книги из ГПНТБ / Карагодин Л.Н. Способы борьбы с внезапными выбросами угля и газа

применять в условиях, когда неопасный по выбросам пласт за­ легает в середине группы, а также при наличии в группе несколь­ ких неопасных пластов. Этому способу, получившему на шахтах Донбасса наибольшее распространение, присущи достоинства и недостатки восходящего порядка отработки [20]. При правильном его использовании можно достичь максимального эффекта за­ щиты.

Приведем отдельные наиболее характерные примеры .приме­ нения комбинированного порядка отработки пластов. На шахте

При пологом залегании защитными являются пласты, располо­ женные выше опасного на расстоянии до 45 м и ниже опасного — до 100 м». При этом совершенно не учитываются литологнческий состав пород междупластья, их физико-механические свойства, трещииоватость, обводненность и прочие горнотехнические фак­ торы.

Опыт работы на шахтах Донбасса показывает, что при опре­ делении защитного действия пластов ориентироваться лишь на мощность пород междупластья нельзя. Так, на шахте № 8 им. Пае­

Соленого. Породы междупластья в основном (около 90%) пред­ ставлены мощными крупно- и среднезермистыми слаботрещинова­ тыми обводненными песчаниками и крепкими монолитными известняками. Эти породы, по-видимому, являются экраном, пре­ пятствующим дренированию газа из пласта Девятка. Поэтому отработка защитного пласта не обеспечивает полной разрядки пласта Девятка от напряжений. Давление газа в пласте Девятка после надработкн снизилось с 40 до 27 кгс/см2 , при выемке угля и бурении опережающих скважин наблюдались обильное газовы­ деление и целый ряд различных динамических явлений. Главным фактором, свидетельствующим об отсутствии полной защиты, яв­ ляются внезапные выбросы, происшедшие на пласте Девятка. Во время одного из выбросов обрушились пять верхних уступов II вентиляционный штрек, общее количество выброшенного угля составило 1780 т, образовавшаяся полость имела площадь 784 м2 .

В противоположность приведенному примеру в некоторых слу­ чаях эффективное действие защитных пластов проявляется в диа­

Выбросоопасность пологих пластов Ливенского и Прасковневского в поле шахт № 11, «Игнатьевская», № 17—17-бис полностью устранялась после их подработки пластом Смоляниновским, ко­ торый залегает на расстоянии 170—180 м и 70—85 м от них.

Перечисленные факты указывают на то, что не только мощ­ ность пород междупластья, но и их строение и состав оказывают определенное влияние на проявление защитных свойств предва­ рительно отрабатываемых пластов.

По ряду шахт Центрального и Донецко-Макеевского районов Донбасса были собраны и проанализированы сведения о литологическом составе угленосных толщ, включающих пласты, опасные по выбросам. Особо изучалась породная толща между пластами Соленый и Девятка: геологические разрезы рассматривались по главным и по промежуточным квершлагам, анализировались дан­ ные о строении пород, их мощности и механической прочности.

Всего было обследовано 15 шахт, по которым собраны сведе­ ния о литологическом составе пород по 53 разрезам, каждый из которых включает разрабатываемые угленосные свиты общей мощностью до 2000 м. Было установлено, что содержание песча­ ников и песчанистых сланцев в породах междупластья составляет 15—100%, при этом в более мощных породах междупластья от­ носительное содержание их увеличивается. Так, по обследован­ ным шахтам в породах междупластья мощностью до 40 м песча­ ников и песчанистых сланцев содержится 15—100%, в породах мощностью от 40 до 60 м — 35—100% и от 60 до 80 м — более 80%. Несмотря на это защитное действие предварительно отраба­ тываемых пластов проявляется.

Определенное влияние на интенсивность сдвижения боковых пород разрабатываемого пласта и, как следствие, на перераспре­ деление напряжений в них оказывают его 'мощность и отношение мощности пород междупластья к мощности пласта. Указанные величины по 46 рассмотренным участкам изменялись в широких пределах. Высокие значения кратности пород междупластья от­ мечались при подработке и при надработке и при расстояниях между пластами более 60 м. Так, на шахте № 1—2 «Красный Октябрь» пласты Мазурка и Мазур расположены на расстоянии 82 м один от другого и кратность междупластья по отношению к мощности защищаемого пласта Мазур составила 68, а по отно­ шению к мощности пласта Бураковка, расположенного на рас­ стоянии 78 м от защитного пласта Уманского, кратность между­ пластья достигает 87. По этим же пластам на шахте им. Карла Маркса кратность составила 90. Однако и при значительном рас­ стоянии между пластами проявлялись защитные свойства пред­ варительно отрабатываемых пластов. Это свидетельствует о том, что в определенных пределах мощность пород междупластья не является решающим фактором.

То же самое установлено при рассмотрении состава и строе­ ния пород междупластья в условиях пологих пластов, где за­ щита при подработке распространяется до 180 м.

Ранее отмечалось, что в отдельных случаях, например в поле шахты № 8 им. Гаевого, надработка пласта Соленого не оказы­ вает полного защитного действия на пласт Девятка, хотя расстоя­ ние между ними равно 45 м. Для выяснения причин такого явле­ ния были проанализированы данные по 31 геологическому раз­ резу, включающему породы, залегающие между указанными пластами на горизонтах 435—860 м по шести шахтам. Число разрезов, взятых на том или ином горизонте каждой шахты, за­ висело как от фактической, так и от ожидаемой выбросоопасности подзащитного пласта Девятка. На основе тщательного анализа и обработки первичных ' материалов получены подробные данные, характеризующие защитный и подзащитный пласты и их междупластье, а также крепость отдельных породных слоев и изменчи­ вость их мощности- и мощности угольных пластов. В результате

ннкновения внезапных выбросов угля и газа на отдельном пла­ сте угля.

В качестве примера изучения границ влияния первоочередной отработки защитных пластов можно привести результаты экспе­ риментальных работ по определению газового давления в выбросоопасных пластах Тройной и Пятый и их газопроницаемости при подработке и надработке их пластом Четвертым на Воркутском месторождении.

Рис. 26. Устройство для замера давления газа в скважинах

Скважины для замера давления газа бурились впереди забоя лавы на расстоянии 60—70 м в разных местах по высоте этажа.

Давление газа в скважинах замерялось при помощи специ­

накидной гайкой 8. Таким образом достигается уплотнение соеди­ нения иглы с манометром.

Трубка диаметром 3—12 мм 9 вставляется в проходную муфту 10, пространство между стенками муфты и трубкой заполняется вакуум-резиной 4, которая поджимается штуцером 11. С другой

В качестве резиновых заглушек используются обычные резиновые пробки.

вой отмечаются рост газового давления и снижение газопрони­ цаемости, затем начинается интенсивный спад давления и резкое увеличение газопроницаемости. Подобные изменения могут быть объяснены влиянием волны опорного давления.

На надрабатываемом пласте Пятом в результате большой ве­ личины междупластья и наличия в нем более крепких пород существенных изменений не прослеживается. На рис. 28 приве­ дены совмещенные графики изменения газопроницаемости угля и давления газа, полученные при подработке пласта.

Величины опережения защитного пласта в различных усло­ виях разработки составляют:

Максимально допустимая величина междупластья, обеспечи­ вающая эффективное использование защитных пластов, при под­ работке составляет 0,7 а (где а — наклонная высота этажа), но не более 100 м, а при надработке 0,5 а, но не более 60 м.

Г Л А В А I I

П Р О Ф И Л А К Т И Ч Е С К ОЕ У В Л А Ж Н Е Н И Е УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ, ОПАСНЫХ

ПО В Н Е З А П Н Ы М ВЫБРОСАМ УГЛЯ И ГАЗА

§ 4. ВЛИЯНИЕ НАГНЕТАНИЯ ВОДЫ НА ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ,

О П Р Е Д Е Л Я Ю Щ И Е ВЫБРОСООПАСНОСТЬ ПЛАСТОВ

Нагнетание воды в угольные пласты находит все большее при­ менение. Его используют для снижения пылеобразования, управ­ ления газовыделением, предотвращения внезапных выбросов угля и газа и горных ударов. Этим методом могут обрабатываться угольные пласты на больших площадях, что позволяет своевре-

.менно подготовить выемочные участки, этажи и горизонты к бе­ зопасной разработке.

Применяя тот или иной способ гидравлической обработки угольных пластов (увлажнение угольного массива, его гидравли­ ческое рыхление, размыв, разрыв или отжим призабойной зоны пласта), можно управлять их газодинамикой. Так, медленное насыщение пласта водой без изменения его фильтрационных ха­ рактеристик приводит к консервации содержащегося в нем газа. При этом давление и скорость нагнетания не должны превышать естественной способности массива принимать жидкость.

Физически процесс консервации метана в угле водой проте­ кает следующим образом. Вода, нагнетаемая в пласт под давле­ нием, вначале движется по трещинам и крупным порам, затем под действием капиллярных сил постепенно проникает в переход­ ные поры и микропоры.. Находящаяся в' них жидкость сдерживает газовыделение из обнаженного угольного массива и из отбитого угля.

Результаты экспериментальных наблюдений ВостНИИ пока­ зывают, что после увлажнения газовыделение из скважин, про-