Фейт г. Н. (Тема 01161, 1984) Науч сообщ. /Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985, вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с. 17-26. Иссн 0540-939Х. О выбросоопасности угольных пластов на больших глубинах icon

Фейт г. Н. (Тема 01161, 1984) Науч сообщ. /Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985, вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с. 17-26. Иссн 0540-939Х. О выбросоопасности угольных пластов на больших глубинах




Скачати 104.82 Kb.
НазваФейт г. Н. (Тема 01161, 1984) Науч сообщ. /Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985, вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с. 17-26. Иссн 0540-939Х. О выбросоопасности угольных пластов на больших глубинах
Дата22.06.2012
Розмір104.82 Kb.
ТипДокументи

ФЕЙТ Г.Н. (Тема 01161, 1984) - Науч. сообщ. /Ин-т горн. дела им. А.А.Скочинского, 1985, вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с.17-26. ИССН 0540-939Х.

О ВЫБРОСООПАСНОСТИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ НА БОЛЬШИХ ГЛУБИНАХ

В настоящее время существуют весьма противоречивые представ­ления о возможном характере изменения степени выбросоопасности угольных пластов с увеличением глубины разработки [1-4], что вызывает необходимость продолжать исследования этой важной проб­лемы.

Степень выбросоопасности угольных пластов определяется час­тотой внезапных выбросов, их силой и типом явления. В соответст­вии с этим был выполнен анализ внезапных выбросов угля и газа, происшедших в Донбассе начиная с 1977 г. - со времени введения в действие "Инструкции по безопасному ведению горных работ на пластах, склонных к внезапным выбросам угля, породы и газа" [5], которая предусматривает учет при выбросах не только количе­ства выброшенного угля, но и количества выделившегося газа, а также строгое подразделение типов газодинамических явлений.

Проанализированы фактические данные о характере проявления внезапных выбросов в Донбассе, официально зарегистрированных МакНИИ в карточках регистрации внезапных выбросов угля и газа. За период 1977-1983 гг. в лавах и подготовительных выработках шахт Донбасса на глубинах разработки 360-1200 м произошло 257 внезапных выбросов угля и газа. Внезапкъ; „ибросы происходили на пологих и крутых пластах угля марок ЈЛ, Ж, К, ОС, ОС-Т, Т и А, мощностью от 0,4 до 2,3 м при различных способах выемки и управления кровлей, с применением и б&з применения протдвовы-бросных мероприятий.

Характер проявления газодинамических явлений оценивался по их силе, определяемой по массе выброшенного угля S (т), и удель­ному количеству выделившегося газа Q (м3/т), принятому как от­ношение выделившегося газа (J (м3) к массе выброшенного угля:

Q* = Q/S.

Сводные данные о 257 внезапных выбросах, происшедших в Дон­бассе с 1977 по 1983 г., разбитые на группы по глубинам разра­ботки с интервалом в 100 м и усредненные для каждого интервала глубины с 300 до 1200 м, представлены в табл. I.


Анализ этих данных показывает, что для пологих пластов сред­няя сила выброса на глубинах разработки 300-1000 м колеблется в пределах 47-110 т, а затем на глубине более 1000 м резко воз­растает до 400 т. При этом газовыделение при выбросах, измеряе­мое в метрах кубических на тонну выброшенной массы угля, колеб­лется во всем диапазоне глубин в пределах 32-83 mVt, составляя для глубин до 800 м в среднем 48,5 м3/т,а для глубин свыше 800 м в среднем 50,3 мэ/т.

Таким образом, характер газодинамических явлений, оценивае­мый по оредним показателям газовыделения, при увеличении глубины горных работ на пологих пластах почти не изменяется, но возрас­тает сила выбросов, измеряемая в тоннах выброшенного угля.


Средняя сила внезапных выбросов на крутых пластах в интер­вале глубин 400-1000 м колеблется в пределах 76-131 т, а ко­личество выделившегося газа, составляя на глубинах 400-700 м всего 14-19 м3/т, с глубин более 700 м резко возрастает, дости­гая 50-239 м3/т. Следовательно, характер газодинамических явле-

ний с глубиной на крутых пластах изменяется. До глубин 700 м происходят динамические явления, близкие к выснпаниям, а с глу­бин, превышающих 700 м, преимущественно уже внезапные выбросы угля и газа. При этом сила динамических явлений, измеряемая в тоннах выброшенного угля, с ростом глубины горных работ прак­тически не увеличивается. Общие тенденции изменения средних ха­рактеристик внезапных выбросов при увеличении глубины горных работ без разделения на пологие и крутые пласты видны из графи­ков, представленных на рис. I.

Рассмотрим теперь зависимость внбросоопасности угольных пла­стов Донбасса от глубины разработки и степени метаморфизма углей. Такое рассмотрение представляет интерес, так как степень метаморфизма угля может служить косвенным, легко определяемым признаком, хорошо характеризующим газоноеность пласта, т.е. его выбросоопасность по газовому фактору.


Для определения степени внбросоопасности пластов недоста­точно знать только количество выбросов, имевших иесто на этих пластах, необходимо знать в первую очередь плотность внезапных выбросов, т.е. количество выбросов, отнесенное к объему добычи угля. Удельная плотность выбросов N/n0 подсчитывалась как отно­шение числа внезапных выбросов угля и газа Л/ на пластах данной марки угля к удельноад объему добычи угля п0 на пластах соответ­ствующей марки угля в тот же период.

Из графика зависимости удельной плотности внезапных выбросов угля п газа N/n0 от степени метаморфизма (определялась по выходу летучих Vr, %) и марки углей (рис. 2) видно, что максимальная плотность внезапных выбросов и. следовательно, наибольшая выбро-соопаоность без дифференциации по глубинам работ имеет место на пластах угля марки Т с вкходом летучих Vr= Q~I1%. Отмеченная закономерность в первом приближении может быть объяснена тем, что угли с таким выходом летучих относятся к числу наиболее га­зоносных и при этом имеют невысокую прочность. Заметим также, что полученный нами вывод о наибольшей фактической выбросоопас-ности пластов с выходом летучих V = 8*Г# не подтверждает сде­ланное ранее заключение о закономерном росте степени выбросо-опасности пластов с увеличением выхода летучих и максимальной внбросоопасности пластов с выходом летучих V ^ 20^ L3, 4|.

Глубины горных работ, на которнх было зарегистрировано макси­мальное количество внезапных выбросов, меняются в зависимости от марки угля и выхода летучих. Так, для углей марок А и ПА (вы­ход летучих Vr< 8.О5Й) максимальное количество выбросов^ произошло на глубине 300-400 м, а марок Г и Ж (выход летучих V = 27435%) уже на глубине 1000-1200 м. Выбросы максимальной силы отмечаются на наиболее глубоких горизонтах разработки внбросоопасннх пла­стов данной марки угля (табл. 2).

Рассмотрим также отдельно количество внезапных выбросов, происшедших на глубине более-800 м. Из общего количества - 257 внезапных выбросов на глубине ведения горных работ, превышаю­щей 800 м, произошло 48 внезапных выбросов, что составило 18,7%. Причем наибольшее количество из них произошло на пластах с угля­ми марки Ж ( VP= 27*34%") и ОС ( V = 14*32$).

Практика разработки внбросоопаоных угольных пластов показы­вает, что степень выбросоопасности угольных пластов определяется не только их потенциальной выбросоопасностью, но и условиями ее реализации, которые в значительной мере зависят от технологии

ведения горных работ, т.е. от способов управления горным давле­нием и выемки. Последние в свою очередь влияют на характер на­пряженного и газодинамического состояния призабойных зон уголь­ных пластов и, следовательно, на их внбросоопасность. Поэтому дополним приведенный выше статистический анализ связи внбросо-опасности с глубиной разработки детальным анализом фактических данных о частоте (плотности) и силе внезапных выбросов и газоди­намических явлений, происшедших при изменении глубины разработки от 440 до 826 м при различных способах управления кровлей на шахтах "Юнком" и "Красный Октябрь" Центрального района Донбасса.


Анализ показывает, что применяемый способ управления кровлей существенным образом влияет на степень выбросоопасности угольных пластов. С наибольшей частотой внезапные выбросы и газодинамиче­ские, явления происходили при -управлении кровлей удержанием на кострах. При этом способе управления кровлей частота выбросов и газодинамических явлений на глубине разработки 440-826 м изме­нялась в пределах от 35,6 до 62,6 на I кит площади выемки пласта (что соответствует подвиганшо лавы приблизительно на 10 км) с тенденцией к некоторому увеличению частоты явлений с ростом глубины разработки.

Частота выбросов и газодинамических явлений при управлении кровлей обрушением на органную крепь или на механизированную крепь "Днепр" была также высокой и на глубинах 560-670 м изменя-

ЯП О „„ л С С „~ Т —.2

Некоторое снижение частоты и силы внезапных выбросов имело место при управлении кровлей обрушением с щитовой выемкой пане­лей сверху вниз. Частота выбросов и динамических явлений при применении щитов и выемке сверху вниз на глубинах разработки 716-826 м изменялась в пределах 13,0-33,8 на I км2 при средней силе этих явлений 15-48 т по сравнению со II5-I98 т при способах управления кровлей удержанием на кострах и обрушением на орган­ную или механизированную крепь.

Реэкое снижение частоты выбросов и газодинамических явлений происходит при применении способа управления кровлей гидравличе­ской закладкой выработанного пространства. На глубинах разработ­ки 670-790 м частота выбросов при применении плотной гидравличе­ской закладки на всю высоту этажа составила всего. 1,5-2,0 на I пг, т.е. в 10-25 раз ниже, чем при других способах управ­ления горным давлением. Снижение выбросоопасности* в этом случае происходит вследствие устранения эффекта "зажима" кромки пласта вмещающими породами, механизм действия которого был рассмотрен нами ранее [б].

Анализ подробных статистических ту*ннит о связи степени вы­бросоопасности пластов с глубиной разработки, выполненный на примере двух шахт, показывает, что частота внезапных выбросов на пластах, ставших с определенной глубины выбросоопасными, остается приблизительно на одном уровне, однако при последующем увеличении глубины разработки сила выбросов и газодинамических явлений имеет тенденцию к дальнейшему увеличению. На частоту и силу явлений существенное влияние оказывает способ управления горным давлением.

В целом на основе анализа статистических данных как для все­го Донбасса, так и более подробных для двух шахт Центрального района можно отметить, что увеличение глубины горных работ до 600-800 м сопровождается возрастанием частоты внезапных вы­бросов, при превышении этих глубин частота внезапных выбросов начинает стабилизироваться, однако их сила продолжает возра­стать.

Рассмотрим возможное физическое объяснение установленной за­кономерности. На основе моделирования внезапных выбросов угля и газа и натурных наблюдений напряженно-деформированного и газо­динамического состояния угольного массива впереди забоев горят выработок на выбросоопасных пластах установлено, что степень

внбросоопасности угольных пластов с учетом природных и техноло­гических факторов может быть определена следующим критерием [б]:

где Ео - сменное подвигание забоя, м; 1К - длина зоны предельного состояния в краевой части пласта (расстояние до максимума кон­центрации напряжений), м; к^ - коэффициент относительной концен­трации напряжений; б^ - среднее напряжение в массиве на глубине к от поверхности, МПа; Р - давление газа в пласте на той же глу­бине от поверхности, МПа; Ксжш R. - пределы прочности угля на сжатие и растяжение, МПа.

Из формулы (I) следует, что выбросоопасность пласта сущест­венно зависит от размеров зоны предельного состояния ЈК , которая является по существу зоной разгрузки от напряжений и дегазации пласта впереди забоя. Прикидочная оценка возможного изменения размеров зоны предельного состояния 1К при увеличении глубины горных работ может быть выполнена на основе применяемого в меха­нике горных пород метода оценки размеров областей предельного равновесия в окрестности горных выработок [7]. Тогда, принимая в первом приближении расчетную схему, согласно которой призабой-ное пространство лавы эквивалентно незакрепленной горной выра­ботке круглого сечения, имеем

Г Гк * RCMC ]

где 1 - расстояние от центральной оси выработки до границы раз­дела можду областью предельного равновесия пород, прилегающей к обнаженной поверхности массива, и областью упругого состояния пород в глубине массива, м; tg - радиус выработки, м; Л - коэф­фициент бокового распора; )f - плотность пород, т/м3; к - глубина горных работ от поверхности м.

Анализ формулы (2) показывает, что с ростом глубины горных работ при прочих равных условиях должна закономерно увеличивать­ся область предельного состояния пород 1К в зоне влияния выра­ботки, а это, согласно формуле (I), будет снижать вероятность возникновения внбросоопасной ситуации, несмотря на увеличение потенциальной выбросоопасности вследствие роста напряжений f^ и давления газа Р в массиве за пределами зоны предельного состо­яния.

На основе выполненных исследований можно сделать следующие выводы.

Степень выбросоопасности угольных пластов определяется не только их потенциальной выбросоопасностью, но также условиями ее реализации, которые в значительной мере зависят от технологии ведения горных работ и, в первую очередь, способов управления горным давлением и выемки. Выбросоопасность следует рассматри­вать как возникновение выбросоопасной ситуации при одновременном действии природного и технологического факторов, которые в прин­ципе количественно могут быть оценены одним комплексным показа­телем го формуле (I).

С ростом глубины горных работ потенциальная выбросоопасность нетронутого массива горных пород возрастает, однако возможность реализации потенциальной выбросоопасности может начать умень­шаться вследствие увеличения длины области предельного состояния массива впереди забоя горной выработки.

В условиях Донбасса частота внезапных выбросов достигает максимума при разработке угольных пластов на глубине 600-1200 м, при этом количество выбросоопасных пластов и сила выбросов про­должают возрастать. С увеличением глубины горных работ может из­меняться тип происходящих газодинамических явлений. Так, в Цен­тральном районе Донбасса на глубинах до 700 м происходит значи­тельное количество динамических явлений, близких к высыпаниям и обрушениям, с глубин, превышающих 700 м, преобладают уже вне­запные выбросы угля и газа, на еще больших глубинах появляются явления, напоминающие горные удары.

На основе обработки фактических данных о проявлении внезап­ных выбросов угля и газа и теоретических исследований предлага­ется, следующая концепция изменения степени выбросоопасности угольных пластов с увеличением глубины разработки.

Выбросоопасность угольных пластов по мере увеличения глубины горных работ неуклонно возрастает пропорционально росту горного давления и газоносности пластов (давлению газа). Темп возраста­ния выбросоопасности с ростом глубины горных работ зависит также от физико-механических свойств угольных пластов и их тектониче­ской нарушенности. При достижении определенной глубины разработ­ки в зависимости от физико-механических свойств и газоносности пластов, а также способов управления горным давлением частота внезапных выбросов стабилизируется, однако их сила продолжает возрастать.

Необходимо продолжить исследования природы изменения степени и характера выбросоопасности угольных пластов при разработке их на больших глубинах с целью совершенствования методов прогно­за выбросаопасности, технологии ведения горных работ и способов предупреждения внезапных выбросов.

ЛИТЕРАТУРА

  1. X о д о т В. В. Внезапные выброоы угля ж rasa. - П.: Гоогортех-
    жвдат, 1961. - 345 о.


  2. Чернов 0. И., П у з ы р е в В. Н. Прогноз внввашшх выбро­
    сов угля а гааа. - М.: Недра, 1979. - 296 о.


  3. Степанович Г. Я., Нжколжн В. И., Ввдоое-
    х ж в Б. Н. Об измененвж выбросоопасноотж прж разработке угольных пластов
    на больших глубинах. - Беэопаснооть труда в проиышлениостж, 1973, Л 5,
    с. 31-33.


  4. Нжколжн В. И., Ткач В. Я., Нжколжн В. В. Ооо-
    бенноотн проявления выброооопасвоотн при увеличении глубины разработки. -
    Уголь, 1981. * 6, о. е-9. «


  5. Инотрукция по безопасному ведению горних работ при разработке
    пдаотов, склонных х внезапным выброоам угля и газа. - М.: Недра, 1977. -
    159 о.


7. Ф е 1 т Г. Н. Исследование влияния опоооба управления горным дав­лением, на выброооопаоность прнаабоиноЯ зовы угольного плаота. - Науч. сообщ. / Ин-т горн, дела жм. А.А.Скочинохого, 1983, вып. 217. Исследование свойств и критериев выброооопасноотн угольных пластов, о. 12-18.

7. Баклашов И. В., Картовжя Б. А. Механиха горных пород. - М.: Недра, 1975. - 272 о.

Схожі:

Фейт г. Н. (Тема 01161, 1984) Науч сообщ. /Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985, вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с. 17-26. Иссн 0540-939Х. О выбросоопасности угольных пластов на больших глубинах iconБорисенко а. А. (Тема 01161, 1984) Науч сообщ. /Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985, вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с. 10-16. Иссн 0540-939Х. Природа внезапных высыпаний угля и основные принципы их предупреждения
Борисенко а. А. (Тема 01161, 1984) Науч сообщ. /Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985, вып. 242. Борьба с внезапными выбросами,...
Фейт г. Н. (Тема 01161, 1984) Науч сообщ. /Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985, вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с. 17-26. Иссн 0540-939Х. О выбросоопасности угольных пластов на больших глубинах iconТема 01161, 1984 Науч сообщ. /Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1986, вып. 252. Борьба с внезапными выбросами, с. 4-10. Иссн 0540-939Х. Особенности напряженного состояния выбросоопасных угольных пластов
Борисенко а. А. (Тема 01161, 1984) Науч сообщ. /Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1986, вып. 252. Борьба с внезапными выбросами,...
Фейт г. Н. (Тема 01161, 1984) Науч сообщ. /Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985, вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с. 17-26. Иссн 0540-939Х. О выбросоопасности угольных пластов на больших глубинах icon16104, 1984 Науч сообщ./ Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985,вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с. 3-10 иссн 0540-939Х
Петросян а. Э. (Тема 16104, 1984) Науч сообщ./ Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985,вып. 242. Борьба с внезапными выбросами,...
Фейт г. Н. (Тема 01161, 1984) Науч сообщ. /Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985, вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с. 17-26. Иссн 0540-939Х. О выбросоопасности угольных пластов на больших глубинах iconВлияние глубины горных работ на изменение условий проявления внезапных выбросов
Малинникова о. Н., Смирнова г. Г. (Тема 01600, 1986)//Вопросы предотвращения внезапных выбросов: Науч сообщ. /Ин-т горн дела им....
Фейт г. Н. (Тема 01161, 1984) Науч сообщ. /Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985, вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с. 17-26. Иссн 0540-939Х. О выбросоопасности угольных пластов на больших глубинах iconВ. П. Рудченко
В. В. Ходот. Борьба с внезапными выбросами в угльных шахтах. Сборнык трудов науч техн совершенствования, состоявшегося в Донецке...
Фейт г. Н. (Тема 01161, 1984) Науч сообщ. /Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985, вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с. 17-26. Иссн 0540-939Х. О выбросоопасности угольных пластов на больших глубинах iconЗйклрчпвтся в следующем
Кулишов в. М. "Исследование закономерностей разгружающего действия отработки защитных пологих пластов для борьбы с внезапными выбросами...
Фейт г. Н. (Тема 01161, 1984) Науч сообщ. /Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985, вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с. 17-26. Иссн 0540-939Х. О выбросоопасности угольных пластов на больших глубинах iconДанное сообщение является официальным приглашением на конференцию
Семинар Интенсивные ресурсосберегающие методы и средства разработки угольных пластов, использование углей и охрана труда
Фейт г. Н. (Тема 01161, 1984) Науч сообщ. /Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985, вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с. 17-26. Иссн 0540-939Х. О выбросоопасности угольных пластов на больших глубинах iconСписок наукових праць
Педагогическая культура учителя. Сб науч трудов. – Вып – Одесса, 1995. – с. 28-29
Фейт г. Н. (Тема 01161, 1984) Науч сообщ. /Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985, вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с. 17-26. Иссн 0540-939Х. О выбросоопасности угольных пластов на больших глубинах iconУчебник для вузов / А. Н. Алабовский, Б. В. Анцев, С. А. Романовский. К. Вища школа, 1985. 192 с
Абрамовский Е. Р. Атмосфера Больших городов. – Днепропетровск : Наука и образование, 2007. – 187 с
Фейт г. Н. (Тема 01161, 1984) Науч сообщ. /Ин-т горн дела им. А. А. Скочинского, 1985, вып. 242. Борьба с внезапными выбросами, с. 17-26. Иссн 0540-939Х. О выбросоопасности угольных пластов на больших глубинах iconПерелік публікацій кафедри журналістики за 2008 рік
Полифоническая культура Украины: Гуманитарная проблематика Донбасса. Вып. С. 3-5 (сб науч статей)
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи