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

2.7. Оперативное управление интенсивностью технологических процессов

2.7.1. На шахтах Донбасса на выбросоопасных пластах в очист­ных забоях с комбайновой, щитовой и струговой технологией выемки, а также в нарезных и подготовительных выработках может применять­ся оперативное управление интенсивностью выемки угля.

2.7.2. Под оперативным управлением понимают изменение режима технологического воздействия на пласт в соответствии с результа­тами контроля акустической эмиссии (АЭ) горного массива аппарату­рой ЗУА. Оперативное управление реализуется своевременной приос­тановкой технологического процесса по команде оператора группы сейсмопрогноэа с последующим разрешением на возобновление работы. Для осуществления оперативного управления при использовании в забое пневматической энергии организуют прямую громкоговорящую связь между оператором группы сейсмопрогноза и машинистом, уп­равляющим механизмом. При использовании в забое электроэнергии организуют прямую телефонную связь с диспетчером (начальником смены), который снимает напряжение с управляемого механизме, пу­тем дистанционного (с помощью аппаратуры ТУ-ТС) отключения элек­троэнергии с поверхности. Команда оператора должна быть выполне­на в течение 2 мин.

2.7.3. Для применения оперативного управления интенсивностью технологических процессов рассчитывают параметры управления:t 3- время реакции пласта на прекращение работ (время последей­ствия процесса);d- доля накопленной активности АЭ, вероятной за времяt 3; К - коэффициент запаса, необходимый для определе­ния предельно допустимой активности ( ŃСТОП).

Перечисленные параметры в зависимости от управляемого процес­са рассчитываются по результатам предварительных наблюдений за акустической эмиссией шахтопласта и выдаются шахте ДонУГИ в виде заключения об управляемости системы "воздействие-массив-реакция".

2.7.4. Основным информативным признаком при управлении интен­сивностью выемки угля являются часовая (Ń i,ч ) и десятиминутная

(Ni,10) активности.

2.7.5. Предельно допустимые значения активности (ŃСТОП) оп­ределяются по формуле

ŃСТОП≥N КР(2.23)

гдеN КР- определяется в соответствии с пунктом 2.4.7.

2.7.6. При регистрации значения активности, равнойN СТОП, оператор подает команду для прекращения выемки угля.

2.7.7. Разрешение на возобновление выемки может быть дано после начала нового часового интервала определения активности АЭ, но не ранее, чем через время последействия процессаt 3, если активность не достигла критического значения. При достиже­нииN КРоператор выдает прогноз "опасно".

2.7.8. Оператор должен фиксировать на рабочую магнитную лен­ту и в журнале регистрации активности АЭ все команды на останов­ку механизма и разрешение на возобновление работы с указанием в времени выдачи команды и фамилии принявшего команду.

2.7.9. При оперативном управлении оператор группы сейсмопро­гноза может одновременно обслуживать не более двух трактов реги­страции, контролирующих один забой.

2.7.10. Операторы группы сейсмопрогноза, участвующие в опе­ративном управлении, должны пройти обучение по программе ДонУГИ и иметь квалификационные удостоверения на право ведения оператив­ного управления интенсивностью технологических процессов.

2.7.11. Цель и порядок оперативного управления, правила рас­чета и практического выполнения должны быть изложены в паспорте участка в разделе "Применение аппаратуры ЗУА" и согласованы с ДонУГИ.

Раздел 3. ОПЕРЕЖЮЩАЯ РАЗРАБОТКА ЗАЩИТНЫХ ПЛАСТОВ

3.1. Общие положения

3.1.1. Механизм защитного действия опережающей разработки за­щитных пластов для предотвращения выбросов угля, породы и газа заключается в снижении горного и газового давления, увеличении газопроницаемости путем разгрузки и дегазации над- и подработан­ных пластов угля и пород.

Защитным считается такой пласт (пропласток, слой породы), опережающая разработка которого обеспечивает полную безопасность в отношении внезапных выбросов на защищаемом пласте свиты или частичную разгрузку от горного давления, облегчающую выполнение других способов борьбы с внезапными выбросами регионального или локального характера.

Защите подлежат угольные пласты, опасные и угрожаемые по внезапным выбросам угля и газа, слои выбросоопасных песчаников, по которым проводятся горные выработки.

3.1.2. Пласты в свите могут разрабатываться в нисходящем, восходящем и смешанном порядках. Порядок разработки пластов в свите выбирают с таким расчетом, чтобы обеспечить эффективной защитой наибольшее число пластов, опасных и угрожаемых по вне­запным выбросам.

При наличии в свите неопасных 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 предотвращении внезапных выбросов угля и газа и обеспечивается максимальная защита соседних пластов по площади. Защита пластов в пределах всего этапа (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 отрабатывает с опережением на один этаж и более (рис. 3.1, в);

восходящим порядком отработки этажей и пластов (рис.3.1 г),

В остальных случаях защита на всю высоту этажа не обеспечи­вается (рис. 3.1, д, е).

Участки а1 характеризуются повышенной опасностью по внезап­ным выбросам, в особенности в ситуации, показанной на рис. 3.1, д.

На крутых пластах запрещается ведение горных работ в нижней незащищенной части этажа (частичной защиты) по схеме рис. 3.1, д. кроме следующих случаев:

выемку угля производят 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;

выемку угля производят в пределах защищенной зоны через ге­зенки, проведенные с полевого откаточного штрека или откаточно­го штрека нижележащего пласта.

Использование частичной защиты на пластах крутого падения во всех остальных случаях определяет комиссия в соответствии с п. 1.2.5 настоящей Инструкции.

З.1.З. Отработку защитного пласта необходимо производить без оставления целиков и участков угольного массива в выработанном пространстве X). Оставление целиков, не предусмотренных програм­мой развития горных работ, допускается с разрешения технического директора объединения с обязательным нанесением их и зон ПГД от них на планы горных работ. Учету подлежат целики, минимальный размер которых превышает 0,1L, на мощных пластах - все целики, минимальный размер которых больше в 8мХ Х).

_______________________

х) Под целиком следует понимать часть угольного массива, наимень­ший размер которой не превышает 2L, гдеL- ширина зоны опорного давления, определяемая по номограмме рис. 3.2. Если указанный размер больше 2L, то речь идет о краевой части

участков угольного массива.

Рис. 3.1. Основные схемы использования ведомых пластов:

А - очистная выработка на защитном пласте; В - выработанное про странство на отработанных горизонтах; С - границы защиты; а1- не-

защищенный участок;I- порядок отработки пластов и этажей

Рис. 3.2. Номограмма для определения шириныLзоны опорного давления

3.1.4. Минимально допустимую мощность (hmin) междупластья при подработке, с точки зрения технологической возможности пос­ледующей разработки опасного по выбросам пласта, определяют по формулам:

h min>KmCosαПри α< 60°,

h min>KmSin(α/2)При α >60°,

гдеm- мощность защитного пласта (слоя), м; α – угол падения, град; К - коэффициент, учитывающий геологические и горно-техни-ческие 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.

Приhmin< 5 м подработка опасных по внезапным выбросам пла­стов допускается при наличии положительного заключения ВНИМИ и МакНИИ.

хх) Допускается исключение из учета целиков угля в случаях, ког­да инструментально установлено уменьшение их до минимальных размеров, о чем составляют акт, который утверждает главный инженер шахты.

3.1.5. При разработке защитных пластов следует применять спо­собы управления кровлей полным обрушением или плавным опусканием.

Управление кровлей полной закладкой выработанного пространст­ва допускается при эффективной мощностиmэф, рассчитываемой в соответствии с п. 3.2.1, достаточной для обеспечения защиты.

При надработке защитными пластами мощностью 0,5 м и менее не допускается оставление в выработанном пространстве отбитой горной массы, за исключением случаев, когдаh 2<0,7S 2,

3.1.6. Главный маркшейдер шахты наносит границы защищенных, незащищенных зон и зон повышенного горного давления (ПГД) на планы горных работ и на рабочие эскизы участка; представляет со­ответствующим службам шахты маркшейдерскую документацию, необхо­димую для составления проектов ведения горных работ; разрабаты­вает 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") уведомляет об этом главного инженера шахты и началь­ника соответствующего участка, а также знакомит с содержанием этого уведомления горно-технического инспектора, закрепленного за шахтой; при подходе горных выработок к границе зоны ПГД на расстояние не менее 20 м, но не позднее, чем за трое суток до подхода к этой границе выдает начальнику участка под расписку эскиз выработок с указанием на нем границ входа и выхода, а так­же расстояний до них от маркшейдерских пунктов или от характер­ных элементов горных выработок. Анализ и учет использования за­щитных пластов ведется согласно приложению 7.

3.2. Границы защитного действия

3.2.1. Построение границ защищенных зон производят в соот­ветствии со схемами, представленными на рис. 3.3 и 3.4, для че­го необходимо располагать следующими исходными данными:

глубина разработки защитного пласта Н, м;

вынимаемая мощность защитного пластаm, м;

принятый способ управления кровлей на защитном пласте;

угол падения пласта α , град ;

процентное содержание песчаников в составе пород междупластья η ;

размеры выработки защитного пластаaиb(рис. 3.3 и 3.4).

Глубину Н принимают равной расстоянию от земной поверхности до нижней границы очистной выработки защитного пласта.

На схемах рис. 3.3 и 3.4 предполагается управление кровлей на защитном пласте полным обрушением или закладкой выработанно­го пространства по всей площади. Способ управления учитывают введением понятия эффективной мощностиmэфзащитного пласта: при полном обрушенииmэф=mв случае применения закладки выработанного пространства значениеmэф определяют по формуле

m эф =km,

гдеk- коэффициент, учитывающий компрессионные свойства закла­дочного материала:k= 0,2 при гидравлической закладке;k= 0,3 при других видах закладки.

Для пластов крутого падения Центрального района Донбасса принимаютk= 0,35 - при гидрозакладке,k= 0,45 - при других видах закладки,k= 0,7 - при управлении кровлей удержанием на кострах,k=1- при управлении кровлей полным обрушением или плавным опусканием. Если известен коэффициентk y усадки закла­дочного материала, то К определяют из выражения К = 0,1 + Ку.

При разработке защитного пласта без оставления целиков угля между выемочными участками, а также при оставлении целиков, раз­меры которых меньше указанных в пункте 3.1.3, за величины а иbпринимают суммарную ширину выработанного пространства по падению или простиранию. Если размер целика больше указанного в пункте 3.1.3, то за величину а илиbпринимают соответственно ши­рину выработанного пространства по падению или по простиранию, ограниченную с одной стороны целиком, а с другой - угольным мас­сивом.

3.2.2. Размеры защищенной зоны в кровлюS 1и в почвуS 2(рис. 3.3 и 3.4) определяют по формулам;

S 1=β1β2S`1

S 2=β1β2S`2

где значенияS 1иS 2, берут из табл. З.1 β1- коэффициент, учитывающий значениеmэф; β1=mэф/m, но не болееI,m β- кри­тическое значение мощности защитного пласта, определяемое по номограмме рис. 3.5; β2- коэффициент, учитывающий процентное содержание песчаников η в составе пород междупластья, β2=I- 0,4η/100.

Если для лав защитного пласта длиной больше 80 м в резуль­тате расчетов, выполненных в соответствии с настоящим пунктом, полученоS 2< 20 м, то следует приниматьS 2= 20м.

Рис. 3.5. Номограмма для определения критической мощности защитного пластаm :

а- наименьший размер (а илиb- см. рис. 3.3 и .3.4) выработки. Если а > 0,3Н, то при определенииm принимается а = 0,3Н, но не более 250м

Таблица 3.1

3.2.3. Еслиh 1<S 1, при подработке илиh 2<S 2при надработке (рис. 3.3 и 3.4), то необходимо выделить участки, характеризующиеся восстановлением опасных нагрузок, как это показано насхемах "б" и "в* рис. 3.3 и 3.4. Для этого используют углы защи­ты: δi(i= 1,2,3,4) и углы давления φi(i= 1,2,3), значения которых в функции от угла падения αХ)приведены в табл. 3.2.

Таблица 3.2

3.2.4. Для условий Воркутинского месторождения при одновременном соблюдении условий:h<25 м, α<30°,m<1,3 м и управлении кровлей - полным обрушением допускается принимать углы защиты δi, равными 90°.

3.2.5. Область восстановления опасных нагрузок на схемахбив(рис. 3.3 и 3.4) образуется лишь при одновременном соблюдении двух условий:

а >L 1+L 2иb> 2L 3

ПараметрыLi, (i= 1,2,3), используемые для построения защищенной зоны в надработанном массиве, рассчитывают по формуле:

Li= βL`i(i= 1,2,3),

причем значения определяют по монограмме рис.3.6.

х)Если направление подвигания очистного забоя не совпадает ни с линией простирания, гни с линией падения, то за величину принимают угол наклона пласта в сечении, перпендикулярном направлению забоя.

Рис. 3.6. Номограмма для определения величинLi(i=1,2,3)

Дальность эффективной защиты в почву и области восстановле­ния опасных нагрузок составляет 0,7S 2. Следует иметь в виду, что в этой зоне, вследствие восстановления опасного уровня на­грузок, могут происходить горные удары, внезапные высыпания угля и другие динамические явления негазового типа.

3.2.6. Величины допустимых минимального и максимального опе­режений очистным забоем защитного пласта горных работ на защищае­мом пласте (см. рис. 3.3, 3.4) приведены в табл. 3.3. При диагональном (уступном) расположении очистных забоев на защитном и выбросоопасном пластах в качестве границы очистной выработки за­щитного пласта принимают наиболее отстающий участок очистного за­боя, а в качестве границы выработки выбросоопасного пласта - наи­более передовой участок очистного забоя.

Пример расчета защищенной зоны приведен в приложении 6.

Таблица 3.3

3.2.7. Проведение разрезной печи (гезенков, углеспускных и вентиляционных скатов щитовых лав) на защищаемом пласте следует производить после определенного развития горных работ на, эащитном пласте. Минимальные параметры над- и подработки, при которых допускается начало работ по проведению разрезной печи на зачищаемом пласте, показаны на рис, 3.7. В этом случае при проведении печи необходимо проводить прогноз выбросоопасности.

В отдельных случаях допускается проведение разрезных печей при других параметрах на основании заключения ВНИМИ и МакНИИ.

3.2.8. Локальная выемка защитных пластов может применяться для защиты:

забоев подготовительных выработок, проводимых по выбросоопасным песчаникам или выбросоопасным пластам угля (рис. 3,8, а);

мест вскрытия выбросоопасных пластов угля и выбросоопасных слоев песчаника квершлагами (рис. 3.8, б, в);

участков а1 (рис. 3.1, д) пластов, опасных по выбросам.

Параметры локальной выемки защитных пластов при надработке определяют в соответствии со схемами, показанными на рис. 3.8.

В случае подработки размер защитной выемки определяет анало­гичным образом, только размерh 2(h'2) заменяют наh 1(h'1).

Локальную выемку целесообразно применять когда расстояние между защитным пластом и защищаемым объектом не превышает 30 м.

3.2.9. Размеры защищенных зон в кровле и почве, а также по падению и восстанию по заключению ВНИМИ могут быть расширены на основании анализа опыта разработки пласта и экспериментальной оценки эффективности защитного действия.

Рис. 3.7. Заложение разрезной печи (гезенка) на защищаемом пласте:

I- линия створа с границей барьерного (охранного) целика, оставленного на защитном пласте; 2 - разрезная печь (гезенк),

3 - направление очистных работ

3.3. Построение и учет зон повышенного горного давления

3.3.1. Целики и краевые части, оставленные на соседних уголь­ных пластах свиты, создают зоны потаенного горного давления (зоны ПГД), являющиеся участками повышенной выбросоопасности. Пост­роение границ зоны ПГД выполнят в соответствии с рис. 3.9.

3.3.2. Размеры зон ПГД в кровлю α1, и почву α2от краевой час­ти определяют в зависимости от размеров выработанного пространст­ва а м глубины разработкиНпласта, на котором оставлен источник ПГД, по табл. 3.4, РазмерLопределяет по номограмме рис. 3.2,α

Рис. 3.8. Схемы к определению параметров локальной защитной выемки пластов:

I-защитный пласт, 2- пласт, З – выбросоопасный песчанник

Рис. 3.9. Схемы к построение зоны ПГД:

а - на разрезе вкрест простирания пластов; б - на разрезе по простиранию пластов

-зона ПГД

Таблица 3.4