НПАОП 10.0-5.25-89 Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля, породы и газа

расстояние не менее 4 м при проведении выработки буровзрывным способом осуществляют в режиме сотрясательного взрывания.

Вскрытие выбросоопасного песчаника мощностью 0,5 м и менее не глубине более 600 м производят сотрясательным взрыванием без предварительного прогнозирования выбросоопасности и без применения противовыбросных мероприятий.

7.1.4. Проведение выработок по выбросоопасным породам без применения способов борьбы с выбросами производится при опережающей обработке защитного угольного пласта.

Опережение очистного забоя по отношению к забою полевой выработки должно быть не менее величины мощности пород между защитным пластом и выработкой. Границы защищенных зон в массиве выбросоопасных пластов песчаника определяют в соответствии с разделом 3.

7.1.5. При проходке вертикальных стволов буровзрывным способом по выбросоопасным породам допускается длина шпуров не более 4,5 м при оптимизации параметров буровзрывных работ в соответствии с требованиями подраздела 7.3.

При проходке вертикальных стволов комбайнами управление комбайном при вскрытии и пересечении выбросоопасных песчаников должна осуществлять дистанционно с поверхности при полном отсутствии людей в стволе и на поверхности не ближе 50 м от ствола.

7.2. Прогноз выбросоопасности пород Донбасса

7.2.1. Выбросоопасность пород устанавливают по делению кернов на диски и наличие кольцевых трещин,комплексному показателю "В",величине эффективной поверхностной энергии (ЭПЭ) и акустическим методом.

Харахтерной 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.

7.2.2 Определение выбросоопаскости пластов песчаников по комплексному показетелю "В" ведут в следующем порядке.

Iэтап. Осуществляют визуальный осмотр кернового материала с глубины свыше 600 м, описывают структурно-текстурные особенности песчаников, на основании чего их разделяют по зернистости а слоистости на генетические типы, выделяют более светлые (тем-

ныв) слои, особое внимание обращают на наличие к регистрацию выпукло-вогнуты дисков и характер кольцевых трещин.

IIэтап. Производят отбор проб песчаника:

а) в местах разделения кернов на диски или наличия кольце­вых трещин (выбросоопасный слой) ;

б) в этом же пласте песчаника, но в невыбросоопасном слое который характеризуется, во-первых отсутствием дисков или кольцевых трещин, во-вторых более темным цветом, чем у песчаников, в месте, где обнаружены признаки выбросоопасности, В тех случаях когда такой слой не обнаружен, пробы отбирают в ближайшем пласте песчаника, отвечающем перечисленным требованиям ;

в) во всех других пластах песчаника следующих генетических типов ,в которых имели место выбросы породы и газа ; русловых песчаниках, песчаниках подводных выносов рек, с признаками прибрежноморских песчаников в зонах развития углей марок Г,Ж,К,ОС.

Число проб зависит от мощности, числа прослоев и генетического типа песчаников. В песчаниках, состоящих из различных прослоев, отличающихся по генетическое типу, отбирают одну про­бу из прослоя, если его мощность более 2,5 м.

В мощных песчаниках одного генетечесхого типа и однородных по структурно-текстурным признакам следует отбирать одну пробу на 5-10 м мощности в зависимости от цвета прослоя. Образцы для определения влажности керна и расчета соотношения влага-газ в порах отбирают из средней части керна способом его раскалывания в виде кусочков массой 50-80 г, немедленно оборачивают марлей и парафинируют,

Пробы не отбирают и песчаники на глубинах 600 м и более от­носят к невыбросоопасным на участках детальной разведки и доразведки углей марок Д,Т,А, а также части марки Г со значениями показателя отраженияR менее 0,75 у.е. и содержания углерода С°менее 84%.

IIIэтап. При наличии в керна песчаника дисков (кольцевых трещин) по пробам, отобранным в выбросоопасном и невыбросоопасном слоях, определяют; временное сопротивление растяжению по методу раскалывания кернов, пористость общую или эффективную , содержание цемента, кварца обломочного и кварца регенерированного; размеры зерен породообразующих материалов (по стандартным методикам). Из каждой пробы должно быть изготовлено не менее трех шлифов. Число определений в шлифе - не менее 50.

При отсутствии в керне дисков (кольцевых трещин) кроме вы­шеуказанных характеристик определяют; содержание слюдисто-глинистых минералов, протяженность контактов зерен, соотношение влага-газ в порах.

IYэтап. Сопоставляют величины показателей, характеризую­щих свойства песчаников выбросоопасного и невыбросоопасного пластов {слоев).

Пласт песчаника, в котором обнаружено разделение керна на диски (наличие кольцевих трещин), относят к выбросоопасным, если при выполнении экспериментальных работ, предусмотренных этапомIII, будет установлено отличие физико-механических и петролого-минералогических свойств песчаников различных слоев, при котором:

- временное сопротивление растяжению песчаника выбросоопасного слоя в 1,5...2 раза ниже временного сопротивления растяжению песчаника невыбросоопасного слоя ;

- пористость песчаника выбросоопасного слоя в 1,5,,2 раза выше пористости песчаника невыбросоопасного слоя того же плас­те ;

- процентное содержание кварца в песчаниках выбросоопасных слоев а 1,3,...1,5 раза больше, а процентное содержание цемента в 2...3 раза меньше, чем в песчанниках невыбросоопасных слоев одного и того же выбросоопасного пласта. Размеры зерен породообразующих минералов примерно в 2 раза больше у первых песчаников.

Отсутствие выбросоопасности у песчаников, в керне которых не обнаружены диски (кольцевые трещины), дополнительно контролируется на основании сопоставления показателей выбросоопасности с данными табл,7.1. Определение показателей выбросоопасносности, приведенных в таблице 7.1. производят по "Временному руководству по применению метода регионального прогноза выбросоопасности по­род Донбасса по геологоразведочным данным".

Диапазоны колебаний значений каждого показателя разбиты на ранги выбросоопасности, которым присвоены числовые значения 0,0 ; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0 (табл.7.1). Комплексный критерий выбросоопасности "В" определяют как среднее арифметическое кри­териев выбросоопасности для первой В1и второй В2групп показателей.

Критерий В1вычисляют как среднее арифметическое критериев выбросоопасности для каждой подгруппы, которые в свою очередь являются средним арифметическим чисел рангов в подгруппе, а критерий В2находят как среднее арифметическое чисел рангов во второй группе показателей. Слои песчаников, характеризующиеся ве­личинами комплексного критерия 0,8...1,0 относят к высокой сте­пени выбросоопасности. При величине В, равной 0,6...0,8 и 0,4...0,6, песчаники относят соответственно к средней ки низкой степени выбросоопасности. Критерий В, меньший 0,4, указывает, что слои песчаников являются невыбросоопасными. Выбросоопасность песчаников а интервалах, где керн разделился на диски, со­ответствует критерию В, равному 0,8.,.1,0, в интервалах разви­тия кольцевых трещин - 0,6...0,8.

7.2.3. Прогноз выбросоопасности пород по эффективной по­верхностной энергии (ЭПЭ) осуществляют по данным разведочного бурения с поверхности или из горных выработок. Длина и диаметр скважин не ограничивается.

Определение выбросоопасностн песчаника ведут в следующем порядке:

Iэтап. Производят отбор проб песчаника :

а) в скважинах, пробуренных вкрест простирания, с каждого метра или с каждого слоя, если мощность его менееIм ;

б) в скважинах, пробуренных по простиранию через 2,5 м. Пробы отбирают в виде части керна длиной не менее 200 мм. При делении кернов на диски отбирают несколько дисков общей длиной не менее 200 мм.

IIэтап. Из каждой отобранной пробы изготавливают не менее трех образцов для определения величины эффективной поверхност­ной энергии по методике ДонФТИ АН УССР. По стандартной методике определяет также модуль упругости.

IIIэтап. По трем значениям эффективной поверхностной энергии для каждой пробы вычисляет среднюю. Для каждой пары снежных проб определяют фактический перепад поверхностной енергии (по отношению величин ЭПЭ дальнего слоя к ближнему относительно за­боя выработки).

Песчаник считают выбросоопасным, если величина фактичес­кого перепада п= Г2/Г1, больше рассчитанного по формуле

nкр= ((20 √ Е2Г2 )/ γН)1/2, (7.1)

а эффективная поверхностная энергия, полученная экспериментально

Гфакт>Гкр=10-8n 2γH, кгс/см2,

гдеГ1и Г2- ЭПЭ ближнего и дальнего слоя соответственно; Е - модуль упругости дальнего слоя, кгс/см2.

Таблица 7.1

Примечание. В числителе даны пределы изменения показателей, в знаменателе - средние значения показателей, соответствующие каждому рангу выбросоопасности.

.

7.2.4. Заключение о выбросоопасности пластов песчаника должно содержать: полевое описание керна скважин с выделением генетических типов песчаника и слоев, различающихся по цвету, с описанием распространения и характера изменения их мощности ; таблицы результатов определения показателей выбросоопасности и критерия "В" (величины ЭПЭ} слоев песчаника по их мощности в каждой изученной скважине: колонки, в которых выделены гене­тические типы песчаника с вынесением критерия "В" (величины ЭПЭ} и данными о делении керна на диски (образовании кольцевых трещин) ; прогнозные разрезы выбросоопасности слоев исследованных пород ; карты гипсометрии и мощности слоев разной степени выбросоопасности ; вывода и рекомендации проектным организа­циям о наиболее целесообразных местах заложения горных вырабо­ток.

7.2.5. В случае, если пласт песчаника по данным разведоч­ного бурения определен как выбросоопасный, степень его выбросоопасности может быть уточнена при проведении горных выработок при этом степень выбросоопасности определяют на основании ана­лиза кернового материала, полученного при бурении скважин диа­метром 59...76 мм, или по величине ЭПЭ.

Керновые скважины следует бурить:

а) по оси будущей выработки, если выбросоопасный слой песчаника наводится 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.

Если степень выбросоопасности песчаника не уточняют, про­ведение выработки осуществляют в режиме сотрясательного взрыва­ния.

Признаки степени выбросоопасности пород следующие:

а) наличие более 30...40 выпукло-вогнутых дисков вIм кернов - зона высокой степени опасности ;

б) наличие вIм кернов не более 20...30 дисков, перемежаю­щихся породными цилиндрами длиной 50...100 мм с характерными кольцевыми трещинами - зона средней степени опасности;

в) выход кернов размером 150...200 мм иболее, опоясанных трещинами и перемежаемых единичными дисками - зона невысокой степени опасности ;

г) отсутствие дисков ( кольцевых трещин) - зона невыбросоопасная,

При прогнозе выбросоопасности из вскрывающей выработки песчаник необходимо перебуривать керновой скважиной за один или несколько приемов на всю мощность пласта.

Заключение о выбросоопасности пород подписывает геолог шахты, начальник службы (группы) прогноза и утверждает главный инженер шахты.

7.2.6. Для проведения акустического прогноза применяют звукоулавливающую аппаратуру типа ЗУА и низкочастотные анализаторы спектров типа С4-48.

Сейсмоприемник помещают в шпур диаметром 42 мм, который бу­рят в бок выработки в выбросоопасном слое песчаника на глубину не менееIм, жестко расклинивают и герметизируют. Расстояние сейсмоприемника от забоя выработки должно быть в пределах 16...50 м.

7.2.7. До начала ведения прогноза на пласте песчаника про­водят разведочные наблюдения. Для этого по оси будущей выработ­ки в выбросоопасном слое песчаника бурят разовую керновую скважину и проводят оценку выбросоопасности песчаника по делению кернов на диски.

При проведении выработки комбайном а разведанной зоне породного массива определяют среднее значение отношения амплитуд в невыбросоопасной зоне.

7.2.8. Оценку выбросоопасности пород акустическим прогно­зом производят по критерию, представляющему собой отношение (Кп) текущих значений амплитуд акустического сигнала, определен­ных на частотах 2000 и 300 Гц в прогнозируемой зоне (К0 ), к среднему значению отношения амплитуд акустического сигнала на этих же частотах в неопасных зонах ( Кн ).

R

К n =К i /Кн=(А2000/А300))/1/nΣ (В2000/В300) (7.2)

I=1

где А2000и АЗОО- текущие значения амплитуд акустического сигнала, определенные на частотах 2ООО и 300 Гц в прогнозируе­мой гоне ; В2ОООи ВЗОО- текущие значения амплитуд акустического сигнала, определенные на частотах 2000 и 300 Гц в неопасных зонах ;n- количество осредняемых значений отношений ам-плитуд акустического сигнала в неопасных зонах.

Прогноз "опасно" меняют на "неопасно" при снижении значе­ний критерия прогноза до величины Кп<1 и подвигании забоя выработки на 2 м, при этом составляют акт, подписываемый начальником службы (группы) прогноза и производственного участка и утверждаемый главным инженером.

7.3. Оптимизация параметров буровзрывних работ

7.3.1. При расчете зарядов шпуров следует исходить из то­го, что расход ВВ на разрушениеIм3породы должен составить О,8...1.5 кг непредохранительных ВВ. При применении предохрани­тельных ВВ расход следует увеличивать на 25-30%.

7.3.2. Возможно проведение выработки с опережающий забоем уменьшенного сечения (рис.7,1). Взрывные работы выполняют в обоих забоях за один прием с замедлением от проектного сечения к уменьшенному.

Рис. 7.1. Схема проведения выработки с опережающим забоем:

а - в зонах высокой степени опасности; б - в зонах невысокой в средней степени опасности

Соотношение сечения опережающего забоя проводимой выработки отставание забоя от опережающего должно быть таким, чтобы отбитая при взрывании проектного забоя порода полностью пере­крывали сечение опережающего забоя.

В зонах высокой степени выбросоопасности рекомендуется в опережающем забое бурить не более 12 шпуров, располагая отбой­ные шпуры по эллиптическому контуру. В зонах невысокой и сред­ней степени выбросоопасности бурение отбойных шпуров в передовом забое по эллиптическому контуру необязательно, число их может быть увеличено.

В забое проектного сечения шпуры располагают в один ряд на расстоянии не более 0,6 м от стенок опережающего забоя выра­ботки. Если одного ряда шпуров недостаточно для доведения вы­работки до проектных размеров, взрывание зарядов шпуров в от­стающем забое необходимо произвести в несколько очередей, со-блюдая изложенные выше требования к расположению шпуров.

7.3.3. При проведении выработки одновременно по выбросоопасному пласту песчаника и пласту сланца или выбросоопасному и невыбросоопасному слоям песчаника рекомендуются следующие схемы размещения шпуров;

а) если выбросоопасный слой песчаника находится только в нижней (или только средней) части забоя выработки, бурение вру­бовых шпуров обязательно в этих слоях песчаника ;

б) если выбросоопасный слой песчаника находится в верхней части забоя выработки и выходит за пределы проектного контура выработки, рекомендуется располагать заряды только в нижней части забоя ; если слой песчаника высокой степени опасности, то расстояние между верхним рядом шпуров и нижней границей выбросо-опасного слоя песчаника должно быть 1,5...2 м; если слой пес­чаника невысокой степени выбросоопасности это расстояние может быть уменьшено до О.5...1 м;

в) если выбросоопасный слой песчаника находится в верхней части забоя в пределах проектного контура выработки используют рекомендации, изложенные в пункте "б", но в первом случае мини­мальное расстояние должно быть уменьшено до 1,0...1,5 м, во втором до 0,5 м.

При проведении выработок в выбросоопасных породах следует применять шпуры длиной 1,6...1,8 м.

7.3.4. Оптимизация параметров буровзрывных работ наиболее эффективна при проведении выработок в зонах низкой м средней

степени опасности.

7.4. Возведение заградительных перемычек

в комплексе со специальными параметрами БВР

7.4.1. Способ заключается в том, что на определенном расстоянии от забоя устанавливают заградительную перемычку, а взрывными работами разрушает только часть пород в сечении выработки. При этом взорванная и выносимая выбросом порода не от­брасывается, а заполняет пространство до перемычки, тормозя развитие выброса.

7.4.2. Для возведения заградительной перемычки кольца из канатов подводят под стойку арки в момент ее установки или под­вязывают к ней после установки. При сборе опалубки кольца закрепляют на нужной высоте и в таком положении бетонируют.

Перед заряжанием шпуров петли канатов накладывают на кольца и закрепляют шплинтовочным канатом большого диаметра.

К кольцам с одной стороны выработки канаты перемычки могут быть присоединены заранее.

7.4.3. Параметры канатной перемычки следующие: расстояние от забоя до перемычки 3,0...3,5 м; расстояние от почвы выра­ботки до нижнего каната 0,5...0,6 м, а между канатами 0,15... 0,2 м; расстояние от верхнего каната до кровли выработки 0,6...0,8 м. Диаметр канатов для перемычка 22...25 мм;диаметр канатов для колец 18...20 мм; диаметр шплинтовочного каната 59 мм. Длина каната перемычки долина быть на 0,14 м больше ширины выработки.

7.4.4. Заградительные перемычки в комплексе со специальны­ми параметрами буровзрывных работ применяют при проведении выработок в зонах высокой степени выбросоопасности. В случае не-обходимости перемычки могут быть установлены в несколько рядов.

7.5. Проведение выработок комбайнами

со специальным исполнительным органом

7.5.1. Предотвращение выбросов при проведении выработок по выбросоопасным породам проходческими комбайнами достигается за счет уменьшения скорости деформации упругого восстановления массива путем регулирования режима разрушения пород и снижения напряжений на контуре выработки приданием ей круглой, а забою - полусферической формы. Разрушение породного массива осуществляют комбайнами со специальным исполнительным органом.

7.5.2. Параметры технологии проведения выработок проход­ческим комбайном следующие;

а) скорость проведения выработок по выбросоопасным поро­дам определяется по формуле

V= 0,9 х 1/L,

гдеL= 0,3ВД- глубина полусферы забоя при разрушении пород; В - показатель выбросоопасности пород (см.п.7.2); Д - диаметр выработки, м.

Контроль режима работы комбайна производят по данным акус­тического прогноза выбросоопасности пород. При высокой степени выбросоопасности пород скорость проведения выработки не должна превышать 0,5 м/ч, а при средней -Iм/ч.

7.5.3. Изложенные требования распространяются и на прове­дение вертикальных стволов стволопроходческими комбайнами.

7.6. Образование разгрузочных щелей

7.6.1. Разгрузочные щели в выбросоопасных породах могут быть плоскими (рис.7.2, Б) или расположенными по контуру выра­ботки (рис.7.2, А).

Параметрами разгрузочной щели являются: длина щели в плос­кости забоя в , ширина щели а , высота выработкиhи несни­жаемое опережение щели Δl, глубина щелиL( рис. 7.2).

Ширина щели должна быть не менее 20 мм. Плоская щель долж­на по длине выходить за контур выработки в обе стороны по 0,6 м.

Величина неснижаемого опережения щели должна составлять не менее 0,3 м.

Минимальная глубина щели должна превышать глубину шпуров на величину неснижаемого опережения.

Максимальная глубина щели регламентируется технической ха­рактеристикой установки для образования щели.

7.6.2. Разрушение породного массива в пределах проектного сечения контура выработки может производиться механическим или буровзрывным способом после образования разгрузочной щели.

Рис. 7.2. Схема расположения разгрузочной шели по контуру выработки (А); плоской (Б):