Разработка пластов, опасных по внезапным выбросам угля (породы) и газа




Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Разработка пластов, опасных по внезапным выбросам угля (породы) и газа

Разработка пластов, опасных по внезапным выбросам угля (породы) и газа

01.09.2017


Большую опасность при разработке угольных пластов представляют внезапные выбросы угля, породы и газа. Внезапным выбросом называется быстро развивающееся под действием газового и горного давления разрушение угольного массива впереди забоя выработки, сопровождающееся отбросом угля и усиленным газовыделением.
По степени опасности по отношению к внезапным выбросам пласты подразделяются на опасные и угрожаемые.
Опасными являются пласты, залегающие в пределах шахтного поля ниже вентиляционного штрека на горизонте, на котором происходили выбросы. К угрожаемым относятся пласты в пределах крыла шахтного поля, имеющие общую границу с опасными пластами по простиранию на тех же горизонтах.
К угрожаемым относятся также сближенные пласты, залегающие в зонах тектонических нарушений ниже отметки, где произошел выброс на одном из пластов.
Внезапные выбросы зависят от разных факторов — глубины разработки, мощности пласта, нарушенности пласта, проницаемости угля, давления газа в пласте и др.
Внезапные выбросы начинают проявляться при глубине разработки 200—300 м. С увеличением глубины число и интенсивность выбросов возрастают. Интенсивность внезапных выбросов возрастает также с увеличением мощности пластов. На крутых пластах внезапные выбросы проявляются чаще, чем на пологих. Большая часть внезапных выбросов происходит в сильно нарушенных пачках, представленных перемятым углем, а также в зонах тектонических нарушений. Выбросы происходят при различной газоносности пластов — от 5 до 80 м3/т суточной добычи угля.
Газоносность опасных и неопасных пластов примерно одинакова.
Наибольшую опасность из содержащихся в угле газов представляет метан.
В настоящее время в глубоких шахтах зарегистрировано давление метана 50 и даже до 70 кгс/см2. Поскольку давление воздуха в подземных выработках близко к атмосферному, происходит фильтрация газа в призабойные зоны.
Внезапным выбросам угля и газа в большинстве случаев предшествует ряд предупредительных признаков:
- потрескивание угля, быстро чередующиеся хлопки, напоминающие стрельбу из пулемета, глухой гул в глубине массива, на шахтах Центрального района Донбасса предупредительные звуки слышны за несколько секунд, а иногда и за несколько часов;
- шелушение угля, выкрашивание и отскакивание кусочков угля от поверхности забоя, отбрасывание более крупных кусков, отслаивание пластинок размером 2—3 мм;
- усиленный отжим угля, движение забоя; при отработке отдельных участков пласта Мазурка и Девятка перед внезапными выбросами между затяжками показываются кусочки угля, уголь выпирает, пухнет, затяжки выгибаются; усиленное газовыделение.
Вслед за предупредительными признаками (иногда через несколько секунд после их обнаружения) обнаженная стенка угольного пласта проламывается под влиянием мощных сил, действующих со стороны массива угля и вмещающих пород, и раздробленный уголь выбрасывается вместе с волной газа в подземную выработку, ломая на своем пути крепь, опрокидывая вагонетки, изгибая рельсы и засыпая выработки.
Все предложенные до настоящего времени гипотезы о природе и механизме внезапных выбросов разделяют на три группы:
1) гипотезы, в которых активная роль отводится заключенному в угле газу;
2) гипотезы, в которых активная роль отводится давлению горных пород;
3) гипотезы, в которых в качестве активных факторов допускается давление как горных пород, так и газа.
Мероприятия по борьбе с внезапными выбросами угля, породы и газа можно подразделить на три группы:
а) предупреждение внезапных выбросов;
б) обезвреживание их;
в) ликвидация последствий внезапных выбросов.
Для предупреждения внезапных выбросов применяются следующие способы:
а) разгрузка опасного пласта от давления горных пород путем его надработки или подработки, т. е. опережающей разработки выше- или нижележащего пласта, не опасного по внезапным выбросам;
б) рассредоточение напряжений в призабойной зоне угольного пласта;
в) усиленное крепление забоя;
г) дегазация угольного пласта;
д) гидроотжим и гидровымывание опережающих полостей;
е) бурение опережающих скважин;
ж) сотрясательное взрывание.
Опережающая разработка защитного пласта, залегающего в почве или кровле опасного пласта, является наиболее падежным способом предупреждения внезапных выбросов. Защитными называют такие пласты, которые отстоят от подзащитных на расстоянии не более 100 м но нормали при подработке и не более 60 м при надработке. Диапазон действия защитных пластов практически более широкий.
Некоторое снижение опасности внезапных выбросов достигается в результате бурения из забоев подготовительных и очистных выработок опасного пласта скважин большого диаметра (115—200 мм) на глубину 10—12 м, а также производства сотрясательного взрывания.
Большим достижением является применение в горном деле сейсмоакустического метода предсказания приближающихся динамических явлений, к которым относятся внезапные выбросы угля, породы и газа. Значительная часть работ по разработке этого метода и соответствующей аппаратуры выполнена в Институте горного дела им. А.А. Скочннского, а также на центральной научно-исследовательской сейсмо-акустической станции при шахте «Юный Коммунар» в Донбассе.
Сущность сейсмоакустического метода заключается в следующем: слабые звуковые (сейсмоакустические) колебания, сопровождающие частичное разрушение угольного и породного массива под действием возрастающих напряжений, улавливают геофоном, установленным в скважине на глубине нескольких метров от забоя, преобразуют в электрические сигналы звуковой частоты и фиксируют при помощи магнитной записи. По частоте следования, интенсивности и частотному спектру записанных сигналов можно судить об угрожаемом состоянии массива за несколько часов до развития катастрофического явления, что позволяет заблаговременно вывести людей из опасной зоны и полностью исключить возможность человеческих жертв.
Временное прекращение очистных работ в сочетании с комплексом определенных горнотехнических мероприятий, учитывающих индивидуальные особенности пластов, может уменьшить напряженное состояние массива и ликвидировать опасность внезапного выброса. Внедрение контрольной сейсмоакустической аппаратуры не только резко повышает безопасность труда горнорабочих, но и позволяет поднять годовую добычу угля из выемочных участков за счет устранения простоев. Продолжительность их после крупных выбросов достигает 3—5 мес.
В угольных шахтах Донбасса область чувствительности геофона охватывает пространство около 30—50 м. В более крепких углях Кизеловского бассейна она простирается на 70-100 м.

Звукоулавливающая аппаратура ЗУА-5 (рис. 65) представляет собой цилиндрическую гильзу диаметром 76—80 мм и длиной 1150 мм, закрытую на торцах фланцами. Гильзу помещают в буровой скважине наблюдаемого участка взрывоопасного пласта. Получаемые в ней сигналы по проводам передают непосредственно в контору на поверхность и там соответствующим образом обрабатывают.
Эффективность комплексного применения предохранительных мероприятий в зонах, опасных по внезапным выбросам, очень велика. Звукоулавливающая аппаратура постоянно совершенствуется.
Вскрытие и разработка угольных пластов, опасных и угрожаемых по внезапным выбросам, должна производиться по проектам, составляемым в соответствии с инструкцией к § 105 Правил безопасности.