4.3. Региональные мероприятия по борьбе с внезапными выбросами угля и газа

4.3.1 Профилактическое увлажнение угольных пластов, опасных по внезапным выбросам

Гидравлическая обработка угольных пластов позволяет управлять их газодинамикой. Так, медленное насыщение пласта водой без изменения его фильтрационных характеристик приводит к консервации содержащегося в нем газа. При этом давление и скорость нагнетания не должны превышать естественную способность массива принимать жидкость. Физический процесс консервации метана в угле водой протекает следующим образом. Вода нагнетаемая в пласт под давлением, вначале движется по трещинам и крупным порам, затем под действием капилярных сил постепенно проникает в переходные поры и микропоры. Находящаяся в них жидкость сдерживает газовыделение из обнаженного массива и отбитого угля. Газовыделение из скважин уменьшается в 10-15 раз, а из отбитого угля в 2-3 раза.

При интенсивном нагнетании изменяются фильтрационные характеристики пласта, что приводит к его предварительной дегазации. В этом случае давление и темп нагнетания превышают естественную способность пласта принимать жидкость. Нагнетание под давлением, превышающим вертикальную составляющую напряжений от веса вышележащих пород, вызывает гидроразрыв и гидроразмыв пласта.

Параметры нагнетания: радиус увлажнения-10-15 м., напор-150-200 атм., темп нагнетания от 3до 15 л/мин.

4.3.2 Разработка защитных пластов

Пласты, оказывающие обезвреживающие действие при отработке их с опережением по отношению к опасным пластам получили название защитных.

Сущность защитного действия опережающей подработки или надроботки опасного по внезапным выбросам пласта заключается в его частичной разгрузке от давления вышележащих пород, вследствие чего угольный пласт расширяется, увеличивается его пористость, а, следовательно, и газопроницаемость. В результате разгрузки пласта снижается давление газа в нем, сорбираванный газ переходит в свободное состояние и дегазируется через породную толщу в выработки защитного пласта.

Для обеспечения эффективности действия опережающей отработки, опережение выемки защитного пласта по отношению к забою откаточного штрека на опасном пласте должно быть не менее двойного расстояния между пластами, считая по нормали к пласту. В таком случае при отработке крутого верхнего защитного пласта защищается не только очистной забой, но и забой откаточного штрека и при мощности пород междупластья до 60 м допускаются работы без дополнительных мероприятий по предупреждению внезапных выбросов. При большей мощности пород междупластья выбросы возможны, но меньшей интенсивности. В этих случаях ПБ требуют дополнительных мер по борьбе с выбросами. Если крутой защитный пласт залегает в почве, то нижняя часть лавы и забой откаточного штрека оказываются незащищенными. Величина незащищенной зоны равна 0.55*М, и при мощности пород междупластья более 10 м в незащищенной зоне необходимо применять дополнительные меры по борьбе с выбросами. Схема подработки, надработки опасных пластов на крутом падении представлена на рис.4.2

Откаточный горизонт

Рис.4.2 Схема к построению защитных зон для крутопадающих пластов

Обозначения, принятые на рис.4.2:

β - углы защиты, град; принимаются по “Инструкции по разработке пластов склонных к внезапным выбросам угля породы и газа” в зависимости от угла падения пласта (β=70-80⁰);

S₁, S₂-размеры защищенной зоны по нормали к пласту, м

S₁=δ₁*δ₂*S, м (4.1)

S₂=δ₁*δ₂*S, м (4.2)

δ₁- коэффициент, учитывающий мощность защитного пласта;

δ₂- коэффициент, учитывающий процентное содержание песчаников в породах междупластья;

S, S-размер защищенной зоны, соответственно при подработке и надроботке без учета мощности защитного пласта и процентного содержания песчаников в породах междупластья, м; принимается в зависимости от длины очистного забоя и глубины разработки по “Инструкции “

При пологом падении пластов, по данным МакНИИ, защитными являются пласты, расположенные выше опасного на расстоянии до 45 м, и ниже опасного на расстоянии до 100 м.

При подработке, надработке опасного пологого пласта защищенная от выбросов зона со стороны падения и восстания расположена на расстоянии 0.1-0.15 М от вертикальных плоскостей, проходящих через верхнюю и нижнюю границы очистных работ защитного пласта. Расчет размеров зон защиты для пластов пологого падения производится по той же методике, что и для крутопадающих пластов

Рис.4.3 Схема к определению зон защиты для пластов пологого падения