Прогноз выбросоопасности пород (для шахт Ростовской области)
Общие положения
2.5.1. Прогноз выбросоопасности пород осуществляется на стадии геологоразведочных работ и при проведении горных выработок.
2.5.2. Выбросоопасность пород устанавливается по делению кернов на диски, наличию кольцевых трещин.
Характерной особенностью дисков и кольцевых трещин, образующихся при бурении керновых скважин в выбросоопасных пластах песчаника, является перпендикулярность к оси скважин плоскостей, ограничивающих диски или кольцевые трещины.
2.5.3. Степень выбросоопасности пород при проведении горных выработок определяется на основании анализа кернового материала, полученного при бурении скважин диаметром 59—76 мм.
Керновые скважины следует бурить:
а) по оси будущей выработки, если выбросоопасный слой песчаника находится во всем сечении выработки;
б) в выбросоопасном слое песчаника в направлении подвигания выработки, если в сечении выработки находятся выбросоопасный и невыбросоопасный слои песчаника, или по каждому слою, если выбросоопасность слоев неизвестна;
в) при проведении подготовительных выработок по песчанику керновые скважины необходимо бурить непрерывно с неснижаемым опережением скважин не менее 2 м.
2.5.4. Признаки степени выбросоопасности пород следующие:
а) наличие более 30-40 выпукло-вогнутых дисков в 1 м кернов — высокая степень опасности;
б) наличие в 1 м кернов не более 20—30 дисков, перемежающихся породными цилиндрами длиной 50-100 мм с характерными кольцевыми трещинами, — средняя степень опасности;
|
|
|
в) выход кернов размером 150-200 мм и более, опоясанных трещинами и перемежаемых единичными дисками, — невысокая степень опасности;
г) отсутствие дисков (кольцевых трещин) — отсутствие выбросоопасности.
При прогнозе выбросоопасности из вскрывающей выработки песчаник необходимо перебуривать керновой скважиной за один или несколько приемов на всю мощность пласта.
Заключение о выбросоопасности пород подписывается геологом шахты, начальником службы (группы) прогноза и утверждается техническим руководителем шахты.
2.5.5. Проведение выработок по выбросоопасным породам в незащищенных зонах осуществляют с применением прогноза их выбросоопасности. В неопасных зонах, установленных прогнозом, проведение выработок можно осуществлять без применения противовыбросных мероприятий, а взрывные работы — в режиме, предусмотренном для газовых шахт.
При проведении выработок буровзрывным способом вблизи выбросоопасного песчаника взрывные работы должны вестись в режиме сотрясательного взрывания при расстоянии по нормали от песчаника высокой степени выбросоопасности менее 4 м, средней степени выбросоопасности — менее 3 м и низкой степени выбросоопасности — менее 2 м.
|
|
|
При подходе вскрывающей выработки к выбросоопасному песчанику осуществляют его разведку в соответствии с требованиями подраздела 2.2 для шахт Ростовской области. Керновое бурение производят с расстояния 5 м. Перед вскрытием выбросоопасного песчаника или песчаника, выбросоопасность которого неизвестна, на глубине 600 м и более при подходе к нему с расстояния не менее 4 м необходимо осуществлять прогноз выбросоопасности в соответствии с п. 2.4.3.
Если прогнозом установлено, что пласт песчаника выбросоопасный, то подход к нему с расстояния не менее 4 м, пересечение и отход от него на расстояние не менее 4 м осуществляются в режиме сотрясательного взрывания.
Вскрытие выбросоопасного песчаника мощностью 0,5 м и менее на глубине более 600 м производится сотрясательным взрыванием без предварительного прогнозирования выбросоопасности и без применения способов предотвращения выбросов.
При проходке вертикальных стволов комбайнами управление комбайном при вскрытии и пересечении выбросоопасных песчаников должно осуществляться дистанционно с поверхности при полном отсутствии людей в стволе и на поверхности не ближе 50 м от ствола.
|
|
|
РЕГИОНАЛЬНЫЕ СПОСОБЫ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВНЕЗАПНЫХ ВЫБРОСОВ УГЛЯ И ГАЗА
Опережающая разработка защитных пластов
3.1.1. Механизм защитного действия опережающей разработки защитных пластов для предотвращения выбросов угля и газа заключается в снижении горного и газового давлений, увеличении газопроницаемости массива путем разгрузки и дегазации над- и подработанных пластов угля и пород.
Защитным считается такой пласт (пропласток), опережающая разработка которого обеспечивает полную безопасность в отношении внезапных выбросов на защищенном пласте свиты.
Защите подлежат угольные пласты, опасные и угрожаемые по внезапным выбросам угля и газа.
3.1.2. Пласты в свите могут разрабатываться в нисходящем, восходящем и смешанном порядке. Порядок разработки пластов в свите выбирается с таким расчетом, чтобы обеспечить эффективную защиту наибольшего числа пластов, опасных и угрожаемых по внезапным выбросам.
При наличии в свите невыбросоопасных пластов (пропластков) или угрожаемых пластов следует предусматривать их первоочередную разработку в качестве защитных. Если все пласты в свите отнесены к выбросоопасным, то в первую очередь следует разрабатывать менее опасный пласт или пласт, при разработке которого наиболее эффективно применение комплекса мер по предотвращению внезапных выбросов угля и газа и обеспечивается максимальная защита соседних пластов по площади. Защита пластов в пределах всего этажа (полная защита) обеспечивается следующими способами (рис. 3.1):
|
|
|
надработкой при условии, что защитный пласт отработан на вышележащем горизонте (рис.3.1, а);
двойной защитой (рис. 3.1, б);
подработкой при условии, что защитный пласт отрабатывают с опережением на один этаж и более (рис. 3.1, в);
восходящим порядком отработки этажей и пластов (рис. 3.1, г).
В остальных условиях защита на всю высоту этажа не обеспечивается (рис.3.1, д, е).
Оставшиеся незащищенными участки характеризуются повышенной опасностью по внезапным выбросам, в особенности в ситуации, показанной на рис. 3.1, д (п. 1.2.3).
На крутых пластах запрещается ведение горных работ в нижней незащищенной части этажа (частичная защита) по схеме рис. 3.1, д, кроме следующих случаев:
выемка угля на опасном участке производится столбами по падению с помощью щитовых агрегатов при полевой подготовке выемочных столбов;
лава работает по безмагазинной схеме, запасные выходы на откаточный штрек оборудуют в выработанном пространстве, а выемку угля комбайном производят без присутствия людей в забое;
выемка угля производится в пределах защищенной зоны через гезенки, проведенные с полевого откаточного штрека или откаточного штрека нижележащего пласта;
3.1.3. Отработку защитного пласта необходимо производить без оставления целиков и участков угольного массива в выработанном пространстве*; оставление целиков, не предусмотренных программой развития горных работ, допускается с разрешения технического директора компании с обязательным нанесением их и зон ПГД от них на планы горных работ. Учету подлежат целики, минимальный размер которых превышает 0,1 l.
________
* Под целиком следует понимать часть угольного массива, наименьший размер которой не превышает 2 l, где l — ширина зоны опорного давления, определяемая по номограмме (рис. 3.2). Если указанный размер больше 2 l, то речь идет о краевой части участков угольного массива.
Рис. 3.1. Основные схемы использования защитных пластов:
А — очистная выработка на защитном пласте; В — выработанное пространство на отработанных горизонтах; С — границы защиты; a1 — незащищенный участок;
1, 2, 3, 4 — порядок отработки пластов и этажей
3.1.4. Минимально допустимая мощность hmin междупластья при подработке с точки зрения технологической возможности последующей разработки опасного по выбросам пласта определяется по формулам:
hmin ³ Km cos a при a < 60°; (3.1)
hmin ³ K sin 
при a ³ 60°, (3.2)
где т — мощность защитного пласта (слоя), м;
a — угол падения, град;
К — коэффициент, учитывающий геологические и горно-технические условия разработки защитного пласта;
К = 4 при разработке защитного пласта с закладкой выработанного пространства;
К =6 при разработке тонких и средней мощности пластов с полным обрушением кровли;
К = 8 при разработке мощного пласта щитовой системой с обрушением кровли при интенсивном перепуске пород с вышележащего горизонта;
К = 10 при разработке мощного пласта длинными столбами по простиранию или щитовой системой с обрушением кровли при затрудненном перепуске пород с вышележащего горизонта.
При hmin< 5 м подработка опасных по внезапным выбросам пластов допускается при наличии положительного заключения ВНИМИ и ВостНИИ.
3.1.5. При разработке защитных пластов следует применять способы управления кровлей полным обрушением или плавным опусканием.
3.1.6. Порядок расчета и построения защищенных, незащищенных зон и зон ПГД, определение параметров локальной выемки защитных пластов (п. 3.1.8) регламентируются приложением 5 Инструкции по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих пласты, склонные к горным ударам (СПб., 1999). Главным маркшейдером шахты наносятся границы указанных на планы горных работ и на рабочие эскизы участка; представляется соответствующим службам шахты маркшейдерская документация, необходимая для составления проектов ведения горных работ; разрабатываются мероприятия по маркшейдерскому обеспечению ведения горных работ вблизи и в пределах границ зон ПГД; не позднее чем за месяц до подхода горных выработок к границам незащищенной зоны и зоны ПГД письменно в «Книге указаний и уведомлений маркшейдерской службы» уведомляется об этом технический руководитель шахты и начальник соответствующего участка, а также знакомится с содержанием этого уведомления горно-технический инспектор, закрепленный за шахтой; не позднее чем за трое суток до подхода горных выработок к границе зоны ПГД на расстояние не менее 20 м выдается начальнику участка под расписку эскиз выработок с указанием на нем границ входа и выхода из зон ПГД, а также расстояний до них от маркшейдерских пунктов или от характерных элементов горных выработок. Оценка и учет использования защитного действия пластов ведется согласно приложению 7.
Рис. 3.2. Номограмма для определения ширины зоны опорного давления
3.1.7. Проведение горных выработок на защищаемом пласте осуществляется после обеспечения их защиты.
3.1.8. Для защиты отдельных проводимых по выбросоопасным пластам выработок или участков пласта может применяться локальная выемка защитных пластов.
Локальная выемка защитных пластов может применяться для защиты:
забоев подготовительных выработок, проводимых по выбросоопасным пластам угля;
мест вскрытия выбросоопасных пластов угля квершлагами (рис.3.1);
участков а1 (рис. 3.1, д) пластов, опасных по выбросам.
Локальную выемку целесообразно применять, когда расстояние между защитным пластом и защищаемым объектом не превышает 30 м.
3.1.9. Размеры защищенных зон в кровлю и почву, а также по падению и восстанию, по заключению ВНИМИ, могут быть расширены на основании анализа опыта разработки пласта и экспериментальной оценки эффективности защитного действия.
3.1.10. Ведение горных работ в зонах ПГД при переходе створов с границами очистных работ соседних пластов (целиков, краевых частей, остановленных очистных забоев и др.) встречными и догоняющими забоями не разрешается. В исключительных случаях (остановка очистного забоя влияющего пласта вследствие его выклинивания или наличия непереходимого геологического нарушения, подход к границе шахтного поля, оставление охранного целика и т.п.) ведение горных работ на опасном пласте в зоне ПГД при переходе створа с границами очистных работ и кромками целиков влияющих пластов допускается с разрешения технического директора компании с выполнением дополнительных мероприятий по безопасности, согласованных с ВостНИИ. Рекомендуется переход створа осуществлять в направлении выработанного пространства влияющего пласта диагонально, как правило, механизированным способом выемки угля.
3.1.11. Выбор порядка применения комплекса мер предотвращения внезапных выбросов в зонах ПГД производится в зависимости от расстояния между пластами, категории опасности разрабатываемого пласта, наличия горных работ на соседних пластах.
Ведение горных работ в зонах ПГД при переходе створов остановленных очистных работ при мощности междупластья менее 10 м допускается при механизированной выемке угля без присутствия людей в забое или в режиме сотрясательного взрывания. В остальных случаях мероприятия по безопасному пересечению зон ПГД определяются комплексом мер (п. 1.6.1).
3.1.12. На угрожаемых пластах при ведении горных работ с локальным прогнозом при переходе створов очистных работ производится внеочередное обследование пласта.
Дегазация угольного пласта
3.2.1. Дегазация угольного пласта применяется для предотвращения внезапных выбросов угля и газа в очистных и подготовительных забоях. Для дегазации угольного массива впереди очистных забоев (и забоев промежуточных штреков) скважины или вееры скважин бурятся из подготовительных выработок параллельно линии очистного забоя (рис. 3.3).
3.2.2. При применении схемы 3.3, а конвейерный или откаточный штрек проводится с бурением барьерных разведочно-дегазационных скважин из боковых ниш (длиной 3 м и шириной 2 м), неснижаемое опережение забоя которыми должно быть не менее 10 м с каждого борта выработки.
По мере проходки конвейерного штрека бурятся восстающие дегазационные скважины, которые не добуриваются на 10 м до вентиляционного штрека. Если проектом предусмотрен промежуточный штрек, то он проводится с пересечением дегазационных скважин после завершения процессов дегазации и увлажнения пласта.
Рис. 3.3. Схемы дегазации угольного пласта:
1, 2, 3, 4 — соответственно вентиляционный, конвейерный (откаточный), промежуточный и полевой штреки; 5, 6 — соответственно дегазационные и барьерные (разведочно-дегазационные) скважины
3.2.3. В соответствии со схемой 3.3, б скважины бурятся вниз вначале из вентиляционного, а затем из промежуточного штрека с перебуриванием проектных контуров соответственно промежуточного и конвейерного штреков на 5 м.
3.2.4. При применении схемы 3.3, б промежуточный штрек проводится с опережением конвейерного или откаточного штрека с бурением барьерных скважин. Из него бурятся дегазационные скважины вверх по наслоению с недобуриванием на 10 м до вентиляционного штрека и вниз по наслоению с перебуриванием на 5 м контуров будущего конвейерного или вентиляционного штрека.
3.2.5. Для предотвращения внезапных выбросов в забоях подготовительных выработок применяются следующие варианты дегазации.
Ограждающая дегазация (рис. 3.4, а). Из ниш, расположенных в шахматном порядке по бокам выработки, бурятся одна или более дегазационных скважин длиной, обеспечивающей неснижаемое опережение забоя с каждой стороны на 10 м.
Дегазация из ранее пройденных выработок (рис. 3.4, б; 3.4, в). Схема бурения дегазационных скважин выбирается в зависимости от схемы развития торных работ. При наличии близко расположенной (до 40 м), пройденной или опережающей параллельной выработки, в том числе и полевой, бурятся скважины или вееры скважин под прямым углом к проектируемой выработке в пределах ее предполагаемого сечения. При отсутствии такой выработки скважины бурят из ниш, сопрягающихся с проектируемой выработкой.
3.2.6. На рис. 3.3 и 3.4 приведены отдельные типовые схемы предварительной дегазации.
На практике могут применяться сочетания различных вариантов дегазации.
Дегазационные скважины, как правило, должны подключаться к дегазационному трубопроводу.
Технология, параметры и оборудование для выполнения предварительной дегазации регламентируются Руководством по дегазации угольных шахт (М., 1990) и Инженерными методами расчета параметров региональных способов предотвращения внезапных выбросов угля и газа (Кемерово: ВостНИИ, 1986).
3.2.7. Для интенсификации процесса дегазации может применяться гидроразрыв пласта, осуществляемый в соответствии с Руководством по дегазации угольных шахт.
Рис. 3.4. Основные варианты предварительной дегазации в целях предотвращения загазирований при локальной противовыбросной обработке и проведении выработки:
1, 2 — соответственно пройденные и проектируемые подготовительные выработки;
3, 4 — соответственно пробуренные и проектируемые скважины;
5 — дегазационный газопровод
3.2.8. В журнале буровых работ должны регистрироваться участки аномального бурения, на которых при бурении скважин наблюдались толчки, проскальзывания (провалы) бурового става, выбросы газа и водоугольного шлама, зажимы и выход скважины в породу. В этих местах производится разведка в целях уточнения характера и местоположения возможного тектонического нарушения по схеме, составленной главным геологом шахты.
3.2.9. Технология и мероприятия по обеспечению безопасности работ по дегазации угольных пластов должны соответствовать требованиям Руководства по дегазации угольных шахт.
3.2.10. На дегазированных участках при проведении подготовительных выработок эффективность дегазации контролируется способом текущего прогноза выбросоопасности.
Увлажнение угольного пласта
3.3.1. Увлажнение угольного пласта осуществляется через длинные скважины диаметром 42-100 мм. Герметизация скважин осуществляется рукавными герметизаторами или цементно-песчаным раствором.
3.3.2. Выбор схемы расположения скважин производится в зависимости от системы разработки, высоты этажа, порядка отработки пластов и участков.
3.3.3. Увлажнение угольного пласта производится при давлении нагнетания Рн, соответствующем условию Рн < 0,75gН, где g — средний удельный вес пород вышележащей толщи (g = 2,5 т/м3), Н — глубина выработки от поверхности, м.
3.3.4. Нагнетание воды в угольный пласт осуществляется в режиме 4-часовой работы нагнетательной установки с 2-часовым перерывом.
3.3.5. При плохой смачиваемости угля необходимо производить гидрофилизацию путем добавок к воде поверхностно-активных веществ (ПАВ).
Выбор типа и концентрации ПАВ производится согласно табл. 3.1.
Таблица 3.1
| Тип ПАВ | Концентрация ПАВ по маркам угля, % | |||||
| Г | Ж | К | ОС | Т | А | |
| Сульфанол | 0,1-0,2 | 0,2-0,3 | 0,3-0,4 | 0,1-0,5 | 0,1-0,5 | — |
| ДБ | 0,2-0,3 | 0,2-0,4 | — | — | — | — |
3.3.6. В случаях когда при закачке не обеспечивается подача расчетного количества раствора в пласт, производится увлажнение через дополнительную скважину, пробуренную на расстоянии 4 м от предыдущей. Давление жидкости в этом случае должно быть на 1520 % ниже, чем в основной скважине, которая должна быть закрыта заглушкой.
3.3.7. Технология, параметры и оборудование, применяемые при увлажнении пластов, регламентируются «Схемами и технологией прогноза и предотвращения внезапных выбросов угля и газа при проведении подготовительных выработок комбайнами на выбросоопасных мощных и средней мощности пластах» (Кемерово: ВостНИИ, 1989) и «Инженерными методами расчета параметров региональных способов предотвращения внезапных выбросов угля и газа» (Кемерово: ВостНИИ, 1986).
Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 288; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!