В. П. Рудченко icon

В. П. Рудченко




Скачати 164.4 Kb.
НазваВ. П. Рудченко
Дата22.06.2012
Розмір164.4 Kb.
ТипАнализ

В.В. ХОДОТ. Борьба с внезапными выбросами в угльных шахтах. Сборнык трудов науч.техн. совершенствования, состоявшегося в Донецке в дек. 1960. - М.: Госгортехнадзор.-1962.С.321-331.


В. П. РУДЧЕНКО. Комбинат Донецкуголь

СПОСОБЫ БОРЬБЫ С ВНЕЗАПНЫМИ ВЫБРОСАМИ НА ШАХТАХ КОМБИНАТА ДОНЕЦКУГОЛЬ

В связи с переходом работ на угольных шахтах ша более глу­бокие горизонты и пуском в эксплуатацию новых шахт число шахтопластов, на которых происходят внезапные выбросы угля и газа, с каждым годом возрастает (табл. 1).


Следует отметить, что, несмотря на непрерывный рост числа разрабатываемых шахтопластов, опасных по внезапным выбро­сам угля и газа, и увеличение глубины разработки, в результате применяемых мер борьбы с ними число и интенсивность внезап­ных выбросов угля и газа остаются почти стабильными (табл. 2).


Анализ внезапных выбрсУсов по местам работы за последние 7 лет показывает, что наибольшее число БЫбросов приходите» няочистные иаботы (табл. 3).

* Без учета внезапных выбросов, спровоцированных сотрясательным взрыванием.

В то время как общее число выбросов стабильно и даже имеет тенденцию к снижению, случаи выбросов на пологих пла­стах за последние годы участились. Так, если сравнить данные за 1953 г. и 9 месяцев I960 г., то на крутых пластах за это время число выбросов снизилось с 29 до 11, а на пологих возросло с 4 до 15.

Это свидетельствует о недостаточной эффективности приме­няемых в настоящее время средств борьбы с внезапными вы­бросами на пологих пластах.

Самое радикальное средство борьбы с выбросами — отработ­ка защитного пласта — широко применяется при разработке крутых пластов. В настоящее время из 104 разрабатываемых шахтопластов крутого падения, опасных по внезапным выбро­сам, 70 работает с предварительной выемкой защитных пластов На пологих пластах осуществление этого мероприятия сопря­жено с определенными затруднениями, а чаще и невозможно., так как требует одновременной разработки пластов на разных горизонтах.

Осуществить предварительную защиту всех опасных пластов не представляется возможным ввиду того, что некоторые пла­сты являются одиночными, а часть защитных пластов залегает "в сложных горногеологических условиях и отработка их весьма затруднительна.

Так, пласт Куцый на шахтах «Кондратьевка-Новая», им. Ка­линина; пласт Подпяток на шахтах № 1—5 «Кочегарка» и № 8а; пласты Каменка и Пугачевка на шахте им. Дзержинского; пла­сты Девятка и Мазур на шахтах «Юный Коммунар» и «Красный Профинтерн»; пласт Сорока на шахте «Комсомолец»; пласт Безымянный на шахтах № 1—2 «Красный Октябрь», «Юный Коммунар» и др. отрабатываются без защитных пластов, не­смотря на опасность по внезапным выбросам.

На шахте № 1—5 «Кочегарка» защитный пласт Тонкий для пласта Толстого на восточном крыле (в зоне, прилегающей к Гооловскому надвигу) имеет нерабочую мощность, слабые бо-

ковые породы и большие нарушения местного характера. Из-зг указанных причин в июне 1960 г. работы на пласте Топком были остановлены.

На шахте № 1—2 «Красный Октябрь» пласт Георгиевский является защитным для пласта Куцего. В июле 1960 г. при ве­дении работ по пласту Георгиевскому было встречено геологи­ческое нарушение (мощность пласта уменьшилась до 0,38 м и встретились весьма слабые боковые породы). Работы на пла­сте Георгиевском были остановлены.

Имеются и такие случаи, когда в разрабатываемой свите все пласты подвержены внезапным выбросам. При этом прихо­дится один из пластов делать защитным, отрабатывая его с вы­полнением соответствующих мероприятий.

' Таким образом, борьба с внезапными выбросами при помощи

предварительной отработки защитных пластов хотя и является

, наиболее эффективной, однако не всегда может быть применена.

Поэтому необходимо разработать меры защиты для одиночного

опасного по выбросам пласта.

Для предотвращения внезапных выбросов угля и газа на шахтах комбината широко применяется бурение дренажных скважин по углю.

Впервые дренажные скважины начали бурить в 1949 г. па западном крыле пласта Толстого шахты № 1—2 «Красный Ок­тябрь». Диаметр их был 70—120лш. В настоящее время дренаж­ные скважины бурят на шахтах с крутыми и пологими пластами, причем с 1960 г. их делают диаметром 250—300 мм.

Действие скважин большего диаметра значительно эффек­тивнее, однако бурить их в очистных забоях трудно: имеющиеся на шахтах ручные сверла не приспособлены для этого.

В забоях подготовительных выработок бурение горизонталь­ных и наклонных скважин производится па глубину 7—15 м и даже 30 м легкими буровыми станками ЛБС-2, ЛБС-4 и БВУ.

Применяемая система разработки на шахтах комбината требует проведения большого объема нарезных работ (гезенки на крутом падении и разрезные печи и просеки на пологом па­дении). При этом в условиях пластов, опасных по внезапным выбросам угля и газа, необходимо предварительное бурение скважин диаметром 250—300 мм на всю высоту этажа.

Для бурения восстающих скважин применяют станки ЛБС-4, БШ и сбоечно-бурильиые машины СБМ-Зу.

Способ борьбы с внезапными выбросами угля и газа путем бурения дренажных скважин эффективен не во всех случаях и его нужно совершенствовать.

Так, на шахте «Мушкетовская-Заперевальная» № 1 в ниж­ней части лавы пласта Смоляниновского, несмотря на наличие скважин длиной 4 м, произошел выброс. Более того, выброс произошел после выемки угля, в тот момент, когда рабочие кре-

пили лаву. При этом из зоны, занятой скважинами, было вы­брошено около 300 т угля.

Кроме бурения дренажных скважин на шахтах с пологими пластами (№ 11 и 7/8 им. Калинина) применяется выбурива­ние угля при проведении подготовительных выработок. Для этого применяют колонковые электросверла с манипуляторов породопогрузочной м-ашины. Начато применение этого способа и на крутом падении.

На шахте № 7/8 им. Калинина проводят промежуточные ге­зенки при помощи выбуривания угольного пласта, что создает безопасные условия труда, обеспечивает хорошую вентиляцию, требует меньше времени на проведение, снижает затраты против обычного способа. Однако распространение выбуривания тор­мозится из-за отсутствия специальных станков.

На шахтах Донецкого совнархоза нашло применение как мера борьбы с внезапными выбросами угля и газа сотрясатель: ное взрывание, особенно при вскрытии пластов квершлагами. При проведении подготовительных выработок по углю сотряса-, тельное взрывание применяют только на семи шахтах с пологи­ми пластами («Коммунист-Новая», № 2—3 «Зуевка», им. XVII Партсъезда, № 14—14-бис, 2—2-бис, 15 и 1). Более широкого распространения сотрясательное взрывание не получило из-за отсутствия взрывчатых веществ, применение которых исключало бы случаи их выгорания, и вследствие очень низких темпов про­ведения выработок, а также ввиду осложнений в работе, вызы­ваемых выбросом.

В последние годы получает распространение механизирован­ная выемка угля без присутствия рабочих в очистном забое. Работы при этом могут вестись путем выемки с применением пил и стругов в длинных и коротких забоях, выемки в диаго­нальном забое с применением подвижной закладки, выемки щитами и т. д.

Применение этих схем выемки исключает травмирование рабочих в случае внезапного выброса, однако, как показывает опыт, указанные схемы обладают рядом эксплуатационных не­достатков. Так, при выемке угля пилами в длинных забоях ра­бочие находятся на штреке и не подвергаются непосредственно­му воздействию внезапного выброса, но в случае его возникно-. вения образуются значительные обнажения, крепление которых сопряжено с опасностью обрушения боковых пород и возмож­ностью высыпания угля из полости выброса, которое может раз­виться во внезапный выброс.

Более приемлемой является выемка пилами в коротких за­боях полосами по восстанию, однако для осуществления ее не­обходимо бурение направленных скважин на всю высоту этажа, чего достичь пока не удалось. Создание надежных средств на­правленного бурения скважин на всю высоту этажа позволит

производить не только оконтуривание блоков, но и отработку пластов и пропластков методом выбуривания, что даст возмож­ность практически не иметь незащищенных пластов. Для отра­ботки пропластков при соответствующем совершенствовании, возможно, могут быть использованы установки, подобные У В К. и УПД.

До создания средств направленного проведения гезенков вряд ли возможно применение взрывной выемки для отработки опас­ных пластов, так как при отбойке угля образуются большие нависающие ничем не подкрепляемые массивы, что может явиться причиной высыпания или выброса.

С 1959 г. ведется испытание технологии выемки угля в лавах с диагональным расположением забоя при опережении верхней части лавы с пространственным углом, близким к углу внутрен­него трения пород. После отработки основных параметров тех­нологической схемы эта система будет применена на некоторых выбросоопасных пластах.

Заслуживает внимания способ борьбы с внезапными выбро­сами посредством управления кровлей обрушением. Планомер­ное обрушение кровли через каждый цикл с последующей плот­ной подбутовкон основной кровли и с отсутствием зависаний непосредственной кровли было успешно применено при разра­ботке опасного по внезапным выбросам пласта Валюта.

выводы

Для ускорения решения проблемы борьбы с внезапными вы­бросами угля и газа необходимо:

  1. Сосредоточить усилия научных работников на разработке
    технических средств для обеспечения безопасной отработки
    опасных по внезапным выбросам угля и газа пологих пластов
    и пластов, не имеющих защитных.

  2. Для перехода на отработку ряда опасных по выбросам
    пластов короткими подэтажами создать средства механизации
    проведения подэтажпых горизонтальных выработок.

  3. Провести исследования и разработать мероприятия, на­
    правленные на борьбу с таким явлением, как «стреляние угля».

  4. При разработке пологих пластов определить расположе­
    ние и средства проведения полевых выработок для отработки
    опасных по внезапным выбросам пластов.

  5. Привлечь к вопросам борьбы с внезапными выбросами
    химиков для создания реагентов, которые могли бы вместе с во­
    дой нагнетаться в угольный пласт и тем самым растворять (по­
    глощать) метан, содержащийся в массиве угля. Это позволило
    бы исключить один из факторов (газ), вызывающих внезапные
    выбросы.

  6. Изучить возможность защитного действия пластов, зале­
    гающих на расстоянии 90 м и более.

  1. Продолжить изыскание новых систем разработки и их
    элементов, отличных от существующих систем, с тем чтобы на­
    ряду с регулированием газового фактора оказывать активное
    влияние и на фактор горного давления.

  1. Проводить работы в направлении:

а) механизации процессов проведения подготовительных вы­
работок (штреков);

б) автоматизации и дистанционного управления механизма­
ми в очистных и подготовительных выработках.

9. Срочно разработать, сконструировать и изготовить высо­
копроизводительные станки, обеспечивающие направленное бу­
рение скважин диаметром 300 мм на всю высоту этажа.

  1. Ускорить разработку и изготовление станков для выбу­
    ривания угля.

  2. Для расширения области применения сотрясательного
    взрывания усилить работы по улучшению качества ВВ, чтобы
    была исключена возможность его выгорания.

  3. Разработать мероприятия, позволяющие практически
    использовать данные сейсмоакустической станции о формиро­
    вании внезапного выброса, с тем чтобы избежать возможных
    последствий от внезапного выброса угля и таза.

  4. Центральной комисии по борьбе с внезапными выбр.оса-
    ми угля и газа более тщательно координировать работу науч­
    но-исследовательских институтов, привлеченных к разрешению
    проблемы внезапных выбросов, особенно в отношении создания
    средств и мер, 'позволяющих 'полностью ликвидировать эти не­
    желательные явления.

^ В. Р. ЩУКИН. Донецкий округ Госгортехнадзора УССР

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СПОСОБОВ БОРЬБЫ С ВНЕЗАПНЫМИ ВЫБРОСАМИ

Из года в год на шахтах Донецкой области возрастает ин­тенсивность разработки угольных пластов, угрожаемых и опас­ных по внезапным выбросам. За период с 1950 по 1960 г. выра­батываемая ежегодно площадь таких пластов увеличилась более чем в два раза. К началу I960 г. из этих пластов поступало примерно 12% всего угля, добываемого комбинатом Донецк-уголь.

На многих пластах, ранее считавшихся неопасными, при вскрытии их на более глубоких горизонтах наблюдались вне­запные выбросы.

Удельная частота выбросов (число выбросов на 1 млн. т до­бычи угля из опасных пластов), раньше заметно снижавшаяся, за последние годы остается на одном уровне. По-видимому при­меняемые меры защиты становятся недостаточно эффективными.

Практика разработки опасных пластов позволяет оценить эффективность известных способов предотвращения внезапных выбросов при вскрытии пластов квершлагами, очистной выемке и проведении откаточных штреков.

Применение разработанных МакНИИ способов вскрытия квершлагами опасных по выбросам угольных пластов показало их надежность и безопасность. В Инструкции по безопасному ведению горных работ на пластах, склонных к внезапным вы­бросам угля и газа (приложение 3 к Правилам безопасности) дано описание нескольких способов вскрытия квершлагами опасных пластов. Наиболее эффективными и безопасными из них следует признать: вскрытие на участках, защищенных за­щитными пластами; сбойку на заранее пройденные на опасном пласте штрек или гезенк; возведение металлического каркаса; местную дегазацию скважинами большого диаметра ^250— 300 мм).

Вскрытие с применением силикатизации пласта, предвари­тельного увлажнения угольного массива, вымывания пласта осу­ществлялось три раза в порядке опытов и широкого распростра­нения не получило.

Перечисленные в Инструкции мероприятия по безопасности при вскрытии применимы главным образом на крутых пластах, для пологих же пластов должны быть разработаны новые, па­дежные и безопасные способы.

Существенными недостатками применяемых в настоящее время способов вскрытия являются их сложность и трудоем­кость и, как следствие, высокая стоимость и длительность. Так, например, время вскрытия с применением металлического кар­каса колебалось от 0,5 до 7 месяцев, вскрытие с предваритель­ным снижением газового давления скважинами производилось в течение от 4 до 250 дней. Значительно осложняет проведение квершлагов требование ПБ, чтобы опасные пласты вскрывались сечением не более 5 ж2; расширение квершлагов после вскрытия пласта до первоначального сечения является трудоемкой и не­безопасной работой.

В последнее время на шахте «Юный Коммунар» произошли внезапные выбросы большой силы при вскрытии квершлагом пропластков угля мощностью 0,15; 0,30 и 0,35 м. Правила без­опасности и Инструкция не содержат указаний о мерах безопас­ности при вскрытии пропластков.

Расследование выбросов на шахтах «Юный Коммунар», им. XVII Партсъезда и других показывает, что в этих случаях выделялось значительное количество метана, опрокидывавшего вентиляционную струю и распространявшегося на 500 м и более от забоя. Расстояние в 200 м на свежей струе (§ 55 Инструкции), откуда мастер-взрывник может вести сотрясательное взрывание, должно быть признано недостаточным. Поэтому комиссия, рас-

следовавшая выброс из пропластка мощностью 0,15 м, проис­шедшего на шахте «Юный Коммунар», предложила, чтобы при вскрытии пластов и пропластков в аналогичных условиях ма­стер-взрывник находился на свежей струе на расстоянии не менее 600 м от забоя. Кроме того, к месту нахождения мастера-взрывника должен подаваться сжатый воздух.

Перед научно-исследовательскими институтами, в первую очередь перед МакНИИ, .стоит задача по дальнейшему совер­шенствованию известных и разработке новых, более экономич­ных способов вскрытия.

Оценка эффективности применяемых мероприятий по преду­преждению внезапных выбросов в лавах может быть произве­дена на основании приведенных в табл. 1 данных о числе вне­запных выбросов на 1 млн. г добычи из очистных забоев.


Как видно из таблицы, число возникающих внезапных вы­бросов еще велико и не только не имеет тенденции к снижению, а,1 наоборот, несколько возрастает. При этом на пологих пластах выбросы происходят чаще, чем на крутых, что свидетельствует о меньшей эффективности защитных мероприятий в условиях пологого падения.

Наиболее эффективным способом предупреждения выбросов , "является предварительная выемка соседних сближенных так называемых защитных пластов.

Согласно Правилам безопасности, защитными считаются пласты, расположенные на расстоянии до 60 м от опасного, если не установлено защитное действие на большем расстоянии. Известны случаи, когда защитное действие оказывают пласты, расположенные на расстоянии 90 л и более от опасных.

Однако данное наиболее эффективное средство защиты от внезапных выбросов изучается недостаточными темпами. До настоящего времени неясны границы влияния опережающей разработки, влияние состава пород междупластья, мощности. защитного пласта и др.

Правила безопасности (§ 93) требуют, чтобы разработка' опасных и угрожаемых пластов в свите производилась только после предварительной выемки защитных пластов. В последние годы этому вопросу придается все большее и большее значение. Число опасных пластов, разрабатываемых с предварительной выемкой защитных, с 1950 по 1960 г. увеличилось в пять раз. Этому способствовало ежегодное рассмотрение списков опас­ных, угрожаемых, защитных пластов и утверждение порядка их разработки комбинатом Донецкуголь, управлением Донецкого округа и МакНИИ. Однако следует отметить, что на шахтах Центрального района Донбасса из 56 шахтопластов, имеющих защитные, разрабатывались с нормальным опережением работ по защитным пластам только 45, из которых полностью защищены были только 33 шахтопласта. Объясняется это раз­ными причинами: слабыми боковыми породами, малой мощно­стью, высокой зольностью и большой крепостью угля некоторых защитных пластов, а главное отсутствием механизирован­ной выемки тонких пластов и пропластков, которые могли бы служить защитными.

Проводимые в течение ряда лет на шахтах Донбасса испы­тания угольных пил УПД, УКВ-1 и других, комплексов КМД,. КВС, щитов ЩК-2м и др., предназначенных для более эффек­тивной и безопасной выемки опасных и защитных пластов и про­пластков, до сих пор не закончены.

Как правило, защитное свойство выемки соседних пластов используется только при разработке крутых пластов. На поло­гом падении разрабатываются главным образом одиночные пласты.

Для более широкого и эффективного использования способа опережающей разработки защитных пластов необходимо рас­ширить научные исследования защитных свойств надработки и подработки, шире развернуть исследовательские и экспери­ментальные работы по механизации выемки весьма тонких пластов и пропластков без присутствия людей в очистных за­боях, установить для каждого горизонта определенный порядок разработки защитных и опасных пластов и строго его соблюдать.

Средством борьбы с внезапными выбросами в очистных за­боях является также бурение опережающих скважин. Последние предназначаются для разгрузки угольного пласта от напряже­ния и снижения давления газа в призабойной области пласта.

Проектами разработки опасных крутых пластов в зависимо­сти от конкретных горнотехнических и газодинамических усло­вий предусматривается несколько схем расположения опере­жающих скважин в очистных забоях: по одной скважине в кутке уступа; по две скважины в кутке уступа; по одной-две сква­жины в кутке уступа и, кроме того, бурение скважин по уступу

через 3—4 м. В большинстве случаев в проекте длина опережа-, тощих скважин принята 5 м, а диаметр 250 мм.

В начале 1960 г. по предложению МакНИИ перешли на бу­рение опережающих скважин диаметром 250 мм вместо ранее лрименявшихся скважин диаметром 120 мм, что, несомненно, должно увеличить их эффективность.

Из 32 выбросов, зарегистрированных в 1959 г. и I полугодии 19.60 г. в очистных забоях, 37,5.% произошло при соблюдении всех параметров опережающего бурения, 34,5% — при различ­ных нарушениях этих параметров и 28% выбросов произошло в забоях, где не применялось никаких мер по предупреждению выбросов, так как пласт не считался опасным.

Наличие внезапных выбросов в лавах при соблюдении всех параметров опережающих скважин свидетельствует о том, что эти скважины при принятых глубине и диаметре не всегда дают должный эффект.

По данным МакНИИ, протяженность полостей выбросов по простиранию не превышает 8—10 м, следовательно, длина опе­режающих скважин должна быть такой же или несколько большей. Это подтверждается также расчетами длин опережаю­щих скважин по инструкции ИГД им. А. А. Скочинского., соглас­но которым длина скважин должна быть в пределах 5,5—9,5 м.

Следовательно, для повышения эффективности опережаю­щих скважин необходимо увеличить их длину до 7—10 м. Так как бурить вручную скважины указанной длины невозможно и небезопасно, то необходимо срочно создать простые и легкие машины для бурения в лавах.

Механизация бурения опережающих скважин позволит не только создать более безопасные условия при выполнении этих работ, но и уменьшить их стоимость.

При проведении откаточных штреков на опасных пластах наиболее распространенным способом защиты от внезапных вы­бросов является бурение опережающих скважин, значительно реже применяется сотрясательное взрывание.

С 1956 по 1960 г. в откаточных штреках и печах произошло 83 внезапных выброса (не считая выбросов, вызванных сотря­сательным взрыванием). Значительная часть из них произошла при точном соблюдении намеченных мероприятий, что свиде­тельствует о недостаточной их эффективности. Число внезапных выбросов на I км проведенных откаточных штреков приведено в табл. 2.

Следует обратить внимание на некоторый рост частоты вне­запных выбросов в откаточных штреках, наметившийся в 1959— 1960 гг.

Раздел Инструкции по безопасному ведению горных работ на пластах, склонных к внезапным выбросам угля и газа (При­ложение 3 к Правилам безопасности), касающийся проведения

штреков с применением опережающих скважин, устарел и не­полон. В нем, например, не указано, что дренированная зона должна быть не только впереди забоя, но и выше его; определе­ние эффективного радиуса дренирования изложено нечетко, не указывается время, в. течение которого должно снизиться дав­ление в соседних скважинах и на какую величину оно снизится, илп.

Для обеспечения большей безопасности при ведении подго­товительных выработок на опасных пластах МакНИИ в 1959 г. были изданы две работы И. В. Боброва, в которых приводились схемы расположения опережающих скважин, их параметры и указывались для различных пластов Донбасса места бурения скважин в угольных пластах. В 1960 г. в связи с выявившимися недостатками рекомендаций, дававшихся в указанных работах, они были пересмотрены и уточнены. Строгое соблюдение на практике рекомендаций МакНИИ позволит сократить, а возмож­но, и полностью ликвидировать внезапные выбросы при прове­дении подготовительных выработок.

Не касаясь недостатков применяемой па шахтах буровой техники, необходимо указать, что бурение опережающих сква­жин небезопасно. Например, в 1960 г. при бурении опережаю­щих скважин в штреках произошло семь выбросов. Для повы­шения безопасности этих работ в Правилах безопасности реко­мендуется применять дистанционное управление буровыми станками. При этом пост управления станком выносится на не­которое расстояние от забоя. Этот способ бурения небезопасен, так как в случае поломки штанги (а такие случаи передки) вращающийся обломок, ударяясь о штангу, оставшуюся в сква­жине, может вызвать воспламенение метана. Возможны и дру­гие нарушения режима бурения, которые нельзя установить, находясь на большом расстоянии от забоя.

Необходимо сконструировать такое управление буровыми станками, при котором можно было бы не только включать

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