книги из ГПНТБ / Проходка шахтных стволов в условиях выбросоопасных пластов

•ствола

убрали только до

отметки

подошвы

верхнего

слоя

сопря­

ж е н и я .

О с т а в ш а я с я часть

породы

с л у ж и л а

временной

крепью

•ствола.

Учитывая, что сопряжение расположено в верхней части слоя

выбросоопасного песчаника, рассечка южной ветви

сопряжения

рядке. Верхний слой

проходили

забоем малого

сечения с

после­

д у ю щ и м расширением

д о проектных

размеров .

Ш п у р ы д л я выемки породы располагались в центральной части

поперечного слоя

на

площади

7 м 2 при полном сечении

слоя

25 м 2 . Во время

взрывания з а р я д о в

скального

аммонита

№ 1 в

•обеих

стен сопряжения

р а з д е л ы в а л и

щ е л ь глубиной

1,5

м. О н а

была

использована д л я

опорных б а ш м а к о в , на

которых

возведены

•стены и свод верхнего слоя.

Д л я предупреждения

обрушения

породы в

наиболее

ответст­

примыкающий

к стволу,

а т а к ж е участок ствола в районе верхне­

го слоя были

сразу ж е з а к р е п л е н ы постоянной крепью.

После того

к а к длина

верхнего слоя достигла проектной, поро­

ду из ствола у б р а л и до

отметки подошвы нижнего слоя сопряже ­

ния и приступили к прохождению нижнего слоя.

Всего в н и ж н е м слое обеих ветвей сопряжения было произведе ­

но 18 взрываний . Взрывные работы не сопровождались выбросами

•опорные б а ш м а к и

з а х о д к а м и по 5 м.

Комплексный

способ применяли т а к ж е при рассечке северного

В тех случаях, когда в сечение сопряжения попадают

выбро­

соопасные угольные пласты, целесообразно для образования

гори­

зонтальных разгрузочных щелей использовать пласт.

При анализе экономической эффективности применения комп­

лексного способа борьбы с выбросами при рассечке

сопряжений в

выбросоопасных

породах были исследованы экономические

п о к а ­

затели сооружения 9

сопряжений в

5 стволах

шахт

«Петро-вская-

Глубокая» и «Октябрьский рудник».

Удорожание сметной стоимости

сооружения

сопряжений,

вы­

званное затратами на ликвидацию последствий выбросов, при

р а с ­

сечке сопряжений

без

применения

мероприятий на

1 м 3

с о п р я ж е ­

ния в свету

составляет

в среднем 110 руб.

При применении комплекса мероприятий по борьбе с выбросами

удорожание

сметной

стоимости сооружения

сопряжений

р а в н о

13,0—39,3 руб. на

1 м 3 сопряжения

в свету и

составляет

в

сред­

нем 29,6 руб.

§

4. Уточнение параметров

разгрузочной щели

Уточнение параметров горизонтальной разгрузочной щели сво ­

дится к определению

соотношения

м е ж д у шириной

щели

и

р а з м е ­

ном

штреке горизонта

1200 м в выбросоопасном

слое

песчаника

был

выполнен эксперимент, о б щ а я

методическая

схема

которого'

может быть разделена

на три этапа .

1 этап — выбор

экспериментального

забоя,

породы

которого-

были бы выбросоопасны, а производственные условия

позволили

установку бурового

оборудования .

2

этап — собственно

образование

(выбуривание)

щели.

3

этап — бурение

сетки контрольных

скважин

д л я определения'

мывкой

под

давлением .

Применялось колонковое сверло длиной:

2,05 м с обычными победитовыми коронками .

В процессе опытов пробурена 71 с к в а ж и н а . Чистое рабочее

вре­

мя бурения измерялось секундомером по'ходу подачи станка,

р а в ­

ного 367

м'м. Результаты

скорости,

вычисленные

по

3 — 4 ' х о д а м

в

определенном

интервале

скважин,

являлись

исходными данными-

д л я подсчета

средней скорости на

данном участке скважины,

т. е.

на данном метре.

Керновый материал, извлекаемый из скважин, измерялся и

о п и ­

сывался .

Д о

остановки

экспериментального

з а б о я

неоднократно п р о и с ­

ходили

выбросы

породы.

Форма разведочной сети скважин определялась характером по­

ставленной з а д а ч и — и с п ы т а т ь выбросоопасность

слоя песчаника

в

пределах

будущей сетки

контрольных

скважин

для

определения^

зоны разгрузки массива при проведении щели.

Б ы л и

пробурены

четыре керновые (разведочные)

скважины

№

1—4,

расположенные

по середине забоя . Осмотр кернового материала показал,

что на

расстоянии от забоя,

п р е в ы ш а ю щ е м 2,5—3,0 м, имеется зона высо­

кой степени опасности, так как число дисков в

1 м кернов, к а к

правило, превышало

30.

Необходимость

исключить

влияние

выработки

на

н а п р я ж е н ­

ность массива в месте проведения эксперимента определила

глуби­

ну щели L = 5 M. Ширина щели

(В = 2 м)

определялась

условиями

установки

станка,

которые д о л ж н ы

были

обеспечить бурение па­

р а л л е л ь н ы х с к в а ж и н .

При проведении

экспериментальных

работ

сплошность

щели

(без целиков м е ж д у с к в а ж и н а м и ) достигалась следующим

обра ­

зом:

а)

установкой

станка на поперечине,

что

позволило

его

пере­

мещать в одной плоскости;

б)

приспособлением дл я забуривания в форме

«девятки»;

в)

установкой

в к а ж д у ю предыдущую

скважину

н а п р а в л я ю щ е й

трубы длиной 4 м, диаметром 76 мм.

П е р в а я

с к в а ж и н а ( № 5) была

пробурена

28

августа

1970 г.,

последняя

с к в а ж и н а

щели (№ 3 1 ) — 5 ноября

1970 г. Пр и

этом

весь

цикл

бурения

можно разбить

на две стадии. П е р в а я

стадия

включает

интервал

времени от 28 августа по 23 сентября

1970 г.,

когда было пробурено 18 скважин

(№ 5—22). Вторая стадия — с

23 октября по 5 ноября 1970 г., когда были пробурены

остальные

9 с к в а ж и н

(№ 23—31).

Бурили, как правило, в одну смену, производительность в сме­

ну составляла 1—3

скважины . В к а ж д о й

из

двух

стадий

бурения

скважин

случались

перерывы

продолжительностью

до

3—4 сут.

К а к видно из разреза, в отдельных местах

щели

( с к в . № 2 3 — 3 1 )

им>еет место

размол

дисков. К а к правило,

последние

в этом

случае

очень

тонки,

толщиной 2—3 мм. Выпукло - вогнутая

форма

особен­

д ы образовывались целики.

Наличие целиков у к а з ы в а е т

на то, что

р а з м о л дисков не является

следствием

естественной перемятости

песчаника в массиве, а есть результат

напряженности

массива .

В процессе

бурения щели были

д в а ж д ы предприняты

попытки

сбуривания скважин . Одна из них

(сбуривание скв. № 5 и №

6э)

о к а з а л а с ь удачной. При сбуривании

не вставлялась н а п р а в л я ю щ а я

труба, что обеспечивало постепенный свободный выход

бурового

инструмента в

предыдущую скважину . Ц е л ь ю сбуривания

явля ­

лось получение

данных о величине зоны разгрузки на

контуре

только при уменьшении керновой стружки до толщины

10 мм не

было разрушений типа

«дискообразования» . М о ж н о предполагать,

что величина порядка

10 мм в данном случае определяет

зону раз ­

ного после одночетырехсуточного перерыва,

т а к ж е

ни

разу

не

п о к а з а л и отсутствия дисков, т. е. разгрузки

на

контуре

с к в а ж и н ы .

Вынужденные перерывы в процессе бурения щели, о которых

упомянуто выше, использовались д л я постановки

опытов,

пресле­

д у ю щ и х определение наличия разгрузки

впереди

скважины,

по

ходу, Д л я этого скважины перебуривались

за

отметку

5

м на

ве­

ривались

с к в а ж и н ы

№ 12, №

13,

№ 20

и

№ 26. Х а р а к т е р

выхода

керна по сравнению с полученным ранее в конце с к в а ж и н

не

из­

менился .

К а к у ж е отмечалось,

во время

бурения щели изменялись и из­

мерялись скорости бурения, а при описании кернов

производился

подсчет

дисков,

с о д е р ж а щ и х с я

в

1 м керна. Полученные

данные

частично

сведены в т а б л .

35

и

позволяют оценить влияние скорости

Т а б л и ц а

35

№ сква­

Интервал в

сква­

Скорость

б у р е ­

Число

дисков'в интер­

Толщина

дисков,

жины

ж и н е ,

м

ния 0(.ï),

мм/мнн

вале

л(у)

мм

1

0,5

Замеры

не

производились

2

0—1

1,80

Отсутствуют

—

1—2

140

То

же

—

2—3

140

58

и

»

—

3—4

155

размол

8—10

4—5

90

30 и целики

12—15

3

0—1

185

Отсутствуют

—

1—2

155

То

же

—

2—3

90

33

и

целики

15

3—4

140

67

12—15

4—5

140

73

10—15

4

0—1

160

Отсутствуют

—

1—2

155

То

же

—

2—3

160

36

и

целики

15—18

3—4

160

60

15—18

4—5

160

42

и

целики

.15—18

5

0—1

23

Отсутствуют

—

1—2

190

То

же

—

2—3

160

30

и

целики

8—15

3—4

100

25

и

размол

8

4—5

95

20

и

размол

\ 4—6

6

0—1

145

Отсутствуют

—

1—2

145

То

же

—

2—3

140

— •

3—4

135

—

4—5

160

20

и

целики

12—15 .

скоростей для к а ж д о г о метра с к в а ж и н представляют

собой сред­

ние величины

двух — трех

подач

станка. Они использовались при

установлении

корреляционной зависимости

n — f(v), где /г — коли­

чество дисков

иа 1 м, V — скорость

бурения, мм/мин.

л =

- і ^ і +

2,03;

г =

0,16

±

0,07;

V

п =

14,7о +

15,8;

г =

0,04

±

0,07;

п =

0,009о° . 0 1 " ;

г =

—0,14

± 0 , 0 7 ;

/г =

0 , 3 4 е - 6 - 2 ;

г = — 0 , 1 2

±

0,07.

Полученные коэффициенты парной корреляции и корреляцион­

ные отношения у к а з ы в а ю т на отсутствие

связи

м е ж д у исследуе­

мыми величинами. Выполненный

анализ подтверждает

положение

о том, что деление

керна

на диски определяется

физико-механиче­

установлении зоны

разгрузки (зоны,

в которой выбросоопасность

с н я т а ) , создаваемой

горизонтальной

разгрузочной щелью.

последовательности.

Вначале были пробурены скважины слоя

I (скв. № 32—38).

Н а и м е н ь ш а я степень выбросоопасности в

слое установлена по

лении сверху

вниз.

Слой I I позволил обнаружить две точки контура зоны разгрузки

(скв. № 43 и № 45). Участок слоя

между

контурными

точками

был исследован с к в а ж и н а м и № № 40, 41 и 42, которые установили

полное отсутствие каких-либо следов выбросоопасности.

Перебу-

ривание с к в а ж и н № 43 и № 45 достаточно четко

у к а з а л о на резкое

изменение степени

опасности на отм. 5 м, т. е.

появление

деления

кернов иа диски. В

слое I I I т а к ж е о б н а р у ж е н ы

две точки

контура

зоны разгрузки (скв. № 48 и № 50).

Массив внутри зоны исследован с помощью

с к в а ж и н

№ №

47,

51, 52, 53, 54,

55. Здесь установлено

отсутствие

признаков

выбро ­

соопасности.

Керн

с к в а ж и н № № 52,

53, 54

и

56 о к а з а л с я

без

дисков и за отметкой 5 м, хотя скважина № 55,

расположенная

между с к в а ж и н а м и

№ 53 и № 54, у к а з ы в а л а

на

четкую

границу

зоны разгрузки.

были

обнаружены четыре

точки контура

зоны разгрузки . О д н а к о

д л я

уверенного построения

границы зоны

разгрузки недоставало

10 Е. С. Розанцев н д р .

145

ности.

Таким

образом, скважины № № 64, 66,

70 и

71 определили

точки

контура зоны разгрузки под щелью (см. рис. 54).

18

января

1971 г., т . е . спустя два месяца

после

бурения сква­

жины

№ 39,

была пробурена скважина № 69.

Если

керн с к в а ж и н

керне

№ 69 они

отсутствовали

до отм. 5 м. Перебуривание сква­

жин за

отметку

5 м дало керн в

виде дисков.

1,95

Рис.

54.

Формы

зоны разгрузки:

/ — первоначальная,

к 28/11

1970 г.; 2 — окончательная, к 20/1

1971

г.

Таким образом, необходимо

обратить внимание

на

влияние

зультатов третьего

этапа эксперимента

позволяет выделить

еще

две

особенности.

Во-первых,

р а з г р у ж е н н а я

скважина

№

45, пробуренная

в

слое

I I ,

находится

над

скважиной

№ 22 щели,

после бурения

которой

чально зона

разгрузки

о к а з а л а с ь

несимметричной.

Если

разница

во времени

м е ж д у бурением скважин

№ 22 и № 23 щели

состав­

л я л а

1 месяц, то разница между

сроками бурения

с к в а ж и н

№ 39

и № 40 над щелью равна 5 сут.

П о

прошествии

определенного

времени

разгруженной

о к а з а л а с ь

не

только область

с к в а ж и н ы

№ 39, но и скважины №

69.

Во-вторых, ранее отмечалась

несимметричность

первоначаль ­

ной зоны разгрузки над щелью, в

то время как под щелью видна

симметрия зоны. Естественно предположить, что симметрия

зоны

разгрузки

под щелью

о к а з а л а с ь

функцией времени,

т. е.

массив

успел

симметрично разгрузиться,

чении

выбросоопасных

пластов, особенно

при углубке действую­

щих

стволов, является

комбинированный

(нагнетательно-всасы-

нированное проветривание. Объясняется это

следующим

образом .

При изучении высоты отброса газов при

взрывании шпуров в

стволах

было установлено, что она не может превышать 45 м,

так как в призабойной зоне ствола имеются обычно

подвесные

полки и

н а т я ж н а я рама, ограничивающая отброс газов.

Расстоя ­

ние от натяжной

рамы до забоя не остается постоянным и колеб­

лется от 10 до 30

м, а от подвесного

полка 12—50 м, что определяет

высоту зоны отброса. Вентиляционный трубопровод

д л я проветри­

вания ствола пропускается

через полки и н а т я ж н у ю

раму. В

этих

условиях комбинированный

способ

проветривания

позволяет

за-

ривания является

неустойчивая аэродинамическая характеристика,

на стабильность

которой оказывают влияние изменение абсолют­

производительности для т о р м о ж е н и я газового облака при

внезап­

ном выбросе угля и газа.

Недостаток нагнетательного способа проветривания

состоит

шахте

(за

исключением случаев о б н а ж е н и я п л а с т а ) ;

в

случае, когда

ствол является

воздухоподающий,

во время

работ

по углю в забое ствола в шахте д о л ж н а быть

отключена

электроэнергия и выведены люди .

При всасывающем и комбинированном способах

проветривания

возможны

т а к ж е две

схемы:

1.

Если

по углубляемому стволу

выдают воздух

из

шахты, а в

нарушение и т . п . ) , то все работы на этот период в стволе

следует

прекратить;

4

2.

Если ж е воздух поступает

по углубляемому стволу

в

выра ­

ботки

действующего горизонта,

то требование о прекращении

всех

чивость вентиляционного

р е ж и м а

и чревато опасными

послед­

ствиями.

Проходка шахтных стволов в условиях пересечения

газоопас­

ных и выбросоопасных

пластов

требует регулярного

тщательно