескольких		новых ' стволов				на	суще -

с т в у ю щ ей промышленной п л о щ а д к е с углубкой одного или не

скольких действующих стволов;
I I I .	Углубка	трех действующих		стволов.
I V . Углубка двух действующих стволов.
И з	вариантов	вскрытия	новых	горизонтов		с	использованием
действующей промышленной			площадки		наиболее		отвечающим	ус
л о в и я м	безопасности является вариант				I I . П р и	этом в период		уг-

л у б к и стволов необходимость применения профилактических ме


роприятий,	а	т а к ж е выбор		способов		борьбы с выбросами			дик
туется связью		углубляемого		ствола	с в ы р а б о т к а м и			действующего
горизонта	шахты .
П р и проходке			нового ствола на		существующей			промышленной
п л о щ а д к е	иногда		возникают	условия,		когда	ствол	и участки	его
пересечения с		опасными1 пластами			находятся		вблизи	действующих

выработок шахты . Чтобы и з б е ж а т ь остановок ствола на дополни тельное разведочное бурение, контрольное определение степени выбросоопасиости пласта и применение способов борьбы с выбро сами производят из выработок шахты . Причем заблаговременное применение способов борьбы с внезапными выбросами обеспечит более эффективное их применение. П р и м е р о м подобного исполь

зования выработок ш а х т ы может с л у ж и т ь		схема	дополнительной
разведки и	определения выбросоопасиости	пластов V I ,		V, I V
Внутренних	и пласта Проводник I V Внутреннего		на шахте	«Ног-

р а д с к а я » Прокопьевского месторождения Кузбасса при проходке клетевого ствола № 3 (рис. 1).

П р и применении вариантов вскрытия новых горизонтов углуб кой действующих стволов наиболее рациональной с позиций обес


печения		безопасности работ		при пересечении выбросоопасных
пластов		является	вариант с т р е м я стволами . В этом случае име
ется	возможность		освобождения одного из		стволов от всех функ
ций,	связанных с		эксплуатацией ш а х т ы и передачи ствола полно
стью под		углубку.	Сооружение	перемычек,	изолирующих ствол от

действующих выработок шахты, позволяет р а с с м а т р и в а т ь его в отношении выбора способов борьбы с выбросами к а к ствол, про ходимый с дневной!поверхности . П о подобной схеме был, напри

мер,	углублен	клетевой ствол			на	шахте им.. Ворошилова,				пересе
к а ю щ и й свиту крутых высокогазоносных пластов большой											м о щ
ности.
В а р и а н т вскрытия новых				горизонтов с углубкой двух					действую
щих стволов является наиболее выгодным не только с точки											зре
ния технико-экономической,, но и с позиций безопасности										ведения
работ в стволе и на действующем,						горизонте шахты . В этом				случае
д а ж е	любое повышенное		выделение				газа, не говоря у ж е		о	внезап
ном	выбросе	угля и г а з а т	влечет			за	собой	загазование	выработок
действующего		горизонта шахты .
Т а к и м образом, намечается					разделение			всех проходимых ство
л о в по группам в зависимости от назначения их проходки											(про
ходка вновь		или углубка)		Д л я		обоснования разделения				стволов

на группы, которые определяли бы выбор того или иного способа

борьбы с выбросами по их эффективности		и объем	применения
этих способов, необходимо более детальное		рассмотрение стволов
по их назначению с позиций возможности		з а г а з о в а н и я	действую
щих выработок	шахты .
a	g	А~Л

Рис. 1. Схема дополнительной разведки

пластов

и контрольного опреде

ления их

выбросоопасности из

выработок

шахты

«Ноградская»:

а — при пересечении

пласта

Внутреннего;

б — при пересечении

пластов

Проводник

I V

Внутреннего

I V

Внутренний

И з всего

комплекса

горнотехнических

факторов

д л я

а н а л и з а

могут быть отобраны д в а основных:

место

расположения

ствола

относительно

у ж е

существующих

горных

выработок

назначение

работ — проходка

ствола

вновь или

углубка . З а

критерий

оценки

условий проведения стволов принята степень опасности при воз

можном выбросе .угля и		газа в связи с з а г а з о в а н н е й выработок
шахты .
П о горнотехническим		условиям и степени опасности при воз -
никовении	выброса все	строящиеся стволы можно разделить н а
следующие	группы:

I — проходимые с поверхности при строительстве новых или реконструкции действующих шахт. При вскрытии и пересечении выбросоопасных пластов разведка, определение степени выбросо - опасности и способы предупреждения выбросов могут быть про

ведены только из з а б о я	ствола. Последствия возможного выброса,
например загазованпе,	скажутся только			в стволе	и п р и м ы к а ю щ е м
к устью районе поверхности. В этом			случае степень опасности			мо
ж е т быть повышенной	при	нахождении		вблизи	устья ствола	су
ществующих капитальных		установок	с	очагами	возможного	вос

пламенения метана. Сюда ж е относятся и стволы, проходимые с поверхности при реконструкции шахт, когда вблизи мест пересече ния их с пластами имеются действующие горные Выработки. По •степени опасности последствий внезапных выбросов эти стволы

аналогичны вновь проходимым стволам, но в	этом случае воз
м о ж н ы предварительная разведка степени	выбросоопасности

пласта и применение способов предупреждения выбросов из дей

ствующих выработок	шахт;
I I — углубляемые	вентиляционные с исходящей из шахты стру

ей воздуха. При возникновении выбросов в таких стволах степень

опасности повышается за счет возможного опрокидывания

струи

воздуха и загазования действующих выработок шахт.

Очевидно,

при

вскрытии

и пересечении

выбросоопасных

пластов

такими

стволами к

способам

борьбы с

выбросами д о л ж н ы

быть

предъяв

л е н ы повышенные

требования;

I I I — углубляемые

воздухоподающие;'

При возникновении

выб

росов

таких

стволах,

д а ж е

случае

выбросов

незначительной

интенсивности,

возникает

опасность

загазования

действующих вы

р а б о т о к шахты . К способам борьбы с выбросами

при

проведении

стволов

этой

группы

д о л ж н ы

предъявляться

наиболее

жесткие

требования .

Д л я

обоснования

отнесения

стволов

к какой-либо

из

этих

групп

необходимо

предварительно

произвести

оценку

возможно

сти опрокидывания струи воздуха как в стволе,

т а к

и в

прилегаю

щих

выработках .

П о

данным

В. В. Ходота [15],

И. В. Б о б р о в а

[16]

др., ра

бота по выносу угля при внезапном выбросе составляет

только

часть

энергии расширяющегося

газа. Основная

часть энергии

г а з а

в большей

степени

идет

на воздействие

на струю

воздуха,

посту

п а ю щ у ю в

выработку,

где произошел выброс. Этой части

энергии

иногда

может

быть достаточно д л я опрокидывания

струи

воздуха

и з а г а з о в а н и я

прилегающих выработок . В отечественной

литера

туре

известен

целый р я д случаев опрокидывания

струи

воздуха

п р и

внезапном

выбросе,

например,

на

шахте

«Ключи»

№

1—3

на Урале, когда выделившимся газом была опрокинута

струя

воздуха

по

стволу,

подающему

свежий воздух д л я

всей

действую

щ е й шахты . П о я в л е н и е метана в надшахтном здании привело к взрыву, после которого восстановление шахты было признано не целесообразным .

1 / 171 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ