Рис. 3. Опасное (а) и неопасное (б) расположение выработок в условиях пологого залегания пластов:
1 - подготовительная -выработка;
2 - потенциальные источники газовыделения.
РИС. 4. Схемы дегазации потенциального источника газовыделения при прямом (а) и обратном (6) порядке отработки пласта пологого залегания:
I- разрабатываемый пласт; 2 - потенциальный источник газовыделения; 3 - дегазационная скважина; А-А - положение линии очистного забоя на момент его отхода от разрезной печи.
Рис. 5. Схема дегазации потенциального источника газовыделения скважинами, бурыми из откаточного штрека в условиях крутого и маслянного залегания пластов: 1 - разрабатываемый пласт; 2 - потециальный источник газовыделения; 3 - дегазационная скважина.
Рис. 6. Схема дегазации потенциального источника газовыделения скважинами, буримыми
из полевого штрека в условиях крутого и наклонного залегания пластов: I- разрабатываемый пласт; 2 - потенциальный источник газовыделения; 3 - дегазационная скважина.
Рис. 7. Схема дегазации потенциального источника
газовыделения при проведении горизонтальных и наклонных выработок:
I- выработка; 2 - потенциальный источник
газовыделения; 3 - дегазационная скважина.
4.3.6. При сооружении камер длиной до 10 м дегазация по-тенциальных источников газовыделения осуществляется не менее чем двумя скважинами, а при длине камеры свыше 10 м необходимо по ее длине бурить дополнительно по одной скважине на каждые 10 м.
4.3.7. Перед вскрытием потенциальных источников газовыделения квершлагами и наклонными выработками бурение скважин не- обходимо осуществлять за 15 м до подхода к месту прогнозируемой глубины разлома массива hK (рис. 8). Расстояние между забоями скважин - не более 15 м, а при расстоянии от подошвы выработки до потенциального источника газовыделения равном 5 м и менее - не более 6 м.
4.3.8. При подходе забоя вертикального ствола к потенци-альному источнику газовыделения на расстояние, превышающее на 5 м критическую глубину разлома почвы, но не менее чем за 10 м до него необходимо бурить не менее двух скважин (рис. 9).
4.3.9. Вскрытие выбросоопасных пластов производится в со-ответствии с требованиями действующей "Инструкции по безопасному введению горных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля,породы и газа", а параметры бурения дегазационных скважин по п. 4.3.7. и 4.3.8. должны быть не менеее требуемых Правилами безопасности в угольных и сланцевых шахтах.
4.3.10. При проведении выработок в зонах, примыкающих к дизъюктивным нарушениям по п. 1.8 необходимо осуществлять дегазацию надрабатываемого горного массива на глубину не менее 25м.
4.3.11. Во всех случаях дегазационные скважины необходимо располагать под углом 20-30° к линии очистного забоя или продольной оси подготовительной выработки с тем, чтобы они пересекали образующиеся трещины и , при возможности, плоскости сместителей дизъюнтивов.
Рис. 8. Схема дегазаций потенциального источника
газовыделения при вскрытии его квершлагом:
I- квершлаг;
2 - потенциальный источник газовыделения;
3 - дегазционная скважина.
Рис. 9. Схема дегазации потенциального источника газовыделения в условиях проведения вертикального ствола:
I- вертикальный ствол;
2 - потенциальный источник газовыделения;
3 - дегазационные скважины.
4 3.12. Бурение скважин, их оборудование и контроль режима работы дегазационной системы, а также применение других мер борьбы с суфлярами действующих, горных выработках должны производится в соответствии с Руководством по дегазации угольных
шахт".
ПРИЛОЖЕНИЕ
Бланк исходных данных для прогноза
Внезапных прорывов метана из почвы
Горных выработок
Производственное объединение__________________________________________
Шахта (шахтоуправление, организация)____________________________________
Участок_______________________________________________________________
Выработка_____________________________________________________________
Геологический символ разрабатываемого пласта 1)___________________________
| Исходные данные | Значения исходных данных |
| 1 | 2 |
| Код типа выработки2) | |
| Диаметр (ширина) капитальной (подготовитель-ной) выработки в проходке с учетом бермы или длина очистного забоя лавы, м | |
| Длина капитальной (подготовительной) выработки или отход очистного забоя лавы от разрезной печи, м | |
| Выход летучих веществ из угля разрабатываемого или ближашего к подошве выработка пласта, % весовые в пересчете на сухое беззольное состояние3) | |
| Глубина от земной поверхности до подошвы выработки Н, м4) | |
| Расстояние по нормали от места прогноза до плоскости сместителя ближайшего дизъюктивного нарушения или воображаемого продолжения его по п. 1.8. м. | |
| Количество слоев пород почвы выработки и литологической колонке по таблице з ПРИЛОЖЕНИЯ |
Таблица 2 ПРИЛОЖЕНИЯ
| Исходные данные | Значения исходных данных |
| Глубина зоны газового выветривания, м5) | |
| Расход воздуха в капитальной (подготовительной) выработке или в очистном забое лавы, м3/мин | |
| Расход метана в исходящей струе капитальной (подготовительной) выработки или лавы до прогнозируемого газодинамического явления, м3/мин | |
| Выход золы угля или углистого сланца потенциального источника газовыделения в пересчете на сухую массу, % весовые6) | |
| Температура горных пород на глубине Н,С. | |
| Давление газа в горном массиве на рассматриваемой глубине, Па |
| Наименование литологических типов пород почвы капитальной (подготовительной) выработки или очистного забоя, начиная от подошвы вглубь массива согласно п 2.4 7) | Код литологи-ческого типа пород 8) | Мощность литоло-гического типа пород почвы, м |
| I | 2 | 3 |
Составитель (подпись)_______ (расшифровка подписи)_________
дата _______ № служебного
телефона ________
Главный инженер (подпись)_________ (расшифровка подписи)____________
дата _______ № служебного
телефона ________
ПРИМЕЧАНИЯ: 1) прииводится для очистных забоев лав, капитальных или подготовительных выработок соответствующего разрабатываемого или намечаемого к разработке пласта;
2) для очистного забоя лавы - I, квершлага - 2, вертикального ствола - 3, камеры - 4, остальных выработок - 5;
3) если вблизи подошвы выработки располагается угольный пласт некондиционной мощности, для которого отсутствуют сведения о выходе летучих веществ, то принимается по ближайшему пласту кондиционной мощности;
4) принимается с учетом указаний в . 2.4;
5) приводится только при условии отсутствия фактических сведений о газовом давлении;
6) при отсутствия фактических данных допустимо принимать для угольных пластов (прослоек) - 10% для углистых сланцев -60%;
7) в каждой строке таблицы 3 ПРИЛОЖЕНИЯ приводятся данные но одному литологическому типу пород;
8) для песчаника - I, песчаника "кучерявчика" - 2, известняка - 3, песчаного сланца - 4, песчаного сланца "кучерявчика"
- 5, глинистого сланца - б, глинистого сланца "кучерявчика" -7, песчано-глинистого сланца - 8, угля - 9, углистого сланца -
- 10, углисто-глинистого сланца - 11; для другой порода принимается код сходного с указанным выше литологическим типом или близким по крепости;
9) если для конкретного места прогноза отсутствуют фактические исходные данные (например: температура, давление газа, литологический состав почвы или расстояние до дизъюнктива), то, как крайняя мера, заносятся сведения, полученные путем интер -или экстра поляции данных по ближайшим геологоразведочным линиям или горным работам.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО КЛАССИФИКАЦИИ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ
ЯВЛЕНИЙ НА УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ
ЦБНТИ Минуглепрома СССР, 1991
ВВЕДЕНИЕ
В классификацию включены газодинамические явления (ГДЯ), происходящие при ведении горных работ на угольных шахтах и представляющие собой. внезапное быстропротекающее разрушение угольного пласта (пород) в горных выработках, как правило, сопровождающееся повышенным газовиделением. Газодинамический явления нарушают ехнологическке процессы добычи угля и проведения выработок, а также создают угрозу жизни и здоровью людей. Нарушение технологического процесса при ГДЯ может происходить в результате повреждения крепи и механизмов, нарушения вентиляци , разрушения линии забоя. Основную угрозу жизни и здоровью людей при ГДЯ представляют: выделяющийся газа механического воздействие перемещаемого при явлении разрушенного угля (породы), воздушная ударная волна.
ГДЯ обусловлены изменением напряженно-деформированного и газодинамического состояния разрабатываемых пластов и вме-щающих пород при ведении горных работ; наличием в пластах и породах газа; особенностями структуры и физико-механических свойств угля и пород и отличаются между собой степенью участия перечисленных факторов в подготовке и протекании явлений. Каждый из этих факторов, в свою очередь, зависит от множества других, менее значимых факторов, которые можно разделить на природные, влияющие на предрасположенность пласта (пород) к ГДЯ; технологические, отражающие измене не напряженного и газодинамического состояния призабойной части пласта (пород) в процессе его разработки, и геомеханкческие, характеризующие изменение напряженно-сформированного и газодинамического состояния угленосной толщи в зависимости от пространственно-временных соотношений развития горных работ на разрабатываемом и соседних пластах.
Существование ГДЯ, обусловленных сочетанием различных факторов, требует их учета при выборе способов прогноза и мер предотвращения ГДЯ, а также при определении мероприятий по обеспечению безопасности людей. Выбор мер предотвращения ГДЯ без учета факторов, обусловливающих их pазвитие может не только снизить эффективность этих мер, но и способствовать провоцированию явления.
В настоящее время в првилах безопасности и правилах технической эксплуатации классификация ГДЯ отсутствует, что затрудняет установление вида происшедшего явления при расследовании аварий, его причин, а также выбор и разработку мероприятий по дальнейшему безопасному ведннию горных работ.
При подготовке классификации использованы методические подходы к систематизации ГДЯ, разработанные А.А,Скочинским, И.В.Бобровым, С.Г. Авершиным, В.В.Ходотом, Г.Д.Лидиным, А. Э. Петросяном, О. И. Черновым, В.Е.Забигайло, С.Нановской, П.Кнолем, которые предусматривали возможность классификаци; ГДЯ прежде всего по движущим силам и особенностям их протекания. Такой подход к составлению классификации позволяет осуществлять анализ ГДЯ и выбор комплекса мер но их предотвращению.
В классификацию не вошли такие явления, как обвалы и обрушения пород кровли, прорывы воды плывунов и пульпы, которые не связаны с газодинамической активностью массива горных пород.
В классификацию условно включено обрушение нависающего массива угля, которе не является газодинамическим явлением, однако его характеристика необходима при расследовании аварий для определения вида ГДЯ.
При подготовке классификации использовали отраслевые правила безопасности и инструкции по разработке пластов, опасных по внезапным выбросам угля, породы и газа, склонных к горным ударам, по прогнозу и предупреждению внезапных прорывов метана из почвы горных выработок, управлению горным гавлением в очистных и подготовительных выработках.
КЛАССИФИКАЦИЯ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ НА УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ
1. СУФЛЯР
| Факторы, определяющие подготовку и развитие явления | Высокая газоносность пластов и боковых пород (преимущественное действие энергии газа). |
| Характеркстика явления и отли-читальные признаки | Интенсивное выделение газа из водимых трещин, шпуров или скважин. Выделение газа происхоаит с медленным затуханием во времени (от нескольких часов до месяцев). Основным поражающим фактором является газ. Нарушение технологического процесса возможно в результате загазирования выработок. |
| Типичные условия возникновения явления | Зоны тектонических нарушений. Границы зон сдвижения горных пород при подра-ботке или надработке. Происходит как при воздействии на пласт, так в при остановленных механизмах. |
| Предупредительные признаки | Обычно отсутствуют. |
ІІ. ВНЕЗАПНЫЙ ПРОРЫВ ГАЗА ИЗ ЗОНЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО
НАРУШЕНИЯ
| Факторы, определяющие развитие явления | Высокая газоносность пластов (преимущественно действие энергии газа). Наличие тре-щин и пустот в пласте и боковых породах. |
| Xapaктеристика явления и отли-чительные признаки | Кратковременное протекание; большоe количество выделившегося газа при незначительном объеме вынесенного угля. Разрушение и вынос разрушенного угля (породы) в выботку. Относительное гаэовыделение более чем в 3 раза превышает природную газоносность угля. Преобладание крупных фракций угля в разрушенной массе. Возможен удар в массиве, сопровождающийся воздушным толчком, опрокидывание вентиляционной - струи. Отсутствие, как правило, повреждений крепи и оборудования. Наличие вскрытого выработкой тектонического нарушения, являющегося коллектором газа. Основным поражающим фактором является газ. Нарушение технологического процесса возможно в результате загазирования выработки. |
| Типичные условия возникнове-ния явления | Вскрытие тектонического нарушения. Процесс происходит при воздействии на забой вые-мочным механизмом или при буровзрывных работах. |
| Предупредительные признаки | Повышение газовыделения в выработку при бурении шпуров (скважин) или выемке угля. |
III. ВНЕЗАПНОЕ РАЗРУШЕНИЕ ПОРОД ПОЧВЫ С ВЫНОСОМ
МЕТАНА И УГЛЯ
(Внезапный прорыв метана из почв и выработки)
| Факторы, определяющие развитие явления | Свободный газ, содержащийся в расслоениях между пачками пласта, а также в соседних (по 25 м) пластах к пропластках. Пониженная механическая прочность yгля и пород в зонах геологических нарушений при высоком давлении свободного газа (преимущественное воздействие энергии газа при участии горного давлении) . |
| Характеристика явления и отличительные признаки | Быстропротекающее разрушение пород почвы выработки, сопровождающееся динамическим эффектом, интенсивным выделением газа, иногда с углем, водой. Образование зияющих трещин ориентированных по нормали или под некоторым углом к напластованию пород и, как правило, вдоль линии очистных забоев и продольной оси подготовительных выработок; поднятие (коржение ) пород почвы; повышенное выеделение газа в горную выработку, иногда с кратковременным опрокидыванием воздушной струй; звуковые эффекты; упругие колебания псочвы; возможны повреждения крепи и оборудования. Основными поражающими факторами являются выделяющийся газ и механическое воздействие разрушенных пород. Технологический процесс может быть нарушен в результате загазирования выработки, смеще-ния оборудования и крепи. |
| Типичные условия возникновения явления | Зоны влияния геологических нарушений; наличие нижележащих пачек тектонически нарушенного угля или пластов, прослойков угль, углистого сланца, расположенных в почве выработки; наличие труднообрушаемой кровли; большая площадь обнажения пород почвы; ведение горных работ в зонах ПГД. Обычно проявляется без воздействия на забой . |
| Предупредительные признаки | Звуковые эффекты в массиве, интенсивное пучение почвы, повышенное давление на крепь. |
І V. ВНЕЗАПНЫЙ ВЫБРОС УГЛЯ И ГАЗА
| Факторы, определяющие развитие явления | Содержащийся в пласте газ и горнов давление. Пониженная механическая прочность угля и высокая скорость газоотдачи, обусловленная нарушенностью макро- и микроструктуры угля. |
| Характеристика явления и отли-читильные признаки | Кратковременность протекания; разрушение и отброс угля в выработку на расстояние, превышающее протяженность возможного его размещения под углом естественного откоса; образование в угольном пласте полости с устьем, меньше максимальной ее ширины; наклон оси полости относительно линии простирания; наличие, как правило, тонкодисперсной угольной пыли в разрушенном угле; повреждение крепи и оборудования; воздушный толчок, иногда опрокидывающий вентиляционную струю; звуковые эффекты в массиве; повышенное га-зовыделение в выработку, при котором относительное газовыделение близко или больше разности между средней природной газоносностью пласта и остаточной газоносностью выброшенного угля. Поражение людей возможно, в результате действия выделившегося газа и механического воздействия разрушенным углем. Нарушение технологического процесса возможно в результате повреждения крепи и механизмов, а также разрушения линии забоя. |
| Типичные условия возникновения явления | Пласты со средней газоносностью более 6 м 3/т с.б. м.; зоны геологических нарушений; зоны ПГД от работ соседних пластов; участки зависания пород кровли; места вскрытия пластов. Происходит при воздействии на пласт. |
| Предупредительные признаки | Выдавливание (высыпание) угля из забоя; звуковые эффекты в массиве; отскакивание кусочков угля; вынос газа, штыба и зажатие бурового инструмента при бурении шпуров (скважин); уменьшение прочности угля; усиленное давление на крепь. |
V. ВНЕЗАПНЫЙ ВЫБРОС ПОРОДЫ И ГАЗА
| Факторы, опре деляющие раpвитие явления | Горное давление, физико-механические свойства газоносных порой. |
| Характеристика явления и отличительные признаки | Лавинно-развивающееся разрушение породного массива с выносом и перемегщением породы по выработке потоком выделяющегося газа. Породный массив разрушен за контуром выработки. Часть отброшенной от забоя породы раздроблен до размеров крупнозернистого песка. Образовавшаяся полость оконтурена породой, расслоившейся на тонкие чешуеобразные пластинка. Повышенное по сравнению с обычным газовыделение в выработку, воздушный толчок, сотрясение массива. Угол откоса меньше естественного. Нарушение технологического процесса сьл-заио с повреждением машин, крепи, разрушением линии забоя. |
| Типичные условия возникновения явления | Газонасыщенные высокопористые песчаники. Пповедение выработок буровзрывным способом. Геологическрю не рушения. |
| Предупредительные признаки | Деление керна на выпукло-вогнутые диски. Увеличение коэффициентa использования шпуров и степени дробления породы в предыдущих циклах производства взрывных работ. |
VI. ВНЕЗАПНОЕ ОБРУШЕНИЕ (ВЫСЫПАНИЕ) УГЛЯ
С ПОПУТНЫМ ГАЗОВЫДЕЛЕНИЕМ
| Факторы, определяющие развитие явления | Горное давление, гравитационные силы, газ в сорбированном состоянии, физико-механические свойства угля. |
| Характеристика явления и отличительныеые признаки | Быстрпротекающее разрушение нависающего массива угля, сопровождающееся выделением газа; полость ориентирована вверх, и ее ось близка к лилии восстания пласта. Процесс происходит без отброса угля по простиранию, разрушенный уголь расположен под углом, близким к углу естественного откоса. Относительное газовыделение на маломощных пластах. равно или меньше разности между природной газоносностью пласта и остаточной газоносностью обрушившегося угля (на мощных пластах восточных, районов страны вследствие интенсивного газовыделения из разгруженных, слоев угля у полости относительное газоовыделение может cyщественно превышать разность между природной и остаточной газононостью обрушенного уля). Повреждение крепи незночительное или отсутствует. Возможно поражение людей обрушенным углем, . Нарушение технологического процесса возможно в результате повреждения крепи или разрушения линии забоя. Возможно образование взрывоопасных концентраций метана. |
| Типичные условия возникновения явления | Крутые и крутонаклонные газоносные пласты многопачечногон строения; зоны геологических нарушений зоны ПГД о работ соседних пластов нарушение технологии выемки (подбой) или отсутствие крепления нависающего массива. Обычно происходит при выемке угля. |
| Предупредительные признаки | Как правило, отсутствуют. Иногда происходит высыпание угля в краевой части пласта на небольших участках; появление пачек угля III-У степени нарушенности; отслаивание yгля из нависающего массива; повышенное давление на призабойную крепь. |
ОБРУШЕНИЕ НАВИСАЮЩЕГО МАССИВА УГЛЯ
(не относится к ГДЯ, включено условно для использования
при определении вида ГДЯ)
| Факторы, определяющие развитие явления | Сила тяжести угля. Малое сцепление из контакте между пластом и боковыми породами или между отдельными пачками пласта. |
| Характеристика явления и отличительные признаки | Обрушенный уголь располагается в выработке под углом, близким к углу естественного откоса. Ось полости, образовавшейся после обрушения, направлена под прямым углом к линии простирания пласта и расширена в устье. Относительное газовыделение равно или меньше разности между природной газоносностью пласта и остаточной газоносностью обрушенного угля. Обрушенный уголь имеет такую же крупность, как и при обычной выемке. Поражение людей возможно обру-шающимся углем. Нарушение производственного процесса связано с разрушением линии забоя. |
| Типичные условия возникновения явления | Газоносные и негазоносные крутые и кругонаклонные пласты при нарушении технологии управления кровлей или крепления навивающего массива. Пласты представлены малопрочными сыпучими углями, характеризующимися небольшим коэффвицентом трения между пластом и боковыми породами или между отдельными пачками пласта. Обычно проявляется при механическом воздействии на пласт или после прекращения выемки. |
| Предупредительные признаки | Как правило, отсутствуют. Иногда отмечают звуковые эффекты в массиве. |