Мероприятия для предотвращения загазирования горных выработок
Выполнен анализ обстоятельств и динамики газовыделения в зонах геологических нарушений при посадках основной кровли, которые привели к авариям на шахтах «ШУ «Покровское» и им. С.М. Кирова ГП «Макеевуголь». Обоснованы способы дегазации газонасыщенных структур вблизи зон геологических нарушений при пе...
Saved in:
| Published in: | Физико-технические проблемы горного производства |
|---|---|
| Date: | 2016 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України
2016
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/140609 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Мероприятия для предотвращения загазирования горных выработок / С.П. Минеев, В.Н. Кочерга, А.С. Янжула, М.А. Кишкань // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. научн. тр. — 2016. — Вип. 18. — С. 175-193. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-140609 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Минеев, С.П. Кочерга, В.Н. Янжула, А.С. Кишкань М.А. 2018-07-11T20:34:55Z 2018-07-11T20:34:55Z 2016 Мероприятия для предотвращения загазирования горных выработок / С.П. Минеев, В.Н. Кочерга, А.С. Янжула, М.А. Кишкань // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. научн. тр. — 2016. — Вип. 18. — С. 175-193. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. XXXX-0016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/140609 622.411.322 Выполнен анализ обстоятельств и динамики газовыделения в зонах геологических нарушений при посадках основной кровли, которые привели к авариям на шахтах «ШУ «Покровское» и им. С.М. Кирова ГП «Макеевуголь». Обоснованы способы дегазации газонасыщенных структур вблизи зон геологических нарушений при первичной посадке основной кровли, которые рекомендованы к выполнению при сооружении дегазационных скважин, пробуренных из горных выработок и земной поверхности. Сформулирована методология разработки мер для предотвращения импульсных внезапных загазирований горных выработок при обрушении пород основной кровли в зонах геологических нарушений. Виконано аналіз обставин і динаміки газовиділення в зонах геологічних порушень при посадках основної покрівлі, які призвели до аварій на шахтах «ШУ«Покровське» та ім. С.М. Кірова ДП «Макіїввугілля». Обгрунтовано засоби дегазації газонасичених структур поблизу зон геологічних порушень при первинній посадці основної покрівлі, які рекомендовані до виконання при спорудженні дегазаційних свердловин, пробурених з гірських виробок і земної поверхні. Сформульована методологія розробки заходів для запобігання імпульсних раптових загазування гірничих виробок при обваленні порід основної покрівлі в зонах геологічних порушень. The analysis of the circumstances and the dynamics of the evolution of gas in zones near geological faults under the main roof plantings, which led to the accident at the mine "SHU "Pokrovskoye" and him. S.M. Kirov Enterprise "Makeevugol". Decontamination methods are proved gas-structures near the zones of geological disturbances during the initial landing of the main roof, which are recommended to carry out in the construction of degasification wells drilled from the mine workings and the surface. Formulated methodology for the development of measures to prevent sudden impulse zagazirovany mining with caving the roof in the main areas of geological faults. ru Інститут фізики гірничих процесів НАН України Физико-технические проблемы горного производства Технико-экономические проблемы горного производства Мероприятия для предотвращения загазирования горных выработок Заходи для запобігання загазування гірничих виробок Measures to prevent gas contamination of mines Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Мероприятия для предотвращения загазирования горных выработок |
| spellingShingle |
Мероприятия для предотвращения загазирования горных выработок Минеев, С.П. Кочерга, В.Н. Янжула, А.С. Кишкань М.А. Технико-экономические проблемы горного производства |
| title_short |
Мероприятия для предотвращения загазирования горных выработок |
| title_full |
Мероприятия для предотвращения загазирования горных выработок |
| title_fullStr |
Мероприятия для предотвращения загазирования горных выработок |
| title_full_unstemmed |
Мероприятия для предотвращения загазирования горных выработок |
| title_sort |
мероприятия для предотвращения загазирования горных выработок |
| author |
Минеев, С.П. Кочерга, В.Н. Янжула, А.С. Кишкань М.А. |
| author_facet |
Минеев, С.П. Кочерга, В.Н. Янжула, А.С. Кишкань М.А. |
| topic |
Технико-экономические проблемы горного производства |
| topic_facet |
Технико-экономические проблемы горного производства |
| publishDate |
2016 |
| language |
Russian |
| container_title |
Физико-технические проблемы горного производства |
| publisher |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Заходи для запобігання загазування гірничих виробок Measures to prevent gas contamination of mines |
| description |
Выполнен анализ обстоятельств и динамики газовыделения в зонах геологических нарушений при посадках основной кровли, которые привели к авариям на шахтах «ШУ «Покровское» и им. С.М. Кирова ГП «Макеевуголь». Обоснованы способы дегазации газонасыщенных структур вблизи зон геологических нарушений при первичной посадке основной кровли, которые рекомендованы к выполнению при сооружении дегазационных скважин, пробуренных из горных выработок и земной поверхности. Сформулирована методология разработки мер для предотвращения импульсных внезапных загазирований горных выработок при обрушении пород основной кровли в зонах геологических нарушений.
Виконано аналіз обставин і динаміки газовиділення в зонах геологічних порушень при посадках основної покрівлі, які призвели до аварій на шахтах «ШУ«Покровське» та ім. С.М. Кірова ДП «Макіїввугілля». Обгрунтовано засоби дегазації газонасичених структур поблизу зон геологічних порушень при первинній посадці основної покрівлі, які рекомендовані до виконання при спорудженні дегазаційних свердловин, пробурених з гірських виробок і земної поверхні. Сформульована методологія розробки заходів для запобігання імпульсних раптових загазування гірничих виробок при обваленні порід основної покрівлі в зонах геологічних порушень.
The analysis of the circumstances and the dynamics of the evolution of gas in zones near geological faults under the main roof plantings, which led to the accident at the mine "SHU "Pokrovskoye" and him. S.M. Kirov Enterprise "Makeevugol". Decontamination methods are proved gas-structures near the zones of geological disturbances during the initial landing of the main roof, which are recommended to carry out in the construction of degasification wells drilled from the mine workings and the surface. Formulated methodology for the development of measures to prevent sudden impulse zagazirovany mining with caving the roof in the main areas of geological faults.
|
| issn |
XXXX-0016 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/140609 |
| citation_txt |
Мероприятия для предотвращения загазирования горных выработок / С.П. Минеев, В.Н. Кочерга, А.С. Янжула, М.А. Кишкань // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. научн. тр. — 2016. — Вип. 18. — С. 175-193. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT mineevsp meropriâtiâdlâpredotvraŝeniâzagazirovaniâgornyhvyrabotok AT kočergavn meropriâtiâdlâpredotvraŝeniâzagazirovaniâgornyhvyrabotok AT ânžulaas meropriâtiâdlâpredotvraŝeniâzagazirovaniâgornyhvyrabotok AT kiškanʹma meropriâtiâdlâpredotvraŝeniâzagazirovaniâgornyhvyrabotok AT mineevsp zahodidlâzapobígannâzagazuvannâgírničihvirobok AT kočergavn zahodidlâzapobígannâzagazuvannâgírničihvirobok AT ânžulaas zahodidlâzapobígannâzagazuvannâgírničihvirobok AT kiškanʹma zahodidlâzapobígannâzagazuvannâgírničihvirobok AT mineevsp measurestopreventgascontaminationofmines AT kočergavn measurestopreventgascontaminationofmines AT ânžulaas measurestopreventgascontaminationofmines AT kiškanʹma measurestopreventgascontaminationofmines |
| first_indexed |
2025-11-26T01:39:37Z |
| last_indexed |
2025-11-26T01:39:37Z |
| _version_ |
1850603414977773568 |
| fulltext |
Физико-технические проблемы горного производства 2016, вып. 18
175
УДК 622.411.322
С.П. Минеев1, В.Н. Кочерга1, А.С. Янжула2, М.А. Кишкань3
МЕРОПРИЯТИЯ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ЗАГАЗИРОВАНИЯ
ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК
1Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины
2Шахтоуправление «Покровское»
3Головное управление Гоструда в Донецкой области
Выполнен анализ обстоятельств и динамики газовыделения в зонах геологических
нарушений при посадках основной кровли, которые привели к авариям на шахтах
«ШУ «Покровское» и им. С.М. Кирова ГП «Макеевуголь». Обоснованы способы де-
газации газонасыщенных структур вблизи зон геологических нарушений при пер-
вичной посадке основной кровли, которые рекомендованы к выполнению при со-
оружении дегазационных скважин, пробуренных из горных выработок и земной
поверхности.
Сформулирована методология разработки мер для предотвращения импульсных
внезапных загазирований горных выработок при обрушении пород основной кровли
в зонах геологических нарушений.
Ключевые слова: внезапное выделение метана, посадка кровли, загазирование,
геологическое нарушение.
Отработка газоносных угольных пластов на шахтах Донбасса осложнена
выделением метана в горные выработки, что является главным фактором,
ограничивающим нагрузку на очистной забой и основной причиной, приво-
дящей к производственному травматизму, в связи с тем, что газовыделение
приводит к загазированию и затем к взрывам и вспышкам метана в горных
выработках. В течение последних десятилетий в шахтах страны произошел
ряд взрывов метана и угольной пыли с трагическими последствиями (шахты
«Суходольская-Восточная», «Славяносербская», «Золотое», им. А.А. Ско-
чинского, им. А.Ф. Засядько, им. Н.П. Баракова, ШУ «Покровское»,
им. С.М Кирова, «Краснолиманская», «Южнодонбасская №1» и др.) [1-4].
Одной из распространенных причин образования взрывоопасной газовой
среды в выработках является внезапное повышенное метановыделение при
посадках основной кровли, причем наиболее опасным считается метановы-
деление при обрушении кровли в зоне влияния геологических нарушений.
Известно [1, 2, 4 - 7], что импульсные выделения метана в результате осадки
основной кровли происходят в вентиляционных штреках в верхних частях
Физико-технические проблемы горного производства 2016, вып. 18
176
лав при отработке пластов, основная кровля которых представлена мощны-
ми труднообрушающимися породами (обычно это - песчаники и известня-
ки). Как правило, наиболее интенсивное газовыделение имеет место после
первой посадки пород основной кровли вследствие активизации источников
метана, находящихся в подработанной толще. Причем, содержание метана в
исходящей вентиляционной струе за очень короткий промежуток времени
может достигать взрывоопасных концентраций.
Следует иметь в виду, что если в зону обрушения попадает геологическое
нарушение, то дебит метана в выработки может увеличиваться за счет при-
тока газа из вмещающих пород и сближенных пластов, удаленных на значи-
тельное расстояние от разрабатываемого пласта.
Несмотря на вышеупомянутые многочисленные исследования в области
борьбы с импульсными метановыделением, до настоящего времени не раз-
работана нормативная методика прогноза газовыделения во время обруше-
ния пород кровли в зонах геологических нарушений. Также не разработаны
и не апробированы эффективные и технологичные мероприятия по предот-
вращению загазирования горных выработок для обеспечения безопасности
ведения горных работ по газовому фактору при первичных и последующих
обрушениях пород кровли.
Отсутствие нормативной базы не позволило предотвратить внезапное вы-
деление метана и, как следствие, его взрывы на шахтах «Золотое» ГП «Пер-
вомайскуголь» (24.09.93 г.) и им. С.М. Кирова ГП «Макеевуголь»
(07.05.01г.), имевших весьма трагические последствия, а также многочис-
ленные загазирования горных выработок, приводящих к длительным про-
стоям выемочных участков. Примером может служить внезапное загазиро-
вание горных выработок на шахте «Холодная Балка» ГП «Макеевуголь» в
мае 2001 года, которое привело к простою участка в течение 9 дней. Даже
если внезапное газовыделение запрогнозировано, обеспечить полное его
предотвращение весьма затруднительно.
Ранее были выполнены исследования по анализу обстоятельств взрывов
метана и внезапных загазирований, происшедших в угольных шахтах Укра-
ины, были собраны сведения о горно-геологических и горнотехнических
условиях всех зарегистрированных случаях загазирований горных вырабо-
ток во время обрушения пород кровли за последние 30 лет. Их анализ поз-
волил обосновать геологические и горнотехнические характеристики усло-
вий внезапных загазирований горных выработок во время посадки основной
кровли в зонах геологических нарушений, предложить методику прогноза
опасности импульсных газовыделений [4, 8 – 14].
Поэтому в данной работе рассмотрены основные вопросы по разработке
мероприятий и оценке их эффективности для предотвращения внезапных
импульсных выделений метана и, соответственно, обеспечению безопасно-
сти ведения горных работ по газовому фактору, во время первичной и по-
следующих посадках основной кровли в зонах геологических нарушений.
Физико-технические проблемы горного производства 2016, вып. 18
177
Как ранее было установлено [4, 5, 8, 11, 14] механизм импульсных про-
рывов метана из кровли может быть представлен следующим образом. Оди-
ночный угольный пласт разрабатывается, например, в зоне влияния плика-
тивного (антиклинали, купола, флексуры, брахиантиклинали, осевые части
антиклиналий) или малоамплитудного разрывного (надвиги, сбросы, взбро-
сы) геологического нарушения, способных образовывать газовые «ловуш-
ки». Непосредственная кровля разрабатываемого пласта представлена легко
обрушающимися газонепроницаемыми породами (аргиллиты, алевролиты),
выше которых залегает трещиноватый газонасыщенный песчаник (трещино-
ватый коллектор свободного газа).
Во время обрушения основной кровли происходит обнажение трещино-
ватого коллектора, в нашем случае газонасыщенного песчаника и свободный
газ, скопившийся в нем, начинает интенсивно выделяться в горные выработ-
ки. Причем газ может выделяться с больших площадей, находящихся в зоне
влияния очистных работ. Следует иметь в виду, что последующие, после
импульсного прорыва газа, обрушения кровли и, соответственно, разгрузка
песчаника, уже как правило, не вызывает аномальных метановыделений в
связи с дегазаций коллектора и выхода очистных работ из зоны влияния
нарушения.
В качестве объекта для исследований по оценке эффективности предло-
женных мероприятий рассмотрены аварии, произошедшие на шахтах ШУ
«Покровское» и им. С.М. Кирова.
Авария в виде взрыва метановоздушной смеси (февраль 2002 г.), свя-
занная с внезапным выделением метана из кровли выработки, произо-
шла на шахте «Красноармейская-Западная» №1 (ШУ «Покровское»,
г Красноармейск). В 1-й южной-бис бортовой выработке, по которой отво-
дилась исходящая вентиляционная струя из 3-й южной лавы блока № 6 про-
изошел взрыв метана, выделяющегося из кровли пласта. Указанная выра-
ботка была проведена в целике угля и примыкала к выработанному про-
странству ранее отработанной 2-й южной лавы блока № 6. Схема проветри-
вания выемочного участка 3-й южной лавы была возвратноточная. Из выра-
ботанного пространства метан отводился по неподдерживаемой выработке
за пределы выемочного участка.
Расчетная газообильность участка при планируемой суточной нагрузке на
очистной забой 2000 т составляла 14,2 м3/мин. На участок подавалось
1770 м3/мин воздуха, нагрузка на очистной забой в течение 14 дней до ава-
рии не превышала 1900 т/сут. При этом концентрация метана в исходящей
вентиляционной струе очистной выработки составляла 0,2%, выемочного
участка – 0,2–0,4%.
Анализ данных стационарной аппаратуры контроля метана, показал, что
непосредственно перед аварией в местах расположения датчиков не было
повышенного содержания метана. Обследование выработок после аварии
позволило установить, что температурное воздействие на предметы (бумага,
Физико-технические проблемы горного производства 2016, вып. 18
178
полиэтиленовая пленка, оболочка кабелей) наблюдалось только в 1-й юж-
ной-бис бортовой выработке, причем в верхней части ее сечения. Такие сле-
ды температурного воздействия характерны для случаев распространения
пламени по слоевым скоплениям метана у кровли выработок [8].
Из технической документации видно, что последние замеры содержания
метана у кровли выработки в целях обнаружения слоевых скоплений были
выполнены за смену до аварии и примерно за 3 ч до ее возникновения. Во
всех случаях содержание метана у кровли выработки было в норме. При об-
следовании аварийного участка через 12 ч после взрыва в 1-й южной-бис
бортовой выработке обнаружено скопление метана у кровли с концентраци-
ей 6%.
Метан выделялся из разлома в виде трещины в кровле, представленной
алевролитом средней устойчивости, мощностью 1,6-6,9 м. Выше залегал га-
зоносный выбросоопасный песчаник d3Sd4 (8,9-16,5 м), затем алевролит (0,6-
0,8 м) и далее угольный пласт d4 (0,45-0,6 м). Зона разлома пород прослежи-
валась вдоль выработки и уходила под затяжки кровли. Примерно через
двое суток после аварии газовыделение из разлома прекратилось. Газонос-
ность углей пластов d4 и d4
1 в районе выработок 3-й южной лавы блока № 6
составляет от 15 до 20 м3/т с. б. м., газоносность выбросоопасного песчаника
d3Sd4 изменяется от 1,8 до 5,9 м-1 на 1 м3. Было установлено, что образова-
ние трещиноватой зоны произошло вследствие воздействия на вмещающие
породы накладывающихся одна на другую зон опорного давления от 3-й и 2-
й южных лав блока № 6. При мощности разрабатываемого пласта 1,8 м и
глубине горных работ 658 м зоны опорного давления от лав распространя-
лись на 60—70 м. Образование разлома и раскрытие трещин привело к по-
вышенному выделению метана из полостей расслоения пород в районе газо-
носного песчаника и угольного пласта d4, в результате чего в верхней части
сечения выработки образовалось слоевое скопление метана. При средней
скорости движения воздуха в 1-й южной-бис бортовой выработке 1,2 м/с
минимально возможный расход метана, достаточный для формирования
слоевого скопления, составлял около 0,9 м3/мин. Как показывают расчеты,
при таком расходе слоевое скопление могло образоваться в выработке за 38
мин на участке до 100 м. Метановоздушная смесь в слоевом скоплении у
кровли воспламенилась из-за искрения в цепях с напряжением 36 В повре-
жденного кабеля КВВГ- 10x1,5 сигнализации монорельсовой дороги ДМКЛ
[8]. Описанное внезапное выделение метана, приведшие к трагическим по-
следствиям, являются одной из разновидностей суфлярных выделений, вы-
званных активизацией геомеханических процессов в горном массиве в зонах
влияния опорного давления от очистных выработок.
Авария, произошедшая 12.08.2014 года в 10 часов 20 минут на выемоч-
ном участке в 7–й южной лаве блока № 10 пласта d4 ОАО «Шахтоуправле-
ние «Покровское».
Физико-технические проблемы горного производства 2016, вып. 18
179
7-я южная лава блока 10 расположена в юго–восточной части шахтного
поля. Очистные работы ведутся по простиранию. Система разработки –
столбовая. В пределах выемочных полей технология работ – бесцеликовая.
Система управления кровлей – полное обрушение. Проектная длина вые-
мочного столба протяженностью 2920 метров при длине лавы 304 метров.
Лава была оборудована механизированной крепью 3КД90Т (202 шт.),
комбайном - JOY4LS20 (1 шт.), конвейер лавы – SZK-260/852 (310 м), под-
лавным конвейером -PZF 05/P3 (120 м). С 21.07.2014г по 05.08.2014 г 7 юж-
ная лава блока №10 была временно остановлена. С 5.08.14 по 12.08.14 года
продвигание лавы составило 8,6 м, что составило среднюю нагрузку на
очистной забой 1114 т/ сутки. Выемочный участок 7 южной лавы блока
№ 10 проветривается по прямоточной схеме проветривания с подсвежением
исходящей струи воздуха типа 2-В-З-н-пт.
При отработке лавы дегазация выработанного пространства осуществля-
лась отростками труб, вставленными в верхнюю часть литой охранной поло-
сы с шагом 10-15 м. Диаметр первых пяти труб 219 мм. Затем использова-
лись трубы диаметром не менее 159 мм. Конец газоотводящей трубы нахо-
дится в выработанном пространстве на расстоянии 0,5-1,0 м от литой охран-
ной полосы. Для недопущения образования опасных скоплений метана у со-
пряжения лавы с выработкой с исходящей струёй воздуха (поддерживаемая
часть) в охранной полосе установлены газо-дренажные каналы, длиной
2,0 м, и расстоянием между каналами - 5 м. На штреке в месте устройства
каналов оборудованы смесительные камеры.
04.06.2014 года произошла первичная посадка пород основной кровли в 7
южной лаве блока 10. Согласно выполненного расчета ожидаемое среднее
метановыделение в очистной выработке составляла Iоч. = 2,47 м3/мин, на вы-
емочном участке – Iуч. = 14,56 м3/мин, необходимый расход метана, каптиру-
емый дегазацией Iдег. = 3,38 м3/мин, расход воздуха для проветривания
очистной выработки Qоч. = 422 м3/мин, выемочного участка Qуч. = 1676
м3/мин, в выработке с подсвежающей струей воздуха Qдоп. = 756 м3/мин.
Транспортировка метано-воздушной смеси из выработанного пространства
осуществлялась по отросткам труб участковым трубопроводом диаметром
426 мм, магистральным трубопроводом диаметром 530 мм при совместной
отработке 3-й северной лавы блока №10 на поверхностную ВНС №2.
Контроль содержания метана и отключение электрооборудования на ава-
рийном участке №7 блока № 10 12.08.2014 года в первую смену осуществ-
лялся стационарной аппаратурой АКМ в составе четырех аппаратов сигна-
лизации и восьми датчиков метана, автоматическими переносными прибо-
рами серии «Сигнал-5», переносными интерферометрами ШИ-11, метан-
реле для комбайна и сигнализаторами метана серии CMC, совмещенными с
шахтными светильниками. Динамика концентрации метана в момент ава-
рии, измерялась датчиком ДЗИ-38, который был установлен в 7 южном кон-
вейерном штреке блока 10, представлена на рис. 1.
Физико-технические проблемы горного производства 2016, вып. 18
180
Рис. 1. Динамика изменения концентрации в струе воздуха СН4 метана на датчике
ДЗИ-38 типа ДМВ – ППИ
Экспертная комиссия посчитала, что перед аварией в месте расположения
комбайна между неровностями кровли и перекрытиями секций крепи нахо-
дилась метано-воздушная смесь горючей концентрации, образовавшаяся
вследствие поступлення метана из трещиноватого массива, которая воспла-
менилась из-за искрения при ремонте комбайнового кабеля с последующим
перемещением фронта горения в выработанное пространство и выдавлива-
нием горящего метана в призабойной пространство очистного забоя.
При этом при посадке кровли (лава отошла от места остановки 8,4 м) по-
сле длительного простоя произошло раскрытие трещин в газоносном песча-
нике основной кровли, который явился коллектором для перемещения мета-
на с пластов спутников d4
1 и d4
2, что способствовало импульсному «выдав-
ливанию» метана на забой по всей длине лавы.
Далее рассмотрим импульсные метановыделения, произошедшие в
коренной восточной, 2-й, 3-й, 4-й и 5-й восточных лавах при отходе от
целика монтажного ходка пласта h10
в на шахте им. С.М. Кирова ГП
«Макеевуголь».
Рассмотрим вначале общие сведения об исследуемых лавах.
1-я восточная лава вела отработку пласта h10
в по его простиранию. Выни-
маемая мощность, 1,14 м, выход летучих, 9,8-11%, природная метанонос-
ность, 15-25 м3/т с.б.м. Система разработки – сплошная, управление кровлей
– полное обрушение, схема проветривания – возвратноточная типа 1-В-Н-в-
вт. Длина лавы 200 м, длина выемочного поля 1850 м. Выемка угля произво-
дилась комбайном 1К-101У и механизированным комплексом 1КД80. Ми-
нимальная площадь поперечного сечения призабойного пространства
Физико-технические проблемы горного производства 2016, вып. 18
181
очистной выработки в свету 2,28 м2. Планируемая добыча – 800 т/сут. Пла-
нируемый расход воздуха для проветривания участка – 1100 м3/мин. Глуби-
на ведения очистных работ 150-190 м.
Непосредственная кровля пласта представлена глинистым сланцем мощ-
ностью 19,4 – 20,5 м, средней устойчивости. В почве пласта залегает песча-
ник мощностью 2,0 – 2,3 м, песчано-глинистый сланец мощностью 1,3-2,0 м,
песчаник мощностью 2,2-4,8 м и угольный пласт h10
н мощностью до 0,3 м.
Угол залегания пласта 9.
По падению выемочного поля лавы расположено выработанное про-
странство восточной коренной лавы, целик шириной 100 м и выработанные
пространства 2-й восточной лавы, 4-й восточной лавы, отработанной в 2001-
2003 гг., 5-й восточной лавы, отработанной в 2003- 2006 гг. и выработанное
пространство 3-й восточной лавы, отрабатываемой с июля 2007 года. Распо-
ложение пластов-спутников, залегающих в кровле и почве разрабатываемого
пласта h10
в, анализировалось по геологоразведочным скважинам №4667 и
№4715 (таблица 1).
Таблица 1
Расположение пластов-спутников относительно разрабатываемого
пласта h10
в
№
п/п
Символ
пласта
Скважина №4667 Скважина №4715
расстояние от
пласта h10
в, м
мощность
пласта, м
расстояние от
пласта h10
в, м
мощность
пласта, м
1 i1 107 0,25 117 0,1
2 i0 93 0,35 109 0,2
3 h11
1 43 0,2 - -
4 h11 31 0,2 - -
5 h10
1 19,35 0,6 20,5 0,6
6 h10
в 0,0 0,9 0,0 0,94
7 h10
н 8,1 0,3 - -
Первичное обрушение кровли в восточной коренной лаве пласта h10
в про-
изошло при отходе лавы от целика монтажного ходка на расстояние 35 м по
конвейерному штреку и 40 м по вентиляционному. Газовыделение на участ-
ке в этот период составило 13,1 м3/мин. В дальнейшем средний дебит метана
на участке составлял 10,92 м3/мин при среднесуточной добыче 651 тонна
(табл. 2).
2-я восточная лава пласта h10
в начала работать в сентябре 1999 г. Во вре-
мя первичного обрушения непосредственной кровли (лава отошла от целика
монтажного ходка на расстояние 17 м по конвейерному штреку и 30 м по
вентиляционному) было отмечено увеличение до 40 м3/мин дебита метана
на участке. После аварии, случившейся на шахте 05.05.01 г., лава была оста-
новлена. Работы возобновились в 2006 году. При среднесуточной нагрузке
Физико-технические проблемы горного производства 2016, вып. 18
182
990 тонн средний дебит метана в исходящей струе составлял 8,6 м3/мин. Де-
газационная система каптировала 10,8 м3/мин метана.
4-я восточная лава пласта h10
в после отхода 4-й восточной лавы пласта
h10
в на расстояние 25 м от монтажного ходка 05.05.01 г. на выемочном
участке произошел внезапный прорыв метана с начальным дебитом не ме-
нее 71 м3/мин. Динамика газовыделения приведена в таблице 3, а общий
объем выделившегося за несколько суток метана составлял, примерно,
110 тыс. м3.
Таблица 2
Сведения о метанообильности и среднесуточной нагрузке на очистной забой
восточной коренной лавы пл. h10
в в 2000 году
№
п/п
Наименование показателей
Месяц
январь февраль март апрель среднее
1 Среднесуточная добыча, тонн 785 598 679 541 651
2
Метановыделение, м3/мин:
в очистном забое 2,4 2,21 2,77 2,01 2,35
в исходящей струе 3,6 3,56 3,65 3,67 3,62
3 Дебит метана, каптируемого
скважинами, м3/мин
7,4 7,3 7,5 7,0 7,3
4 Всего на участке, м3/мин 11,0 10,9 11,2 10,7 10,92
Таблица 3
Динамика газовыделения на участке 4-й восточной лавы пл. h10
в
Дебит метана,
м3/мин
71,0 50,6 30,8 17,0 15,6 11,5 10,6 8,3 5,1 5,1 4,6
Время после
начала газовы-
деления, час
0,1 3,5 17,5 28,0 39,0 54 59 65 88 95 137
Газовая съемка, выполненная 07.05.2001 г., показала, что основной при-
ток метана происходил из целика на расстоянии 30-40 м за монтажным ход-
ком из кровли вентиляционного штрека по ходу вентиляционной струи (таб-
лица 4, рис. 2). На пятиметровом участке штрека содержание метана на рас-
стоянии до 0,3 м от кровли со стороны 2-й восточной лавы составляло 64,4%
и 3,5% на расстоянии 1,0 м.
Причиной загазирования выработок, по мнению экспертной комиссии,
расследовавшей причины аварии, явился суфляр из газового коллектора в
флексурной складке, вскрытого сдвижением пород кровли в выработанном
пространстве 4-й восточной лавы. После прекращения интенсивного выде-
ления метана из 4-го вентиляционного штрека в зоне действия суфляра в
сторону 2-й восточной лавы была пробурена дегазационная скважина в
кровлю. Дебит метана по ней не превышал 0,5 м3/мин, что свидетельствует
об истощении источника газовыделения.
Физико-технические проблемы горного производства 2016, вып. 18
183
Таблица 4
Результаты газовой съемки на выемочном участке 4-й восточной лавы,
выполненной 07.05.01 г.
После восстановления очистных работ и дальнейшей отработки лавы,
внезапных загазирований с высоким дебитом метана не отмечалось. Сред-
ний дебит метана в исходящей струе составлял 10,8 м3/мин. Дегазационной
системой каптировалось 16,8 м3/мин метана. Средняя нагрузка на очистной
забой составляла при этом 1060 т/сут.
В 5-й восточной лаве пласта h10
в при проектировании выемочного участка
предполагалось, что скопления свободного метана, который внезапно может
выделиться в горные выработки во время обрушения пород кровли, имеются
и в горном массиве на участке 5-й восточной лавы. Для проверки этого
предположения и предварительной дегазации углепородного массива с це-
лью предотвращения возможного внезапного прорыва метана из газового
коллектора после начала работы 5-й восточной лавы по разработанным ре-
комендациям [4, 18] было пробурено пять скважин из вентиляционной маги-
страли 5-й восточной лавы и две скважины из камеры на 4-ом восточном
конвейерном штреке. Наблюдения за газовыделением по скважинам показа-
ли, что метан по ним не выделялся как до начала отработки 5-й восточной
лавы, так и в дальнейшем. Это указывает на то, что свободных скоплений
метана в дегазируемой зоне не было.
После отхода 5-й восточной лавы от монтажного ходка на расстояние
14 м произошло первичное обрушение непосредственной кровли и увеличе-
ние газовыделения из выработанного пространства. Максимальный дебит
метана на участке составил примерно 100,2 м3/мин, что привело к увеличе-
нию его концентрации в исходящей вентиляционной струе до 6,0 %. Торце-
выми скважинами в это время отводилось всего 0,1 м3/мин. Через шесть ча-
сов после начала газовыделения дебит метана снизился до 27 м3/мин.
Низкая эффективность дегазации в этот период обусловлена малым отхо-
дом лавы от монтажного ходка. Торцевые скважины в таких условиях еще
не начали работать эффективно. Как правило, такие скважины начинают ра-
Место наблюдения
Номер
пункта
наблюдения
на рисунке
1
Расход
газовой
смеси,
м3/мин
Содержание
метана, %
Дебит
метана,
м3/мин
Очистная выработка 1 350 0,19 0,65
Вентиляционный штрек (исхо-
дящая участка):
- 5 м от окна лавы 2 460 0,72 3,3
- 10 м за монтажным ходком 3 460 1,22 5,6
- 60 м за монтажным ходком 4 460 3,4 15,6
Физико-технические проблемы горного производства 2016, вып. 18
184
ботать после отхода лавы на расстояние порядка 20 м от монтажного ходка.
Средний дебит скважины, пробуренной на пласт-спутник h11, составил
1,04 м3/мин. Она находилась в работе весь период отработки лавы. Скважи-
на, пробуренная на пласт-спутник h10
1, продолжала работать в течение 20
месяцев. Средний дебит метана по ней составлял 0,8 м3/мин. Скважина, про-
буренная в почву, каптировала в среднем 0,5 м3/мин метана в течение не-
скольких месяцев.
После посадки основной кровли и отхода лавы на расстояние более 100 м
от монтажного ходка общее метановыделение на участке при нагрузке, при-
мерно, 1000 т/сут стабилизировалось на уровне 27-30 м3/мин. Из них дегаза-
ционными скважинами каптировалось 17-20 м3/мин метана. При этом общая
эффективность дегазации участка составляла 63-66%.
При снижении нагрузки на очистной забой метанообильность выемочно-
го участка, соответственно, уменьшалась, но при этом уменьшалась и эф-
фективность дегазации (табл. 5).
Анализ результатов наблюдений за метанообильностью 4-й восточной и
5-й восточной лав показал, что дегазация становится эффективной, когда в
работе находятся два и более кустов скважин. Наиболее высокие показатели
эффективности дегазации достигаются при нагрузке на очистной забой,
примерно, 1000 т/сут, когда общий дебит метана на участке составляет 27-
30 м3/мин.
В 3-й восточной лаве пласта h10
в при разработке проекта отработки лавы
прогнозировалось внезапное увеличение метановыделения на участке в пе-
риод первичного обрушения непосредственной кровли, которое происходит
при отходе лавы от целика монтажного ходка на расстояние от 14 до 35 м.
Методика прогноза приведена в работе [18]. Для снижения метановыделе-
ния в горные выработки были пробурены семь торцевых скважин в кровлю
и две в почву.
Запрогнозированное увеличение дебита метана на участке произошло в
12 часов 15 минут 27.07.2007 г. когда лава отошла от целика монтажного
ходка по вентиляционному штреку на расстояние 16,5 м (подвигание
11,5 м), а по конвейерному штреку на расстояние 20,5 м (подвигание 15,5 м).
Максимальный дебит метана на участке во время его прорыва составил
72 м3/мин (таблица 6), при этом дегазационными скважинами каптировалось
всего 1,9 м3/мин метана. Работа лавы была остановлена.
Лава возобновила работу 30.07.07 г., а через день заработали торцевые
дегазационные скважины. Дебит каптируемого метана по ним составил
6,65 м3/мин. Анализ результатов наблюдений за метанообильностью корен-
ной восточной, 2-й, 4-й, 5-й и 3-й восточных лав пласта h10
в на шахте им.
С.М. Кирова ГП «Макеевуголь» позволил сделать следующие выводы:
1. При отходе очистных забоев на небольшое (до 35 м) расстояние от це-
ликов монтажных ходков, когда происходит обрушение только непосред-
ственной кровли, на выемочных участках происходит интенсивное выделе-
Физико-технические проблемы горного производства 2016, вып. 18
185
ние метана с начальным дебитом 40-100 м3/мин. Такое увеличение метано-
выделения крайне редко происходит даже во время первичных обрушений
основной кровли, когда лава отходит от монтажного ходка на значительно
большее расстояние. При этом разгружаются и отдают метан не только
близко залегающие, но и удаленные угольные пласты-спутники.
Таблица 5
Сведения о метанообильности и эффективности дегазации 5-й восточной лавы
пласта h10
1
№
п/п
Месяц,
год
Нагрузка
на
очистной
забой, А,
сут
Дебит ме-
тана в ис-
ходящей
струе, Iисх,
м3/мин
Дебит мета-
на, каптиру-
емый дегаза-
цией, Iдег,
м3/мин
Общий
дебит ме-
тана на
участке,
Iуч, м3/мин
Эффективность
дегазации,
kдег, %
1 2 3 4 5 6 7
1 11.03 636 10,59 17,6 28,2 62,4
2 12.03 1043 11,61 19,7 31,3 62,9
среднее 839 11,10 18,7 29,8 62,7
3 01.04 1009 8,97 18,92 27,9 67,8
4 02.04 1089 9,25 17,7 27,0 65,7
5 03.04 1133 9,52 19,4 28,9 67,1
6 04.04 1175 9,89 18,4 28,3 65,0
7 05.04 1075 8,66 17,5 26,2 66,9
8 06.04 1082 10,50 19,3 29,8 64,8
9 07.04 1109 10,19 17,62 27,8 63,4
10 08.04 924 10,26 19,6 29,9 65,6
11 09.04 1034 11,02 17,8 28,8 61,8
12 10.04 1013 12,88 18,4 31,3 58,8
13 11.04 1117 12,33 19,6 31,9 61,4
14 12.04 964 11,66 22,73 34,4 66,1
среднее 1060 10,43 18,9 29,3 64,5
общ.ср.за
03/04гг.
1029 10,53 18,9 29,4 64,3
15 01.05 875 11,64 15,1 26,7 56,5
16 02.05 920 11,42 15,2 26,6 57,1
17 03.05 954 11,82 14,8 26,6 55,6
18 04.05 972 9,45 15,5 25,0 62,1
19 05.05 507 7,05 14,2 21,3 66,8
20 06.05 655 7,27 9,6 16,9 56,9
21 07.05 702 7,85 9,2 17,1 54,0
22 08.05 298 4,96 8,4 13,4 62,9
23 09.05 298 4,14 4,6 8,7 52,6
24 10.05 450 6,76 6,0 12,8 47,0
25 11.05 534 5,52 6,1 11,6 52,5
26 12.05 442 3,42 6,0 9,4 63,7
среднее 634 7,61 10,4 18,0 57,3
общ.ср.за
03/05гг.
846 9,18 15,0 24,1 61,1
Физико-технические проблемы горного производства 2016, вып. 18
186
Таблица 6
Динамика газовыделения на участке 3-й восточной лавы пласта h10
в 27.07.07 г.
Дебит метана, м3/мин 1,8 72 32 28,8
Время, ч 1200 1215 1720 1920
2. На участках 2-й, 5-й и 3-й восточных лав загазирования, по-видимому,
были обусловлены выделением метана из угольного пласта-спутника h10
1
мощностью 0,5-0,6 м, залегающего в кровле на расстоянии 20-22 м, после
его разгрузки вследствие первичного обрушения непосредственной кровли
пласта h10
в – глинистого и песчано-глинистого сланцев. Метан по эксплуа-
тационным трещинам мигрировал в выработанное пространство, а затем в
выработки шахты. На участке 4-й восточной лавы загазирование, по мнению
экспертной комиссии, расследовавшей причины аварии, было вызвано про-
рывом метана из газового коллектора. Здесь метан выделялся в горные вы-
работки не из выработанного пространства, а из неподработанного горного
массива.
3. Установлено, что начальный дебит метана во время первичного обру-
шения кровли увеличивается с ростом глубины ведения горных работ. По-
садка основной кровли не сопровождается увеличением дебита метана. По-
сле посадки основной кровли метановыделение стабилизируется на уровне
11-30 м3/мин в зависимости от нагрузки на очистной забой и глубины веде-
ния горных работ (см. таблицу 7). При этом резких увеличений дебита мета-
на в пределах выемочного участка не происходит.
4. На шахте им.С.М. Кирова при отходе 5-й восточной лавы пласта h10
в от
монтажного ходка на расстояние 10-70 м ожидалось интенсивное метановы-
деление. Для предотвращения загазирования выработок было пробурено де-
сять экспериментальных дегазационных скважин. Несмотря на принятые
меры, при отходе лавы на расстояние 15 м от монтажного ходка во время
интенсивного выделения метана, произошло загазирование участка. Содер-
жание метана в исходящей струе достигало 2,5%.
Выполненные согласно методики [19] расчеты показали, что для обеспе-
чения нагрузки на очистной забой 800 т/сут на выемочный участок следует
подавать не менее 1100 м3/мин воздуха и осуществлять дегазацию верхних и
нижних спутников с эффективностью не менее 0,52. Общая эффективность
дегазации участка должна быть не менее 0,4.
Для гарантированного достижения такой эффективности дегазации сле-
дует бурить две скважины в кровлю и одну в почву разрабатываемого пла-
ста с теми же параметрами, что бурились для дегазации восточной коренной
лавы (таблица 7).
Бурение скважин следует осуществлять из вентиляционного штрека поза-
ди лавы с разворотом на очистной забой. Они должны пересекать дегазиру-
емые пласты h10
1, h11 и h10
н. Интервал между устьями скважин 20-30 м. Пер-
Физико-технические проблемы горного производства 2016, вып. 18
187
вый куст скважин должен располагаться в 10-15 м от монтажного ходка. От-
ставание кустов скважин от очистного забоя не должно превышать 50 м.
Таблица 7
Сведения о метанообильности лав по пласту h10
в после посадки основной
кровли на шахте им. С.М. Кирова
№
п/п
Лава
Глубина
ведения
горных
работ, м
Средняя
добыча,
А, т/сут
Средний дебит метана,
м3/мин
Эффектив-
ность
дегазации
участка,
kдег.общ.,
доли ед.
Дебит ме-
тана во
время пер-
вичного
обрушения,
м3/мин
в исходя-
щей струе,
Iисх
в дегазацион-
ном трубопро-
воде, Iдег
всего на
участке,
Iуч
1
Коренная
восточная
210-
240
651 3,62 7,3 10,92 0,67 13,1
2
2-я во-
сточная
265-
300
990 8,6 10,5 19,1 0,55 40
3
3-я во-
сточная
300-
335
878 6,9 8,5 15,4 0,55 72
4
4-я во-
сточная
335-
370
1060 10,8 16,8 27,6 0,61 более 71
5
5-я во-
сточная
370-
400
1029 10,53 18,9 29,4 0,64 100,2
Проведенные исследования позволили разработать мероприятия по сни-
жению метановыделения в выработки при отходе лавы от монтажного ходка
для шахты им. С.М. Кирова, сущность которых состояла в следующем. Ана-
лиз сведений о метанообильности выемочных участков по пласту h10
в, све-
денных в таблицу 8 позволил сделать вывод о том, что при первичном об-
рушении непосредственной кровли и в 1-й восточной лаве может проихо-
дить резкое увеличение метановыделения на участке. Дебит выделяющегося
метана может быть не меньше, чем в коренной восточной лаве (см. табл. 8),
то есть около 13 м3/мин.
В соответствии с требованиями [15] для уменьшения опасности загазиро-
вания во время первичного обрушения пород кровли необходимо из подго-
товительной выработки бурить не менее двух скважин в кровлю над мон-
тажным ходком лавы (торцевые скважины). Учитывая, что на выемочном
участке при первичном обрушении непосредственной кровли возможет про-
рыв метана из кровли с дебитом около 13 м3/мин, рекомендовалось пробу-
рить еще семь дегазационных скважин в кровлю и две в почву со следую-
щими параметрами (таблица 9).
При этом рекомендуется, что бы все скважины были подключены к дега-
зационному трубопроводу, оборудованы задвижками и диафрагмами для
Физико-технические проблемы горного производства 2016, вып. 18
188
замера расхода газовой смеси и содержания метана в ней. Устья скважин
герметизируются герметизаторами типа ГДПМ.
Таблица 8
Параметры бурения дегазационных скважин на участке 1-й восточной лавы
пл. h10
в
Индекс
дегазиру-
емого
пласта
Угол
разворо-
та сква-
жины от
оси
штрека,
град.
Угол
наклона
скважины
к горизон-
ту, град
Длина
скважины,
м
Глубина
герметиза-
ции, м
Диаметр
скважины,
мм
Расстоя-
ние меж-
ду сква-
жинами,
м
В кровлю
h10
1 46 34 35 15 76 20-30
h11 60 48 35 10 76 20-30
В почву
h10
н 45 -32 24 4 76 20-30
Таблица 9
Параметры бурения торцевых дегазационных скважин на участке
1-й восточной лавы пл. h10
в
Н
о
м
ер
к
у
ст
а
ск
в
аж
и
н
Р
ас
ст
о
ян
и
е
о
т
м
о
н
та
ж
н
о
го
х
о
д
к
а,
м
И
н
д
ек
с
д
ег
аз
и
р
у
ем
о
го
п
л
ас
та
У
го
л
р
аз
в
о
р
о
та
ск
в
аж
и
н
ы
о
т
о
си
ш
тр
ек
а,
г
р
ад
.
У
го
л
н
ак
л
о
н
а
ск
в
аж
и
н
ы
к
го
р
и
зо
н
ту
,
гр
ад
Д
л
и
н
а
ск
в
аж
и
н
ы
,
м
Г
л
у
б
и
н
а
ге
р
м
ет
и
за
ц
и
и
,
м
Д
и
ам
ет
р
ск
в
аж
и
н
ы
,
м
м
В кровлю:
1
5 h10
1 58 30 37 6 76
5 h10
1 68 25 45 6 76
5 h10
1 72 20 53 6 76
2
10 h10
1 45 30 52 6 76
10 h11 60 40 69 6 76
3
15 h10
1, h11 48 30 55 6 76
15 h10
1, h11 62 25 67 6 76
В почву:
2
10 h10
н 45 -22 47 4 76
10 h10
н 60 -22 60 4 76
Физико-технические проблемы горного производства 2016, вып. 18
189
Для достижения требуемой эффективности дегазации участковый трубо-
провод должен быть диаметром не менее 219 мм, а магистральный – не ме-
нее 325 мм. Отсос газа должен осуществляться одним насосом НВ-50. На
период работы лавы до первичного обрушения основной кровли необходимо
разработать и осуществлять дополнительные (не предусмотренные ПБ) ме-
роприятия по обеспечению газовой безопасности. Нагрузка на очистной за-
бой в этот период работы лавы не должна, по мнению разработчиков реко-
мендаций, превышать 400 т/сут с равномерным распределением по сменам.
Проведенные шахтные эксперименты с учетом выполненных аналитиче-
ских исследований позволили авторам сформулировать основные требова-
ния к мероприятиям по предотвращению импульсных (внезапных) загазиро-
ваний горных выработок при обрушении пород кровли в зонах геологиче-
ских нарушений. В основе этих мероприятий заложен общеизвестный прин-
цип дегазации потенциальных источников газовыделения при помощи
скважин, причем как при сплошной системе отработки пласта, так и при
столбовой.
Причем при сплошной системе разработки дегазацию газонасыщенных
структур возможно осуществлять только скважинами, пробуренными с по-
верхности, а при столбовой системе разработки дегазация газонасыщенных
структур может осуществляться как скважинами, пробуренными с поверх-
ности, так и скважинами, пробуренными из горных выработок. Для бурения
дегазационных скважин с поверхности целесообразно использовать колтю-
бинговую установку, которая позволяет бурить вертикальные и вертикаль-
но-горизонтальные скважины.
В зонах подработки мелкоамплитудных разрывных геологических нару-
шений, как установлено [12, 14] общий дебит метана на выемочном участке
может увеличиться на 3-5 м3/мин. Снижение метанообильности горных вы-
работок в таких условиях обеспечивается текущей дегазацией кровли и вы-
работанного пространства, осуществляемой на выемочных участках соглас-
но разработанных мероприятий.
В зонах подработки пликативных газонасыщенных структур [12, 14] об-
щий дебит метана на выемочном участке может увеличиться на 70 м3/мин и
более. Предотвращение загазирования в таких условиях должно обеспечи-
ваться только предварительной дегазацией газонасыщенных структур.
Если в подрабатываемой толще в пределах 40 вынимаемых мощностей
разрабатываемого пласта (40 m) залегает несколько пластов-коллекторов, то
они все должны быть дегазированы. Дегазационные скважины должны быть
пробурены и подключены к поверхностной или подземной дегазационной
системе шахты до начала ведения очистных работ в опасной зоне. Работы по
дегазации должны вестись в соответствии с требованиями [15].
При дегазации газонасыщенных структур скважинами, пробуренными из
горных выработок дегазационные скважины должны пересекать потенци-
альный источник газовыделения (пласт-коллектор) и внедряться в породу-
Физико-технические проблемы горного производства 2016, вып. 18
190
газоупор вблизи оси газонасыщенной структуры (рис. 2). При этом скважи-
ны бурятся навстречу очистному забою. Их параметры устанавливаются
опытным путем в конкретных горнотехнических условиях. Для обеспечения
требуемого эффекта необходимо бурить не менее трех скважин. Расстояние
между забоями скважин должно быть не более 30 м.
Рис. 2. Схема дегазации газонасыщенной структуры скважинами, пробуренными из
горных выработок: 1 – ось антиклинали; 2 – изогипсы; 3 – разрабатываемый пласт;
4 – выработанное пространство; 5 – участок, опасный по прорывам метана из кров-
ли; 6 – дегазационные скважины
При дегазации газонасыщенных структур вертикальными скважинами,
пробуренными с поверхности вертикальные скважины с поверхности долж-
ны полностью пересекать пласт-коллектор вблизи оси газонасыщенной
структуры, причем для обеспечения требуемого эффекта необходимо бурить
не менее двух скважин. Место заложения первой скважины на поверхности
должно обеспечивать расположение проекции её забоя на разрабатываемый
пласт на удалении 30-50 м от вентиляционной выработки с расстоянием
между скважинами 30 м (рисунок 3, 4).
Расстояние между забоем скважины и кровлей разрабатываемого пласта
должно быть не больше 10 m. Скважины обсаживают трубами на всю глу-
бину. Газоприемную часть скважины перфорируют не менее, чем двадцатью
отверстиями на 1 м трубы. Диаметр отверстий – от 10 мм до 15 мм. Газопри-
емная часть скважины должна пересекать угольные пласты, залегающие в
кровле. Длина скважины определяется методом прогноза метанообильности
в соответствии с требованиями [15] и принимается не менее 40m. Дегазация
газонасыщенных структур вертикально-горизонтальными скважинами, про-
буренными с поверхности, причем эти скважины должны буриться так, что-
бы горизонтальная их часть находилась в пласте-коллекторе на 2-4 м ниже
контакта с газоупором вблизи оси газонасыщенной структуры.
Физико-технические проблемы горного производства 2016, вып. 18
191
Рис. 3. Схема дегазации газонасыщенной структуры вертикальными скважинами,
пробуренными с поверхности: 1 – ось антиклинали; 2 – изогипсы; 3 – разрабатыва-
емый пласт; 4 – выработанное пространство; 5 – участок, опасный по прорывам
метана из кровли; 6 – песчаник; 7 – зона повышенной газонасыщенности массива;
8 – дегазационные скважины; m – вынимаемая мощность разрабатываемого пласта
Рис. 4. Схема дегазации газонасыщенной структуры вертикально-горизонтальными
скважинами, пробуренными с поверхности: 1 – ось антиклинали; 2 – изогипсы; 3 –
разрабатываемый пласт; 4 – выработанное пространство; 5 – участок, опасный по
прорывам метана из кровли; 6 – песчаник; 7 – зона повышенной газонасыщенности
массива; 8 – дегазационная скважина
2
2
43
1
-500
-550
3
0
-5
0
м
3
0
м
1 1
5 8
67
1-1
1
0
m
Газоприемная часть
8
1
m
3
2
43
1
-500
-550
1 1
5 8
67
1-1
2
-4
м
8
1
2
2
7
2-2
Газоприемная часть
30-50 м
8
3
3
2
Физико-технические проблемы горного производства 2016, вып. 18
192
Выводы
1. Обрушение пород кровли, как правило, сопровождается интенсивным
выделением метана из разгруженных угольных пластов и пород в вырабо-
танное пространство как из кровли, так и из почвы разрабатываемого пласта.
При прорывах газа из кровли метановыделение может значительно увеличи-
ваться и достигать максимальных значений в течение незначительного про-
межутка времени. Затем происходит постепенное снижение дебита выделя-
ющегося газа.
2. Представлены технологические схемы дегазации газонасыщенных
структур углепородного массива вблизи зон геологических нарушений с по-
мощью скважин, пробуренных из горных выработок и поверхности земли.
3. Дегазация свободных скоплений метана в коллекторах с помощью раз-
работанных способов позволяет не допустить внезапных загазирований гор-
ных выработок и обеспечить безопасность работ по газовому фактору.
1. Фролов М.А. Суфлярные выделения метана в угольных шахтах / М.А. Фролов,
А.И Бобров. - М.: Недра, 1971. -160 с.
2. Бобров А.И. Борьба с местными скоплениями метана в угольных шахтах /
А.И. Бобров. - М.: Недра, 1988. – 152 с.
3. Булат А.Ф. Концепция комплексной дегазации углепородного массива на шах-
те им. А. Ф. Засядько / А.Ф. Булат // Геотехническая механика. – Днепропет-
ровск: ИГТМ НАН Украины, 2003, № 42. – С. 3-9.
4. Разработать методику прогноза опасности газовыделения во время обрушения
пород основной кровли в зонах геологических нарушений и мероприятия по
предотвращению загазирования горных выработок: Отчет МакНИИ по работе
№ 1710202150/ рук. В.Н. Кочерга. - Макеевка-Донбасс: 2005. - 40 с.
5. Печук И.М. Дегазация спутников угольных пластов скважинами. - М.: Углете-
хиздат, 1956. - 210 с.
6. Петросян А.Э. Закономерности, характеризующие процессы газовыделения в
горных выработках и их инженерное приложение. - М.: ИГД им. А.А. Скочин-
ского, 1967. – 23 с.
7. Морев А.М. Внезапные разрушения почвы и прорывы метана в выработки
угольных шахт / А.М. Морев, Л.А. Скляров Л.А., И.М. Большинский и др. - М.:
Недра, 1992. – 174 с.
8. Агафонов А.В. Внезапные выделения метана из кровли выработок / А.В. Агафо-
нов, А.И. Бобров, Е.П. Захаров – Уголь Украины, 2003, № Уголь Украины,
2003, № 4. - С. 41-42.
9. Звягильский Л.Е. Управление метановыделением при выемке угольных пластов
/ Л.Е. Звягильский, Б.В. Бокий, О.И. Касимов. – Донецк: Ноулидж, 2013.– 213 с.
10. Минеев С.П. Горные работы в сложных условиях на выбросоопасных угольных
пластах / С.П. Минеев, А.А. Рубинский, О.В. Витушко, А.Г. Радченко. – До-
нецк: Східний вид. дім, 2010. – 604 с.
Физико-технические проблемы горного производства 2016, вып. 18
193
11. Минеев С.П. Оценка импульсного метановыделения в зонах геологических
нарушений при обрушении пород кровли / С.П. Минеев, В.Н. Кочерга, А.С.
Янжула // Уголь Украины. – 2016. – № 1. – 11–18.
12. Минеев С.П. Закономерности метановыделения при высоких скоростях подви-
гания очистного забоя / С.П. Минеев, В.Н. Кочерга, А.С. Янжула // Уголь Укра-
ины. – 2015. – № 7–8. – С. 26–31.
13. Минеев С.П. Оценка возможности импульсного выделения сорбированного ме-
тана из угольного пласта / С.П. Минеев, А.А. Прусова, А.А. Потапенко, В.Н.
Кочерга // Уголь Украины. – 2014. – № 10. – С. 31–36.
14. Минеев С.П. Основные параметры прогноза импульсных метановыделений в
зонах геологических нарушений / С.П. Минеев, В.Н. Кочерга, А.С. Янжула,
А.А. Гулай // Уголь Украины. – 2016. – № 3. – С. 25–32.
15. Дегазация угольных шахт. Требования к способам и схемы дегазации: СОУ
10.1.00174088.001-2004. - Киев: Минуглеэнергопром Украины, 2005. - 162 с.
С.П. Мінєєв, В.М. Кочерга, О.С. Янжула, М.О. Кишкань
ЗАХОДИ ДЛЯ ЗАПОБІГАННЯ ЗАГАЗУВАННЯ ГІРНИЧИХ ВИРОБОК
Виконано аналіз обставин і динаміки газовиділення в зонах геологічних порушень
при посадках основної покрівлі, які призвели до аварій на шахтах
«ШУ«Покровське» та ім. С.М. Кірова ДП «Макіїввугілля». Обгрунтовано засоби
дегазації газонасичених структур поблизу зон геологічних порушень при первинній
посадці основної покрівлі, які рекомендовані до виконання при спорудженні дега-
заційних свердловин, пробурених з гірських виробок і земної поверхні.
Сформульована методологія розробки заходів для запобігання імпульсних раптових
загазування гірничих виробок при обваленні порід основної покрівлі в зонах гео-
логічних порушень.
Ключові слова: раптове виділення метану, посадка покрівлі, загазування, гео-
логічне порушення.
S.P. Mineev, V.N. Kocherga, A.S. Yanzhula, М.A. Kishkan
MEASURES TO PREVENT GAS CONTAMINATION OF MINES
The analysis of the circumstances and the dynamics of the evolution of gas in zones near
geological faults under the main roof plantings, which led to the accident at the mine
"SHU "Pokrovskoye" and him. S.M. Kirov Enterprise "Makeevugol". Decontamination
methods are proved gas-structures near the zones of geological disturbances during the
initial landing of the main roof, which are recommended to carry out in the construction
of degasification wells drilled from the mine workings and the surface. Formulated meth-
odology for the development of measures to prevent sudden impulse zagazirovany min-
ing with caving the roof in the main areas of geological faults.
Keywords: the sudden release of methane, roof planting, zagazirovanie, geological viola-
tion.
|