Геотехнологии. Безопасность жизнедеятельности

Таким образом, установление опасности самовозгорания угля по категории «склонен»-«не склонен» не дает возможности более конкретно определить и уточнить меры по предупреждению эндогенных пожаров в угольных шахтах. Приведенные методы требуют выполнения специальных лабораторных анализов, но также позволяют на их основе рассчитать вполне определенные количественные показатели риска самовозгорания угля. Расчет роста начальной температуры по составу и внутренним свойствам угля позволяет заранее, еще до начала горных работ, на этапе проектных разработок обосновать решения по тем или иным мерам по предупреждению эндогенных пожаров.

Поскольку эффективность работы шахты обеспечивается главным образом за счет своевременного воспроизводства фронта очистных работ, то вместе с ростом глубины, с которой происходят добыча угля и усложнение геологических условий, все большую актуальность приобретает внедрение новых технологий проведения подготовительных выработок по выбросоопасным пластам. Такие технологии должны обеспечивать во все более сложных условиях промышленную и экологическую безопасность скоростного проведения подготовительных выработок. Чтобы достичь этого, требуется учесть геомеханические и фильтрационные свойства массива, а также технологические и экономические критерии для обоснования оптимальных параметров способа подготовки выбросоопасных пластов, основанного на извлечении метана газодренажными скважинами, пробуренными из разгружающих полевых выработок. Угольный пласт Д₆ «Кассинский» в Карагандинском бассейне наиболее опасен по газодинамическим явлениям. Всего на шахтах этого бассейна зарегистрировано 52 внезапных выброса угля и газа и 22 внезапных прорыва газа с динамическим разломом почвы выработки. Пять наиболее интенсивных внезапных выбросов угля и газа произошло на пласте Д₆ на шахтах им. В.И. Ленина и «Казахстанская». Подавляющее большинство внезапных прорывов газа с динамическим разломом почвы выработки также произошло при ведении подготовительных горных работ по пласту Д₆ на шахте им. Ленина (21 внезапный прорыв газа).

Угольный пласт Д₆ в пределах шахтного поля шахты им. Ленина с глубины 250 м от поверхности отнесен к опасным, а с глубины 320 м — к особовыбросоопасным по газодинамическим явлениям. Защитных пластов пласт Д₆ не имеет. Его мощность колеблется в пределах 5-7 м. Пласт имеет сложное строение и может быть разделен на два слоя. Уголь верхнего слоя мощностью 3,4-4,0 м полосчатый, полублестящий, крепостью 0,5-0,7 с эндокливажом вертикального падения, сухой, на разлом хрупкий. Уголь нижнего слоя мощностью 1,0-2,0 м сажистый, крепостью от 0,2 до 0,4, жирный несмачиваемый. Верхний и нижний слой разделяет глинистый водонепроницаемый аргиллит мощностью до 0,2 м.

Природная газоносность пласта Д₆ изменяется с глубиной в пределах 14-28 м³/т. Отличительной особенностью пласта Д₆ на поле шахты им. Ленина является высокое содержание свободного газа при разгруженном от горного давления состоянии. По данным кернового опробования ПО «Центрказгеология» от 32 до 74 % газа пласта Д₆ находится в свободном состоянии, причем в 57 % скважин содержание свободного газа превышает 50 %. Начальная скорость газоотдачи угля нижнего слоя плата Д₆ значительно выше, чем верхнего слоя. Среднее значение начальной скорости газоотдачи наиболее выбросоопасных перемятых пачек нижнего слоя пласта Д₆ составляет 20,5 у.е., а максимальное — до 28 у.е. Прочностные свойства угля (коэффициент крепости и прочность угля) нижнего слоя пласта Д₆ примерно в 1,5 раза ниже, а коэффициент изменчивости прочности угля нижнего слоя в 5 раз выше, чем верхнего. Пласт Д₆ в неразгруженном состоянии имеет низкую газопроницаемость по сравнению с другими выбросоопасными пластами Карагандинского бассейна. Коэффициент газопроницаемости пласта Д₆ изменяется с глубиной от 0,0060 до 0,0033 мД.

Низкие прочностные свойства и высокая начальная скорость газоотдачи угля нижнего слоя пласта Д₆ обусловливает его повышенную опасность в отношении газодинамических явлений [1].

На шахте им. Ленина накоплен большой опыт ведения горных работ по особовыбросоопасным пластам. В различное время при проведении подготовительных выработок были использованы следующие технологические схемы:

- проведение подготовительной выработки по нижней части пласта Д₆ с гидроотжимом призабойной части пласта;

- то же, с бурением в забой газодренажных скважин Ǿ80-100 мм.

Проведение выработок по нижнему слою пласта сопровождалось существенным снижением темпов из-за сложной газовой и выбросоопасной обстановки. После того как произошло несколько внезапных выбросов угля и газа, проходку подготовительных выработок стали вести по верхнему слою пласта Д₆, в том числе и с частичной присечкой пород кровли.

Для увеличения скорости проведения выработок по верхнему слою особовыбросоопасного пласта Д₆ и снижения времени на подготовку выемочного участка разработан метод разгрузки пласта от метана, основанный на извлечении метана газодренажными скважинами, пробуренными из разгружающих полевых выработок (см. рисунок) [2].

Проведение подготовительных выработок по верхнему слою пласта Д₆ осуществляли с бурением:

- газодренажных скважин Ǿ80 мм и гидроотжимом призабойной части пласта;

- из ниш длинных дегазационных скважин Ǿ80 мм;

- дегазационных скважин под контур выработки (из параллельной выработки).

Разломы почвы происходят в призабойной части подготовительных выработок и сопровождаются ин­тенсивным газовыделением. Высота разломов почвы составляет от 0,4 до 3,0 м. Протяженность до 6-16 м. Максимальное поднятие почвы, как правило, наблюдается под проходческим комбайном на расстоянии 6-10 м от забоя. Поверхность почвы выработки в месте разлома, как правило, разбита крупными трещинами, ширина которых составляет 0,05-0,40 м.

1 — угольный пласт; 2 — породный массив; 3 — породная выработка; 4 — зона влияния породной выработки;

Технологическая схема дегазации пласта

Внезапные прорывы газа с динамическим разломом почвы выработки происходят в зоне действия проходческого комбайна только во время его работы, что свидетельствует о влиянии работы комбайна на формирование опасной ситуации. Избежать этого газодинамического явления можно за счет разгрузки пласта от газа.

Анализ различных технологических схем проведения подготовительных выработок по верхнему слою пласта Д₆ приведен в таблице.

Анализ технологических схем проведения подготовительных выработок по верхнему слою пласту Д₆

Технология проведения	Скорость про­ведения, м/мес	Количество внезап­ных прорывов, шт	Частота явлений на 1 км проведения выработки, шт
С бурением газодренажных скважин диаметром 60 мм, длиной 12,5 м из-за комбайна под забой выработки и с гидроотжимом угольного пласта	62,3	9	2,25
С бурением из ниш скважин длиной 80-100 м, диаметром 60-80 мм	72	9	1,56
С бурением дегазационных скважин под контур будущей выработки	84,5	-	-
С бурением дегазационных скважин диаметром 250 мм под контур будущей выработки	20-30	-	-
Заблаговременная дегазация + бурение газодренажных скважин	50-70	-	-
С бурением газодренажных скважин из разгружающей полевой выработки	70-100	-	-

жүктеу/скачать 3.54 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: