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

При отработке пластов без целиков или при оставлении межэтажных (межъярусных) целиков шириной менее величины 0,1L(на мощных пластах до 8 м) за величину а. принимают суммарную ширину выработанного пространства; при размерах целика более 0,1L(на мощных пластах более 8 м) за величину а принимают наклонную вы­соту этажа (яруса). При разработке пластов столбами по падению (восстанию) за величину а принимают ширину столба.

Значения α1и α2приа< 100 м принимают равными значениям α1и αприа= 100 м, а приа>250 м - равными значениям α1, и α2, приа= 250 м.

Значения углов δ1, δ2, δ3, δ4берут из табл. 3.2.

При построении зоны ПГД в сечении по простиранию углы δ 1(δ 2) и δ 3(δ 4) принимают, соответственно равными80 и 75°.

Размеры зон ПГД α1и α от целика рассчитывают умножением соответствующих для краевой части величин α1и α2на коэффициент

К , определяемый по таблице 3.5, в зависимости от соотношения ширины целика (L) и ширины зоны опорного давления (l ).

Таблица 3.5

При построении зон ПГД от целиков с изменяющейся его шириной величинуLопределяют следующим образом. Если в наиболее широкой частиL<I, то за размер целика принимает его наибольшую ширину. Если в самой узкой частиL> I то за размер целика прини­мают его наименьшую ширину. Если в самой широкой част и L> I , а самой узкойL< I , то размер целика принимают равным I . За ве­личинуапри построении зон ПГД от целика принимают наибольшую ширину выработки, прилегающей к целику.

В случае наложения зон ПГД от нескольких краевых частей или целиков соседних пластов на один и тот же участок рассматривае­мого пласта построение зон ПГД производят отдельно от каждой краевой части или целика.

3.8.3. 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 непереходного 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 производственного объединения (главного инженера комбината). При этом рекомендуется переход створа осуществлять в направлении вырабо­танного пространства влияющего пласта.

3.3.4. Выбор порядка применения комплекса мер предотвраще ния внезапных выбросов в зонах ПГД производят в зависимости от расстояния между пластами категорий 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 при разработке пластов, опасных по выбросам, порядок применения комплекса мер в зоне ПГД определяют в соответствии с табл.3.6.

На участках возмещения зон ПГД от нескольких соседних пластов категорию опасности устанавливают по наиболее опасной из совмещеных зон, при одинаковых категориях участок переводят в более высокую категорию.

На угрожаемых пластах с текущим прогнозом, прогноз проводят при переходе створов по всей зоне ПГД. На угрожаемых пластах с локальным прогнозом производят внеочередное обследование пластов.

Таблица 3.6

3.3.5. В отдельных случаях категория опасности зоны ПГД мо­жет быть изменена на основании результатов экспериментально-ана­литической оценки, выполняемой ВНИМИ совместно с МакНИИ (ВостНИИ).

3.3.6. На участках протяженностью 15 м, примыкающих к вырабо­танному, пространству вышележащих этажей (ярусов), в зонах ПГД от краевых частей и целиков соседних пластов устанавливает Ш ка­тегорию опасности.

3.3.7. В зонах ПГД опасность по внезапным выбросам отсутству­ет, если опасный пласт надработан пластом, расположенным на рас­стоянии, не превышающем 0,4S 2(рис. 3.10, а), или подработан пластом при мощности междупластья, не превышающей 0,6S 1

(рис.З.10, б).

Пример построения зон ПГД и выбора комплекса мер в этих зо­нах приведен в приложении 6.

Рис. 3.10. Условия эффективной защиты от внезапных выбросов при наличии зон ПГД:

а - при надработке защитный пласт расположен на расстоянииh 2<0,45. ; б - при подработке защитный пласт расположен на расстоянииh 1< 0,6S 1;I- пласт, опасный по выбросам, 2 - защитный пласт

3.4. Оценка и контроль эффективности защитного действия

3.4.1. Оценку эффективности защитного действия выполняют с целью установления наличия защиты и определения границ защищен­ных зон в следующих условиях:

при расстояниях между защитным и выбросоопасным пластами

h1> S1 иh2> S2

в зонах ПГД надработанных или подработанных очистной выра­боткой третьего пласта, расположенного выше выбросоопасного пласта расстоянии большем 0,4S 2или ниже на расстоянии большем 0,6S 1;

при надработке защитными пластами с эффективной мощностью менее 0,5 м (при закладке выработанного пространства или остав­лении в нем специальной крепи), за исключением случаев, когдаh 2< 0,7S 1;

при использовании в качестве защитных пластов мощностью ме­нее 0,5 м;

при дегазации крутых надрабатываемых пластов.

Оценка эффективности защитного действия включает анализ опы­та разработки пласта и экспериментальную оценку изменения напря­женного и газодинамического состояния пластов по выходу буровой мелочи и начальной скорости газовыделения.

Выход буровой мелочи и начальную скорость газовыделения из­меряют на двух участках: не подверженных надработке (подработке) к в надработанных (подработанных) зонах. Защита считается эффек­тивной при отсутствии на надработанном или подработанном участке значений выхода буровой мелочи и начальной скорости газовыделения, превышающих критические (рис. 3.11), и снижении среднего уровня показателей на этих участках в сравнении с участками, не подверженными влиянию горных работ соседних пластов. При оценке дополнительно могут быть использованы другие показатели, харак­теризующие изменение напряженного и газодинамического состояния пластов.

Работы по оценке и выбору комплекса мер безопасности три мощ­ностях междупластья, превышающих дальность защитного действия, выполняет шахта под методическим руководством ВНИМИ и МакНИИ (ВостНИИ), при этом ВНИМИ выдает заключение об эффективности защиты, а МакНИИ (ВостНИИ) согласовывает комплекс мер безопасности при отсутствии эффективной защиты. По результатам оценки состав­ляют соответствующее заключение и акт (форма 3.11).

На участках пластов, на которых в результате оценки установ­лено наличие эффективной защиты, горные работы в дальнейшем ве­дут с периодическим контролем эффективности защитного действия.

Результаты контроля заносят в журнал по форме 3.10.

3.4.2. На крутых пластах контроль эффективности защитного дей­ствия в зонах, указанных в п. 3.4.1, можно не производить;

• при отработке столбов по падению с помощью щитовых агрега­тов;

Рис. 3.11. Номограммы для контроля эффективности защитного действия по выходу буровой мелочи (а)

и начальной скорости газовыделения (6 )

В лавах с механизированной выемкой угля, работающих по безмагазинной схеме.

3 4.3. Контроль эффективности защитного действия производят:

по выходу буровой мелочи из шпуров; на шахтах Донбасса дополнительно выполняют поинтервальные измерения начальной скорости газовыделения в тех же шпурах;

сейсмоакустическим методом.

3.4.4. При контроле эффективности защитного действия по выхо­ду буровой мелочи глубину контрольных шпуров (lm) принимают рав­ной 5-кратной мощности пласта (m), но не менее 5 м и не более 12 м.

Расположение контрольных шпуров:

в очистных забоях уступной формы - по одному шпуру в каждом уступе на расстоянии не более 1м ниже кутка; при длине уступа. более 20 м бурят дополнительный шпур по середине уступа;

- в прямолинейных очистных забоях не более чем через 30 м друг от друга, первый шпур бурят в нижней нише на расстоянии 1 м от кутка;

- в подготовительных выработках - по два шпура в углах за­боя; на крутых и наклонных пластах верхний шпур должен выходить на проектный контур выработки на расстоянии 1,5 м от забоя.

Цикл работ по контролю эффективности защитного действия состоит из трех наблюдений, выполняемых через 10 м подвигания за­боя. Величину подвигания контролируемого забоя между очередными циклами работ по контролю устанавливает ВНИМИ (МакНИИ).

При изменении горно-геологических условий (изменение мощнос­ти защищаемого пласта более чем на 15%, вход забоя в геологичес­кое нарушение) производят внеочередной цикл работ по контролю эффективности защитного действия.

Замеры выхода буровой мелочи производят поинтервально с каж­дого метра шпура в объемном измерении л/м. Измеренные значения выхода буровой мелочи по длине шпура сопоставляют с их безопасны­ми значениями, устонавливаемыми в соответствии с номограммой, приведенной на рис. 3.11,а.

3.4.5. Измерения начальной скорости газовыделения на шахтах Донбасса выполняют через каждый метр по длине контрольного шпура на глубину 3,0 м. Длину измерительной камеры, надежность герметизации, время измерения после окончания бурения каждого интервала "Принимают в соответствии с п. 2.5.4. Измеренные значения начальной скорости газовыделения по длине шпура сопоставляют с их безопасными значениями, устанавливаемыми в соответствии с номограм­мой, приведенной на рис. 3.11,б.

3.4.6. В зонах, выявленных контролем эффективности защитного действия как незащищенных, должен применяться прогноз выбросо-опасности, а в опасных зонах - способы предотвращения внезапных выбросов угля и газа.

3.5. Дегазация надрабатываемых крутых пластов Центрального района Донбасса в зонах разгрузки

3.5.1. Дегазация крутых выбросоопасных пластов применяется при расстояниях между защитным и выбросоопасным пластамиh 2, превышающих дальность защитного действияS 2, но не более 100 м. Необходимость применения дегазации определяет комиссия в соот­ветствии с п. 1.2.5.

3.5.2. Дегазация надрабатываемого пласта осуществляется сква­жинами, пробуренными из полевого штрека, расположенного в почве или кровле опасного пласта (рис. 3.12., а), или из откаточного штрека защитного пласта (рис, 3.12, б).

3.5.3. Дегазационные скважины бурят впереди очистного забоя защитного пласта, располагая их в три ряда. Скважины первого ря­да должны пересекать выбросоопасный пласт на 5-8 м выше отметки будущего откаточного горизонта. Скважины второго рада должны пе­ресекать выбросоопасный пласт выше первого рада на расстоянии по пласту не более 30 м, а третьего ряда - выше второго ряда не более 40 м,

При расстоянии между защитными и выбросоопасными пластами до 65 м расстояние по простиранию между забоями скважин первого ряда не должно превышать 25 м, второго и третьего ряда - 50 м, а при междупластье 65-100 м расстояние по простиранию между за­боями скважин первого ряда - не более 20 м, второго и третьего ряда - 40 м.

3.5.4. Бурение скважин, герметизацию их устьев, оснастку, отвод метана в газопроводы, водоотделение и контроль режима их работы производят в соответствии с "Руководством по дегазации угольных шахт".

3.5.5. Горные работы по выбросоопасному пласту должны отста­вать от линии очистного забоя защитного пласта на расстояние не менее 150 м.

50мХ/ 40м - в числителе приh<65 м, в знаменателе приh> 65 м

Рис. 3.12. Технологические схемы детализации крутых надрабатываемых пластов

3.5.6. Контроль эффективности дегазации осуществляют по на­чальной скорости газовыделения при поинтервальном измерении ее в шпурах согласно п. 3.4.4. В случае установления неэффективнос­ти дегазации в соответствующем уступе или подготовительной выра­ботке применяют локальные противовыбросные мероприятия и конт­роль их эффективности.

Раздел 4. РЕГИОНАЛЬНЫЕ СПОСОБЫ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ

4.1. Общие положения

4.1.1. В качестве региональных способов предотвращения вне­запных выбросов угля и газа на незащищенных пластах применяют увлажнение или дегазацию (в соответствии с подразделом 3.5).

4.1.2. На шахтах восточных л северных бассейнов и месторож­дений параметры увлажнения и дегазации незащищенных выбросоопасных пластов устанавливают в соответствии с "Инженерными методами расчета параметров региональных способов предотвращения внезап­ных выбросов угля к газа (руководство по применению)" ВостНИИ.

4.2. Увлажнение угольных пластов

4.2.1. Увлажнение угольных пластов осуществляют через длин­ные скважины, пробуренные впереди забоев. Герметизацию скважин осуществляют цементно-песчаным или полимерными растворами.

Для повышения эффективности увлажнения применяют добавки по­верхностно-активных веществ (ПАВ).

Выбор типа и концентрации ПАВ производят согласно табл. 4.1.

Таблица 4.1

4.2.2. Способ увлажнения с добавками ПАВ применяют на плас­тах при условии обеспечения направленности бурения скважин на за-данную глубину, герметизации устья скважины, поступления раство­ра в угольный пласт по всей длине нагнетательной скважины»

4.2.3. К параметрам способа относится длина и диаметр скважи­ны» расстояние между скважинами, глубина герметизации скважины, концентрация ПАВ в растворе, давление и расход нагнетаемой жидкости.

4.2.4. Диаметр нагнетательной скважины принимают равным 80-110 мм, а длину на 8-10 м меньше высоты этажа,

Если по горно-геологическим условиям или при большой высоте этажа не удается пробурить скважины на заданную глубину, то увлаж­нение производят через скважины, пробуренные из откаточного и вентиляционного штреков. При этом между скважинами должен оставаться целик не менее 5 м. Нагнетание рабочей жидкости в восстающие и падающие скважины, производят обособленно.

1.2.5. Глубину герметизаций скважин принимают равной половине расстояния между нагнетательными скважинами, а в нарушенном массиве она должна быть не менее 10 м.

4.2.6. Расстояние между нагнетательными скважинами определя­ется из выражения l = 1,8R У, м. Радиус увлажненияR Узависит от проницаемости и секционной способности угля, времени увлажнения и смачиваемой способности закачиваемого водного раствора ПАВ, Радиус увлажнения определяют экспериментально, для чего бурят две нагнетательные скважины, расстояние между которыми должно быть не менее 15 м. После закачки в них расчетного количества раствора параллельно нагнетательным скважинам бурят по три контрольных скважины на расстоянии, соответственно 3, 6 и 9 м (для первой скважины); 3, 5 и 7 м (для второй скважины). Пробы угля, отобранные через 3 м каждой контрольной скважиной подвергают анализу на содержание адсорбированной влаги.

За радиус эффективного увлажнения принимают расстояние, на котором получено содержание физически связанной влаги в соответствии с требованиями п. 4.2.10.

4.2.7. Увлажнение пласта производят при давлении нагнетания РНна условия Рн> Рг<0,75 γН кгс/см2, где Рг - давление газа в пласте.

4.2.8. В случаях, когда при закачке не обеспечивается пода ча расчетного количества раствора в пласт производят увлажнение через дополнительную скважину, пробуренную на расстоянии 4,0 м от предыдущей. Давление жидкости в этом случае должно быть на 15-20% ниже, чем в основной скважине, которая должна быть закрыта заглушкой.

4.2.9. Увлажнение угольных пластов производят с опережением по отношению к забою очистной или подготовительной выработки. Ширину увлажненного участкаS УВЛ, создаваемую до начала подвига ниш выработки, определяют из условия

S УВЛ=l Н.З. +V ВЫР,м (4.1)

гдеl Н.З- неснижаемый запас увлажнения, необходимый для выдержки увлажненного участка в течение 30 суток;V ВЫР- скорость подвигания забоя, м/мес.

Контроль эффективности увлажнения

4.2.10. После закачки водного раствора ПАВ между двумя нагнетательными скважинами бурят одну контрольную скважину на ту

же глубину, в которой отбирает пробы с интервалом 5 м по ее дли­не.

Выбросоопасные угольные шахтопласты Донбасса считают доста­точно увлажненными если содержание физически связанной воды, со­ставляет в угле марок: Г, Ж, К - 2,5%; ОС, Т - 2%; А - 3%. При этом зона пласта считается неопасной, если показатель газодина­мической активности угля (отношение содержания метана к содержа­нию физически связанной воды) составляет: К = 0,003 для марок Г, Ж, К; К - 0,0015 для марок ОС, Т и К = 0,0008 для марки А.

Данные по каждой нагнетательной скважине заносят в журнал контроля и учета работ по нагнетанию воды в пласт (форма 3.13).

4.3.11. Текущий контроль эффективности увлажнения в потолкоуступных забоях и забоях подготовительных выработок осуществля­ется в соответствии с подразделом 2.5.

УГЛЯ И ГАЗА ПРИ ВСКРЫТИИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ

5.1. Общие положения

5.1.1. Вскрытие выработками выбросоопасных и угрожаемых угольных пластов и пропластков (мощностью более 0,3 м) осуществ­ляют, с применением комплекса работ по предотвращению выбросов и созданию безопасных условий труда.

Работы по закрытию пласта производят в следующей последова­тельности:

разведка положения пласта относительно забоя вскрывающей вы­работки;

введение режима оотрясательного взрывания при проведении вскрывающей выработки с помощью буровзрывных работ;

прогноз выбросоопасности в месте вскрытия;

выполнение способов предотвращения выбросов при опасных зна­чениях показателей выбросоопасности, установленных прогнозом;

осуществление контроля эффективности способов предотвращают выбросов;

введение дистанционного управления проходческими комбайнами;

обнажение и пересечение пласта;

возведение усиленной крепи а местах сопряжения выработки с пластом;

удаление от пласта.

5.1.2. Вскрытие особо выбросоопасных шахтопластов осуществляют в защищенных зонах, путем сбойки с пройденной по пласту выра­боткой или с обязательным выполнением способов предотвращения выбросов.

5.1.3. При проведении вскрывающей выработки с подощью буро-взрывных работ сотрясательное взрывание вводят при приближении забоя выработки к выбросоопасному пласту на расстояние не менее 4 м и отменяют после удаления забоя выработки от пласта на рассто­яние не менее 4 м по нормали к пласту.

При сбойке с ранее пройденной по пласту выработкой, а также при приближении забоя выработки к угрожаемому пласту или к про-пластку эти расстояния равны 2 м.

При проведений выработки проходческим комбайном дистанцион­ное управление вводят и отменяют при приближении и удалении за боя выработки на расстояние не менее 2 м по нормали к выбросоопасному пласту.

5.1.4. Если прогнозом в месте вскрытия установлены неопасные значения показателей выбросоопасности, то выбросоопасные пласты могут вскрывать без применения способов предотвращения выбросов с помощью сотрясательного взрывания или комбайном с дистанционным управлением.

Если прогнозом установлены опасные значения показателей выбросоопасности, вскрытие выбросоопасных пластов должны производить с применением способов предотвращения выбросов. После выполнения способов предотвращения выбросов и контроля их эффективности вскрытие пластов должны производить сотрясательным взрыванием или комбайнами с дистанционным управлением.

5.1.5. При вскрытии выбросоопасных пластов стволами с помощью буровзрывных работ прогноз в месте вскрытия и способы предотвра­щения выбросов могут не применять при условии, что обнажение и пересечение пласта на полную мощность будет произведено за одно взрывание.

5.1.6. При приближении забоя вскрывающей выработки к угрожаемому пласту, а также к пропласту мощностью более 0,3 м, если прогнозом установлены неопасные значения показателей выбросо-опасности, вскрытие можно осуществлять без применения способов предотвращения выбросов с помощью взрывных работ в режиме, уста­новленном для сверхкатегорных по газу шахт или комбайнами с дистанционным управлением.