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

Герметизацию скважин (шпуров) производят газозатвором ЗГ-1 или ПГШ.

Отбор проб для определения иодного показателя и коэффициента крепости угля производят по каждой пачке мощностью более 0,2 м.

Если отбор проб угля по пачкан невозможен, тоf иJопределяются по общей пробе.

К учету принимают максимальные значенияg,Jи минимальное значениеf.

Определение иодного показателя и коэффициента крепости угля по отобранным пробам производят в лаборатории МакНИИ.

Ситуация перед вскрытием оценивается как невыбросоопасная при одновременном выполнении трех условий:

g≤ 2 л/мин,

ΔJ≤ 3,5 мг/г,

f≥ 0,6 у.а.

Если хотя бы один из трех показателей не соответствуем ука­занному условию, ситуация считается опасной и вскрытие пласта осуществляют при прогнозе "опасно",

2.3. Локальный прогноз выбросоопасности угольных пластов

2.3.1. На шахтах Донецкого и Кузнецкого бассейнов шахтопласты ниже глубины, указанной в п. 2.1.3, подвергают периодическо­му обследованию методом локального прогноза. Перечень шахтопластов, на которых должен применяться локальный прогноз, определя­ется комиссией в соответствии с п.1.2.5.

2.3.2. Оценку выбросоопасности угольных пластов производят по номограмме (рис. 2.1) в зависимости от значений действующих сил

( Ра ) и устойчивости угольных пластов (Мn).

Рис. 2.1. Номограмма для оценки выбросоопасности угольных пластов

1 - Донбасс; 2 - Кузбасс

Показатели Ра и Мnвычисляют по следующим формулам

Ра =РГ+ 0,1Н (2.5)

Мn=Мса-sм (2.6)

М=q -B(2.7)

q = aq- b (2.8)

В=m+ g ( a1+ b1 n) (2,9)

где Н - глубина расположения обследуемой выработки, м; РГ- дав­ление газа в угольном пласте, кгс/см2; Мn,Мса - соответственно, единичное и среднеарифметическое значение устойчивости пласта;sм -среднеквадратическое отклонение, характеризующее неодно­родность пласта (принимают в зависимости от Мса по табл. 2,2);q - обобщенный показатель прочности пласта с учетом его нару­шенности ; В - обобщенный показатель структуры пласта с учетом его мощности;q- приведенная прочность пласта;m- мощность пласта, м;n- число угольных пачек, слагающих пласт; a , b , g , a1, b1- эмпирические коэффициенты, значения которых приведе­ны в табл. 2.3.

q=(q 1 m 1+q 2 m 2+…+qcmc )/(m 1+m 2+…+mc ),

гдеq 1,q 2,…qc - прочность угольных пачек в забое выработ­ки;m 1,m 2,…mc - мощность угольных пачек, м.

2.3.3. При положении точки с координатами Ра и Мnна номограмме ниже кривой шахтопласт разрабатывают с локальным прогно­зом.

При положении этой точки выше кривой шахтопласт разрабатыва­ют с текущим прогнозом выбросоопасности.

2.3.4. Обследование локальным прогнозом в полном объеме состоит из 10 циклозамеров критериев локального прогноза, замеряемых через каждые 2-3 м подвигания забоя (20-30 м подвигания выработки).

2.3.5. Пункты обследований выбирают такими, чтобы были представлены наиболее характерные в отношении выбросоопасности свой­ства пластов;

На крутонаклонных и крутых пластах, отрабатываемых уступными лавами по простиранию, - в трех нижних уступах (на расстоянии 0,5-1,0 м от кутка) и в забое откаточного штрека;

на крутонаклонных и крутых пластах, отрабатываемых щитовы­ми агрегатами, - в забое монтажной ниши (на расстоянии 20 м от вентиляционного гезенка) и в лаве (на расстоянии 0,5-1,0 м от

Таблица 2.2

Таблица 2.3

кутка вентиляционного гезенка в средней и нижней частях этажа на расстоянии по падению от вентиляционного горизонта соответс­твенно 30-60 м и 80-110 м);

на пологих и наклонных пластах - в забое опережающей выра­ботки и в трех пунктах по длине очистного забоя (на расстоянии 5-15 м от сопряжений с откаточной и вентиляционной выработками и в средней части лавы);

при мощности угольного пласта более 2,2 м - только в подго­товительных выработках.

2.3.6. После вскрытия угольного пласта локальный прогноз в полном объеме проводят сразу же после выхода забоя выработки на пласт и повторяют через 30-40 м подвигания выработки.

2.3.7. Проведение подготовительных выработок по падению пласта ниже горизонта, обследуемого локальным прогнозом, осуще­ствляют с применением текущего прогноза.

2.3.8. Первое обследование в очистном забое проводят в пол­ном объеме сразу же после начала выемки и повторяют через 30-40 м подвигания выработки. Третий раз обследование в полном объеме проводят после отхода забоя от рассечки на расстояние, равное длине лавы.

2.3.9. В дальнейшем периодичность обследования устанавлива­ют а зависимости от критической глубины ( Нкр ), на которой возможно появление выбросов угля и газа:

при ( Нкр - Н )<100 м - через 30 м подвигания;

при 100 < ( Нкр - Н ) < 200 м - через 100 м подвигания;

при ( Нкр - Н ) > 200 м - через 300 м подвигания.

2.3.10. Критическая глубина Нкр определяется по формуле

Нкр = Н +j(Ра- Ра) (2.10)

где Ра- значение Ра по номограмме в точке пересечения перпен­дикуляра, восстановленного из абсциссы со значением Мnдля данного места обследования, с кривой;j- эмпирический коэффи­циент , определяемый по табл. 2.3.

2.3.11. Между обследованиями в полном объеме через каждые 10 м подвигания забоя в пунктах ведения локального прогноза проводят контрольные определения показателей изменения мощности пласта Кmи прочности пласта Кqпо формулам:

Кm= ((mcp-mk)/mcp)*100%; (2.11)

Kq= ((qcp-qk)/qcp)*100%, (2.12)

гдеmcp,qcp- соответственно значения средней мощности и -приве­денной прочности пласта при последнем обследовании в полном объе­меmk,qk- соответственно значения мощности и приведенной про­чности пласта при контрольных определениях.

При значениях Кm >15% и Кq >15% проводят внеочередное обследование в полном объеме.

2.3.12. Кроме указанного в п. 2.3.11 внеочередные обследова­ния проводят при изменении системы разработку технологии выем­ки угля, способа управления кровлей и при переходе зон ПГД.

Переход забоем выработки зоны геологического нарушения, наличие которого ранее не было установлено, осуществляется с при­менением текущего прогноза выбросоопасности.

2.3.13. Давление газа в пласте ( Рг) определяют из забоя полевой выработки перед вскрытием пластов. В дальнейшем давление газа в пласте определяют через 300 м подвигания выработки, в которой проводят локальный прогноз.

При расчете в формуле 2.5 принимают наибольшее давление, за­меренное в данном пласте.

2.3.14. Глубину разработки (Н) определяют как расстояние от земной поверхности до места проведения локального прогноза

2.3.15. Прочность угля (q) определяют прочностномером П-1 и рассчитывают как среднеарифметическое знамение из 5 замеров, про­веденных на расстоянии 5-10 см один от другого по каждой пачке. Пачки определяют визуально по цвету, блеску, структуре, степени нарушенности и четко разделенным плоскостям ослабления различной плотности в соответствии с рис. 2.2 и табл. 2.4. При этом учиты­вают все слагающие пласт угольные пачки мощностью более 5 см. При наличии в пласте прослоек породы их учитывают следующим об­разом: а) сильно нарушенные перемятые слои породы считаются са­мостоятельными пачками, их прочность следует определять; б) малонарушенные плотные слоя породы мощностью до 0,3 м самостоятель­ными пачками не считаются, а их мощность прибавляют к мощности соседней наиболее прочной пачке.

Пачки пластов, не отличающиеся по прочности более чем на 7% и не разделенные перемятыми породными прослойками, при расчетах принимают за одну пачку.

Рис. 2.2. Тектоническая структура углей

Для тектонически нарушенных пластов (более 75% от общей мощ­ности), в которых стерты различия между пачками, а также для пластов сложной структуры с количеством пачек более 4, число па­чек при расчетах принимают равным 4.

Таблица 2.4

2.3.16. Мощность пластов и отдельных пачек определяют в мес­тах замера прочности угля. Присечки кровли и почвы в мощность пласта не включают. Пачки пластов мощностью менее 5 см прибавля­ет к мощности соседней пачки, сходной по прочности и нарушенности.

Результаты определений критериев локального прогноза и вычис­лений действующих сил (Ра) и устойчивости угольных пластов (М n ) заносят в журнал (форма 3.2) и оформляет актом (форма 3.3). К акту прилагают выкопировку из плана горных работ с указанием на выкопировке места проведения локального прогноза.

2.3.17. На шахтах Карагандинского бассейна, разрабатывающих шахтопласты ниже глубин, указанных в п. 2.1.3, локальный прогноз

осуществляют по методике ВостНИИ,

2.4. Текущий прогноз выбросоопасности

Общие положения

2.4.1. Текущий прогноз выбросоопасности предназначен для ус­тановления опасных и неопасных зон при проведении подготовитель­ных выработок и ведении очистных работ. При установлении неопас­ной зоны составляют акт (форма 3.4), действие которого приоста­навливается через один год или при входе забоя в опасную зону.

При. снятии согласующей подписи институты: МакНИИ (ВостНИИ), ДонУГИ, ИГД им. А.А.Скочинского обязаны письменно поставить в из­вестность главного инженера шахты и горно-технического инспекто­ра.

2.4.2. На шахтах Донецкого бассейна применяются два метода текущего прогноза выбросоопасности: по сейсмоакустической актив­ности и по начальной скорости газовыделения из шпуров.

Допускается сочетание этих методов, при этом по начальной скорости газовыделения уточняют наличие и границы опасных зон, установленных сейсмоакустическнм методом.

На шахтах восточных и северных угольных бассейнов и место­рождений текущий прогноз выбросоопасности в подготовительных вы­работках осуществляют на основании замеров начальной скорости газов деления и выхода бурового штыба по длине контрольных шпу­ров. Выбросоопасность в очистных выработках в этих бассейнах оце­нивают по результатам прогноза, в прилегающих к ним подготовитель­ных выработках.

2.4.3. Перед началом работ по бурению контрольных шпуров для текущего прогноза производят визуальный осмотр забоя и устанавли­вают тектоническую структуру слагающих пласт угольных пачек в со­ответствии с табл. 2.4. Шпуры бурят по наиболее нарушенной пачке угля мощностью не менее 0,2 м. Если пласт имеет две пачки угля одинакового типа, то шпуры бурят только по пачке, имеющей боль­шую мощность. Бурение шпуров с продувкой и промывкой для измере­ния начальной скорости газовыделения не допускается.

Текущий прогноз по начальной скорости газовыделения прерыва­ют и зону пласта считают опасной при: уменьшении мощности пласта (пачки) до величины менее 0,2 м; невозможности пробурить шпур на требуемую глубину или эагерметизировать его; наличии в процессе бурения ударов и тресков различной силы и частоты в массиве; вы­брасывании из шпура газа с буровой мелочью; зажатии или выталки­вании бурового инструмента.

2.4.4. При выявлении опасной зоны горный мастер по прогнозу на месте запрещает ведение работ по выемке угля с последующей за­писью в наряд - путевку горного мастера эксплуатационного (подгото­вительного) участка и сообщает об этом диспетчеру шахты и началь­нику службы (группы) по прогнозу. Последний делает соответствую­щую запись в журнале текущего прогноза и ознакомляет (под рос­пись) с ней главного инженера шахты. Главный инженер шахты отда­ет письменное распоряжение об остановке забоя выработки и возоб­новлении работ после применения способа предотвращения выбросов, контроля его эффективности и выполнения мероприятий по безопас­ности и оперативно ставит в известность ГТИ и МакНИИ (ВостНИИ).

Текущий прогноз выбросоопасности по акустической эмиссии горного массива

2.4.5. Основным информативным признаком при прогнозе выбросоопасных зон по акустической эмиссии (АЭ) горного массива являет­ся ее активность (Ńi)- общее число импульсов АЭ, зарегистриро­ванных звукоулавливающей аппаратурой за интервал наблюдения, при­веденное к единице времени. Активность АЭ в зависимости от интер­вала наблюдения может быть десятиминутной

(Ńi,10), часовой (Ńi,ч) суточной (Ńi,с ), цикловой(Ńi,ц ).

Величина интервала наблюдения зависит от среднеарифметическо­го значения активности ( N ).

2.4.6. При расчете прогноза определяют среднеарифметическое значение активности на опорном интервале осреднения, сдвигающим­ся каждые сутки.

Опорным интервалом осреднения называется постоянное количест­во (m) активностей АЭ, принятых для данного забоя:m= 30 для очистных и 10 для подготовительных забоев.

_m

Ńк =m -1 ΣŃi, (2.13)

i=1

где Ńi- значения активности (Ńi,ч ; Ńi,с; Ńi,ц ), в том числе и нулевые. При использовании Ńi,ч к расчету принимают активность, зарегистрированную за часы, в которые в забое производилась ра­бота отбойным молотком или стругом, или комбайном, или сверлом по углю вне зависимости от продолжительности перечисленных ра­бот; при использовании Ńi,с, Ńi,ц к расчету принимают актив­ность, зарегистрированную за весь интервал определения.

Значение активности после очередного сдвига интервала осред­нения вычисляют по формуле

_mm+1n

Ńк+1 =m -1(ΣŃi+ΣŃi–ΣŃi) (2.14)

i=1i=m+1i=1

гдеn- число значений активности, на которой сдвигается опорный интервал. При использовании часовой активностиnравно числу принятых к расчету активностей в технологических сутках; при ис­пользовании Ń и Ńi,цn=1.

Вычисление Ń производят в конце каждых технологических су­ток (циклов) после очередного сдвига интервала осреднения.

2.4.7. Признаком входа забоя в опасную зону является регист­рация одного из двух возможных критериев: "двух точек" или "кри­тического превышения".

Критерий "двух точек" - это возрастание средней в двух по­следовательных интервалах осреднения активности, удовлетворяющее следующим условиям:

_ _ _

(Ńк+1 – Ńк / Ńк)*100 ³ q ³ c(2.15)

_ _

гдеq=5% при Ńк+1 ³ 10имп/ч (имп/сутки);q=10% при при Ńк+1 ≤ 10имп/ч (имп/сутки); с - уровень активности, ниже которого критерий "двух точек" не действует; с = 2 имп-ч (имя/сутки).

Критерий "критического превышения" должен удовлетворять сле­дующему условию:

_

Ńкр ³ р* Ńк (2.16)

_ _

где Ńкр - активность, при регистрации которой выдается прогноз "опасно"; р - коэффициент, зависящий от Ńк ; Р = 4 при Ń > 3,6 и

_

Р = 4,5 при Ń = 2 - 3,5 имп/ч (имп/сутки).

2.4.8. Если прогноз "опасно" был получен по критерию "двух точек", то он меняется на прогноз "неопасно" после понижения не менее

_

двух раз подряд средней активности наqи более процентов и подвигания забоя на 6 м после второго понижения Ńк (зона за-

паса, которая, как и опасная, отрабатывается с применением меро­приятий по предотвращению выбросов). Если в зоне запаса зарегистрировано критическое значение активности, начинается отсчет но­вой шестиметровой зоны запаса со следующих суток.

Если прогноз "опасно" был получен по критерию "критического превышения", то он меняется на прогноз "неопасно" после подвигания забоя на 6 метров.

Прогноз "неопасно" и разрешение на отмену профилактических мероприятий оформляют актом (форма 3.4).

Начало опасных зон, зон запаса и их окончание наносят на рабочий эскиз выработки (планшет).

2.4.9. При отсутствии наблюдений за АЭ горного массива в те­чение часа и более, если не были прекращены работы по углю в ра­диусе действия сейсмоприемника прогноз получают после набора но­вого опорного интервала осреднения и расчета трех значений Ńк .

В этом случае до набора опорного интервала величина Ńк может быть условно принята равной нулю. До получения прогноза работы по углю в забое должны вестись с выполнением противовыбросных мероприятий.

2.4.10. Регистрация импульсов АЭ осуществляется по методике, изложенной в приложении 9. Результаты наблюдений заносят в жур­нал регистрации АЭ (форма 3.5), расчет прогноза ведут в журнале (форма 3.6).

2.4.11. Способ и место установки сейсмоприемников, порядок перестановки и определения их радиуса действия указывают в пас-порте выемочного участка (проведения и крепления горных вырабо­ток) в разделе "Применение звукоулавливающей аппаратуры (ЗУА)" За радиус действия принимают расстояние, на котором сейсмоприемиик воспринимает колебания, вызванные контрольными ударами (или работой отбойного молотка, комбайна) с амплитудой, превышающей уровень фона более чем в 2 раза. Радиус действия сейсмоприемни-ков определяют при каждой его установке.

Для наблюдений за АЭ горного массива при очистных работах сейсмоприемник устанавливают впереди забоя в шпуре длиной не ме­нее 4 м. Расстояние от забоя до сейсмоприемника должно быть не менее 3 м и не более половины радиуса его действия. При отсут­ствии опережающих выработок допускается установка сейсмоприем­ника на элементы крепи.

Для наблюдений за АЭ в подготовительных выработках, проводи­мых взрывным способом, сейсмоприемник устанавливают в шпуре дли­ной не менее 2 м, пробуренном в угле, на расстоянии от забоя

5...20 м. Если по техническим причинам установка сейсмоприемника не представляется возможной, допускается его установка во вмещаю­щих породах в шпуре глубиной не менееIм на расстоянии от забоя 5...20 м.

Для наблюдений за АЭ в подготовительных выработках, проводи­мых комбайном, расстояние от шпура до забоя должно быть

20...40 м.

Установка сейсмоприемников должна осуществляться электрослесарем службы прогноза. Оператор группы сейсмопрогноза должен ежесменно в журнале регистрации отмечать расстояние от забоя до сейсмоприемника по информации сменного надзора эксплуатационного (подготовительного) участка и участка ВТБ.

Способы и схемы установки сейсмоприемников для конкретных условий разрабатывает и рекомендует ГО ДонУГИ, они должны быть вне сены в паспорт в разделе "применение ЗУА". Один раз в месяц результаты контрольного определения радиуса действия должны быть зарегистрированы на магнитной ленте и оформлены актом, утвержденным главным инженером шахты. Лента с записью сохраняется до следующего контрольного определения радиуса действия. Область и условия применения прогноза по АЭ, а также параметры алгоритма расчета прогноза (интервал наблюдения, Л/Ь/П1<;>;) ) для конкрет­ных горно-геологических и технологических условий могут уточнять­ся ГО ДонУГИ по имеющимся результатам контроля АЭ и должны ука­зываться в паспорте выемочного участка (подготовительного забоя).

На выбросоопасных пластах при комбайновом способе проведения выработок через каждые 30 м подвигания подготовительного забоя должка проводиться контрольная оценка выбросоопасности пласта по методике проведения разведочных наблюдений текущего прогноза в соответствии с п.п 2.4.12 - 2.4.13.

Текущий прогноз выбросоопасности по начальной скорости газовыделения из шпуров

2.4.12. С целью получения исходных данных для текущего про­гноза проводят разведочные наблюдения вне зоны геологического на­рушения (не ближе 25 м). В подготовительных выработках эти наблюдения включают измерения начальной скорости газовыделенияgн из шпура глубиной 3,5 м, коэффициента крепости угляfи общей мощности пластаmв пяти циклах проходки (через 2 м). В очистных выра­ботках эти измерения проводят в пяти пунктах, расположенных равномерно по длине забоя.

Измерение начальной скорости газовыделения при разведочных наблюдениях производят при длине контрольного шпура 3,5 м диа­метром 42 мм. Бурение контрольного шпура при достижении 3,5 мет­ров приостанавливают, буровую штангу извлекают, в контрольный шпур вводят газозатвор и герметизируют измерительную камеру дли­ной 0,5 м. Измерительная камера должна располагаться вне зоны влияния способов предотвращения внезапных выбросов.