Разработка эффективных мер борьбы с газодинамическими явлениями при отработке угольных целиков

Розглядаються особливості розподілу сил гірського тиску при відпрацьовуванні вугільних ціликів і методи оцінювання їх напружено-деформованого стану (НДС). На основі узагальнення результатів досліджень НДС ціликів при вийманні вугілля рекомендовано заходи їх безпечного відпрацювання....

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2015
Hauptverfasser:	Канин, В.А., Ходырев, Д.И., Ходырев, Е.Д.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України 2015
Schriftenreihe:	Наукові праці УкрНДМІ НАН України
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99575
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Разработка эффективных мер борьбы с газодинамическими явлениями при отработке угольных целиков / В.А. Канин, Д.И. Ходырев, Е.Д. Ходырев // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2015. — № 15. — С. 102-116. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99575
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-995752025-02-09T15:28:28Z Разработка эффективных мер борьбы с газодинамическими явлениями при отработке угольных целиков Development of effective measures of fight against the gasdynamic phenomena at working off coal spurns Канин, В.А. Ходырев, Д.И. Ходырев, Е.Д. Розглядаються особливості розподілу сил гірського тиску при відпрацьовуванні вугільних ціликів і методи оцінювання їх напружено-деформованого стану (НДС). На основі узагальнення результатів досліджень НДС ціликів при вийманні вугілля рекомендовано заходи їх безпечного відпрацювання. Features related to rock pressure distribution when working coal pillars and methods for estimation of their stress-deformed state (SDS) are described. Based on generalization of the results of research into SDS of pillars in coal winning measures for their safe working are recommended. 2015 Article Разработка эффективных мер борьбы с газодинамическими явлениями при отработке угольных целиков / В.А. Канин, Д.И. Ходырев, Е.Д. Ходырев // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2015. — № 15. — С. 102-116. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99575 622.831.322 ru Наукові праці УкрНДМІ НАН України application/pdf Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Розглядаються особливості розподілу сил гірського тиску при відпрацьовуванні вугільних ціликів і методи оцінювання їх напружено-деформованого стану (НДС). На основі узагальнення результатів досліджень НДС ціликів при вийманні вугілля рекомендовано заходи їх безпечного відпрацювання.
format	Article
author	Канин, В.А. Ходырев, Д.И. Ходырев, Е.Д.
spellingShingle	Канин, В.А. Ходырев, Д.И. Ходырев, Е.Д. Разработка эффективных мер борьбы с газодинамическими явлениями при отработке угольных целиков Наукові праці УкрНДМІ НАН України
author_facet	Канин, В.А. Ходырев, Д.И. Ходырев, Е.Д.
author_sort	Канин, В.А.
title	Разработка эффективных мер борьбы с газодинамическими явлениями при отработке угольных целиков
title_short	Разработка эффективных мер борьбы с газодинамическими явлениями при отработке угольных целиков
title_full	Разработка эффективных мер борьбы с газодинамическими явлениями при отработке угольных целиков
title_fullStr	Разработка эффективных мер борьбы с газодинамическими явлениями при отработке угольных целиков
title_full_unstemmed	Разработка эффективных мер борьбы с газодинамическими явлениями при отработке угольных целиков
title_sort	разработка эффективных мер борьбы с газодинамическими явлениями при отработке угольных целиков
publisher	Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
publishDate	2015
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99575
citation_txt	Разработка эффективных мер борьбы с газодинамическими явлениями при отработке угольных целиков / В.А. Канин, Д.И. Ходырев, Е.Д. Ходырев // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2015. — № 15. — С. 102-116. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.
series	Наукові праці УкрНДМІ НАН України
work_keys_str_mv	AT kaninva razrabotkaéffektivnyhmerborʹbysgazodinamičeskimiâvleniâmipriotrabotkeugolʹnyhcelikov AT hodyrevdi razrabotkaéffektivnyhmerborʹbysgazodinamičeskimiâvleniâmipriotrabotkeugolʹnyhcelikov AT hodyreved razrabotkaéffektivnyhmerborʹbysgazodinamičeskimiâvleniâmipriotrabotkeugolʹnyhcelikov AT kaninva developmentofeffectivemeasuresoffightagainstthegasdynamicphenomenaatworkingoffcoalspurns AT hodyrevdi developmentofeffectivemeasuresoffightagainstthegasdynamicphenomenaatworkingoffcoalspurns AT hodyreved developmentofeffectivemeasuresoffightagainstthegasdynamicphenomenaatworkingoffcoalspurns
first_indexed	2025-11-27T10:15:56Z
last_indexed	2025-11-27T10:15:56Z
_version_	1849938213601280000
fulltext	Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015 102 УДК 622.831.322 РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНЫХ МЕР БОРЬБЫ С ГАЗОДИНАМИЧЕСКИМИ ЯВЛЕНИЯМИ ПРИ ОТРАБОТКЕ УГОЛЬНЫХ ЦЕЛИКОВ Канин В. А., Ходырев Д. И., Ходырев Е. Д. (УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина) Розглядаються особливості розподілу сил гірського тиску при відпрацьовуванні вугільних ціликів і методи оцінювання їх на- пружено-деформованого стану (НДС). На основі узагальнення результатів досліджень НДС ціликів при вийманні вугілля реко- мендовано заходи їх безпечного відпрацювання. Features related to rock pressure distribution when working coal pillars and methods for estimation of their stress-deformed state (SDS) are described. Based on generalization of the results of re- search into SDS of pillars in coal winning measures for their safe working are recommended. На шахтах Донбасса при постоянном увеличении глубины ведения горных работ, достигшей в настоящее время 900 – 1500 м, повышается газоносность угольных пластов и активизи- руется проявление сил горного давления в форме газодинамиче- ских явлений (ГДЯ). Особая опасность создается в условиях от- работки целиков угля двигающимися на выработанное простран- ство лавами при распространенном в Донбассе панельном спосо- бе подготовки запасов угля. В таких целиках по мере уменьшения их размеров в процессе отработки возрастающий уровень напря- жений, достигающий критических значений, обусловливает про- явления ГДЯ. В существующих нормативных документах по предотвра- щению ГДЯ [1-3] требования по применению комплекса мер без- опасности на шахтах Донбасса в недостаточной мере учитывали Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015 103 особенности изменений НДС при уменьшении площади отраба- тываемых целиков. В связи с этим УкрНИМИ Национальной ака- демии наук Украины и МакНИИ Минуглепрома Украины выпол- нена научно-исследовательская работа 1710202240 «Разработать дополнение (раздел) к новой редакции "Инструкции по безопас- ному ведению работ на пластах, склонных к газодинамическим явлениям» в части выполнения комплекса профилактических мер борьбы с ГДЯ при отработке целиков угля с учетом их напря- женно-деформированного состояния в зонах опорного горного давления и повышенного газовыделения». При выполнении работы использовался комплексный метод исследований, включающий анализ опыта отработки целиков уг- ля, оценку условий и технологий выемки угля, эксперименталь- ное определение НДС целиков угля по акустической эмиссии (АЭ) горного массива и по выходу буровой мелочи из шпуров диаметром 42-45 мм, разбуриваемых в целиках угля. УкрНИМИ, являющимся головным институтом по проблеме борьбы с горными ударами, проведены в большом объеме науч- но-исследовательские работы на угольных шахтах Донецкого бассейна по изучению НДС целиков угля, имеющих различные размеры [4-11]. В результате анализа геологической и горнотех- нической ситуаций на местах проявлений горных ударов разра- ботаны оценочные критерии определения склонности угольных пластов к горным ударам по характерным предупредительным признакам динамических явлений, происходящих при ведении горных работ. Такими признаками являются толчки и трески в угольном массиве, отскакивания кусков угля (стреляния угля) и микроудары в забоях подготовительных и очистных выработок, повышенный выход буровой мелочи при бурении шпуров по уг- лю. Установленные закономерности проявлений повышенного горного давления характерны не только для пластов, склонных к горным ударам, а практически для всех угольных пластов, в том числе склонных к внезапным выбросам угля и газа. Данная работа взаимосвязана с работами по предотвраще- нию аварий на склонных к ГДЯ угольных пластах в зонах опор- ного горного давления и повышенного газовыделения. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015 104 В геомеханическом аспекте угольным целиком считают часть угольного массива, оконтуренную как минимум с двух про- тивоположных сторон горными выработками и имеющую шири- ну Lц не более 2, где  - ширина зоны опорного давления, опре- деляемая согласно [12]. Если Lц2, то участок пласта считается угольным масси- вом, в краевых частях которого располагаются зоны опорного давления, а между ними находится зона с исходными напряжени- ями. Результаты выполненного УкрНИМИ анализа опыта отра- ботки и оконтуривания горными выработками целиков угля на шахтах Донбасса и проведенных экспериментальных исследова- ний [13,15] показывают, что если при отработке угольного пласта не происходит зависания пород основной кровли на больших площадях, то уровень действующих напряжений в зоне опорного давления остается сравнительно стабильным. При отработке же целика угля уровень действующих напряжений по мере умень- шения его площади постепенно повышается. При достижении предельной ширины целик на всей площади переходит в пре- дельно-напряженное состояние. В этих условиях отрабатываемый целик на газоносном пласте, склонном к газодинамическим явле- ниям, может разрушиться в форме внезапного выдавливания, внезапного выброса угля и газа или горного удара с повышенным газовыделением. Так, например, при отработке угольных целиков отмечено проявление более 200 горных ударов на шахтах Кизе- ловского, Воркутинского, Партизанского и других угольных бас- сейнов в России [8-11]. Горная практика и результаты проведенных многочислен- ных исследований [4-13] показывают, что возрастающие посте- пенно нагрузки на целик при уменьшении его площади могут до- полняться динамическими пригрузками от пород кровли, способ- ных к зависанию и последующему обрушению на больших пло- щадях. Если целик находится в предельно-напряженном состоя- нии, то создаются условия для его разрушения в форме динами- ческого или газодинамического явления. В Донецком бассейне отмечены проявления горных ударов в целиках угля: на пласте m4 0 бывшей шахты № 10 «Ново- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015 105 Дзержинская» и на пласте 5 шахт им. Ю. А. Гагарина и им. В. И. Ленина производственного объединения (ПО) "Арте- муголь". Особенно показателен случай проявления горного удара на шахте им. В. И. Ленина при проведении на крутом пласте 5 уг- леспускной печи сверху вниз (из просека лавы участка № 71 на откаточный штрек гор. 860 м) по заранее пробуренной скважине диаметром 300 мм. Проведение углеспускной печи осуществля- лось для оконтуривания надштрекового целика шириной по пас- порту 4,5 м, высотой 6,0 м, который при проведении предыдущей углеспускной печи был частично отработан. А на момент начала работ по оконтуриванию ширина его составляла 3,5 м. Вслед- ствие уменьшения ширины целик перешел в предельно- напряженное состояние и разрушился в форме горного удара. УкрНИМИ выполнен анализ горнотехнических и геологиче- ских условий отработки и оконтуривания горными выработками целиков угля на выбросоопасном угольном пласте m3 (мощно- стью 0,9 – 1,7 м) на шахтах "Октябрьский рудник", "Чайкино" и особо выбросоопасном пласте h6 1 (мощностью 1,4 - 2,2 м) на шахте А. А. Скочинского. Непосредственная кровля пласта m3 - глинистые и песчани- стые сланцы суммарной мощностью от 6,0 до 15,0 м, основная кровля - крепкий, устойчивый песчаник мощностью от 10 до 50 м. Непосредственная кровля пласта h6 1 - глинистый мало- устойчивый сланец мощностью 5,0-6,0 м и песчанистый легко и средне обрушаемый сланец мощностью 4-5 м, основная кровля - крепкий и устойчивый песчаник мощностью 10-15 м. На шахте "Октябрьский рудник" отработка целиков на пла- сте m3 осуществлялась 1-ой и 3-ей панельными лавами на восточ- ном крыле шахты, которые работали на выработанное простран- ство 2-ой восточной лавы с постоянно уменьшающейся шириной целиков до 25 м и на отдельных участках до 5 м. На западном крыле шахты "Чайкино" на пласте m3 оконту- ривались горными выработками ленточные межлавные целики шириной до12 м между лавами №№ 20 и 21 и шириной до 5 м между лавами №№ 16 и 17. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015 106 На шахте им. А. А. Скочинского отрабатывался целик угля пласта h6 1 западной лавой № 4 восточной панели, двигавшейся навстречу остановленной восточной лаве № 5. Целик был отрабо- тан до ширины 10 м с сотрясательным взрыванием в верхней и нижней нишах лавы и с гидрорыхлением угля в забое лавы. Раз- рушений целика не произошло. Но в нижней нише при сотряса- тельном взрывании из угольного массива ниже лавы произошел микровыброс угля и газа. Факт его проявления характеризует участок пласта как особо выбросоопасный (каким является фак- тически весь пласт h6 1). Но отсутствие ГДЯ в самом целике ши- риной Lц=10-15 м свидетельствует о том, что этот целик после гидрорыхления угля деформировался и дегазировался. По дан- ным ВНИМИ [6] на выбросоопасных угольных пластах газоди- намических явлений при выемке угля из целиков обычно не про- исходит, т. к. они сильно деформируются и дегазируются. В дополнение к этому следует отметить, что при оконтури- вании и выемке угля из целиков на вышеуказанных пластах шахт «Октябрьский рудник», «Чайкино», им. А. А. Скочинского ГДЯ не происходило по всей вероятности из-за того, что в непосред- ственной кровле этих пластов залегают легко - и среднеобруша- ющиеся песчанистые и глинистые сланцы, мощность которых превышает трехкратную мощность каждого из отрабатываемых пластов. Поэтому в этих условиях происходило подбучивание пород основной кровли, за счет чего существенно снижалось при ее сдвижении динамическое воздействие на угольные целики. УкрНИМИ совместно с Донецким научно- исследовательским институтом (ДонНИИ) проведены экспери- ментальные исследования НДС краевой части пласта h10 мощно- стью 0,8-1,2 м с углом падения 62, разрабатываемого на глубине 700 м шахтой «Александр-Запад» ПО «Артемуголь». Непосредственная кровля пласта - устойчивый песчано- глинистый сланец мощностью m=0,4 м. Основная кровля - мелко- зернистый кварцевый песчаник m=17 м. Основная почва - анало- гичный песчаник m=12 м. Система разработки - сплошная, форма очистного забоя - потолкоуступная. Управление кровлей в лаве - удержание на кострах из шпального деревянного бруса. Расстоя- ние между кострами по простиранию пласта - 2,7 м, по падению - Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015 107 4,0 - 5,0 м. В нижних уступах №№ 2-3 управление кровлей - удержание на кустах, состоящих каждый из 16-20 деревянных стоек. Параметры и расположение кустов и костров идентичны. Наблюдения за изменением напряженности краевой части пласта h10 осуществлялись путем регистрации акустической эмиссии по методике [2] с помощью разработанной институтом горного дела (ИГД им. А. А. Скочинского) и Донецкого угольно- го института (ДонУГИ) аппаратуры ЗУА-4. Результаты наблюде- ний представлены на рисунке1. Рис. 1. Результаты оценки влияния пригрузок от основной кровли на краевую часть пласта h10 по активности акустической эмиссии на шахте «Александр – Запад» Как видно из рисунка 1, при подвигании лавы наблюдается четкая периодичность в изменении сейсмоакустического уровня в краевой части пласта под воздействием подработанных (зависа- ющих) пород кровли. Зарегистрированный шаг осадки основной кровли изменялся в пределах 18-33 м по простиранию пласта. При этом перед каждой осадкой основной кровли возрастал уро- вень акустической эмиссии в краевой части пласта, что свиде- тельствует о нарастании в ней напряжений. После осадки основ- ной кровли уровень акустической эмиссии сначала снижался до минимальных значений (75-200 имп/час), а затем по мере уве- личения длины зависающей консоли основной кровли повышался Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015 108 до значений 400 и более имп/час до следующего цикла осадки кровли. В период зарегистрированных максимальных значений акустической эмиссии (550 имп/час) в уступе № 2 произошло разрушение краевой части пласта в форме горного удара. Причи- ной его проявления послужило сосредоточение и разрядка высо- ких напряжений в призабойной части пласта при зависании и осадке пород основной кровли, совпавшей по времени с бурени- ем в уступе № 2 разгрузочных скважин диаметром 100 мм для приведения участка пласта в неудароопасное состояние. Исследованиями [7,14,15] установлено, что по мере умень- шения площади целиков в процессе их отработки значительно изменяется характер распределения действующих в них напря- жений. Так, например, при ширине целика Lц =  повышенные напряжения сосредотачиваются в его краевых частях. Поэтому его отработку можно осуществлять с прогнозом выбросоопасно- сти и оценкой НДС, а в опасных зонах - с применением способов предотвращения ГДЯ в соответствии с требованиями [12]. При 0,5 < Lц <  в средине целика угля формируется так называемое «ядро давления», где действующие напряжения мо- гут достигать критических значений. Поэтому при этих размерах целика в опасных зонах, установленных прогнозом выбросоопас- ности или оценкой НДС, неснижаемое опережение впереди забоя выработки полосы угля, обработанной профилактическими ме- рами, должно быть увеличено в 2 раза по сравнению с требуемым согласно [12.] опережением при отработке пласта в нетронутом угольном массиве. При Lц  0,5 целик угля находится в предельно- напряженном состоянии и его необходимо отрабатывать с пред- варительным бурением опережающих или разгрузочных скважин по всей его площади. При отработке целиков угля на пластах, склонных к горным ударам, должен применяться прогноз степени удароопасности и ме- ры борьбы с горными ударами в соответствии с требованиями [12]. Большое значение для предотвращения ГДЯ, в том числе горных ударов, при оконтуривании и отработке угольных цели- ков имеет технология выемки угля. По результатам исследований Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015 109 ВНИМИ и УкрНИМИ [4, 7, 12] установлено, что в краевой части пласта непосредственно возле его обнажения образуется зона нарушенного угля (зона отжима или зона разгрузки пласта) ши- риной до 0,5 m, где m - мощность пласта, м. Действующие в ней напряжения обычно не превышают прочности угля на одноосное сжатие с. За зоной отжима пласта напряжения постепенно воз- растают и на расстояниях х1 = 2m – 6m достигают максимальных значений. Далее происходит спад уровня напряжений и на рас- стоянии, превышающем ширину зоны опорного давления , напряжения снижаются до исходных значений. Основным фактором при оценке технологий выемки угля является глубина захвата рабочего органа угледобывающей ма- шины. Чем больше ее захват, тем больше высвобождается потен- циальной энергии упругого сжатия горным давлением пласта. За счет этого повышается опасность возникновения динамических и газодинамических явлений. Также большое влияние на повышение напряженного состо- яния призабойной части пласта оказывает увеличение скорости выемки угля. По исследованиям [13,14] скорость сближения вмещающих пород при струговой выемке угля в 4-5 раз меньше, чем при выемке угля отбойными молотками и в 7-8 раз меньше, чем при выемке комбайнами. В свою очередь при ширине ком- байновой выемки угля 1,6 м скорость сближения пород кровли и почвы пласта в 2 раза больше, чем при ширине выемки 0,6 м. Для обеспечения безопасности горных работ наиболее предпочтительна струговая безлюдная выемка угля или узкоза- хватная комбайновая - на глубину не более 0,6 м. Для предот- вращения резких перераспределений напряжений в целике необ- ходимо осуществлять оперативное управление интенсивностью выемки угля с использованием показателей акустической эмис- сии (АЭ) горного массива по методике [12]. Для определения напряженно-деформированного состояния целиков угля и краевых частей пластов существуют различные методы, основанные на установлении прочностных, упругих, фа- зово-физических свойств угля, фиксации скорости прохождения упругих волн, акустических сигналов и др. [2,3]. Но наиболее простым в исполнении и надежным в получении достоверных Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015 110 данных о степени напряженности угольных пластов зарекомен- довал себя существующий метод оценки НДС по выходу буровой мелочи из шпуров диаметром 42-45мм [12]. Сущность метода заключается в том, что на угольных пла- стах, испытывающих повышенные напряжения, превышающие в 2,0-2,5 раза прочность угля на одноосное сжатие сж, наблюдает- ся избыточный выход буровой мелочи из шпуров. Чем больше напряжения в пласте, тем в большем объеме разрушается уголь вокруг внедряющейся в пласт буровой коронки. Исследованиями [5, 6].установлены критерии критических напряжений по показателям выхода буровой мелочи из шпуров и на основании этого разработана специальная номограмма, позволяю- щая устанавливать в пласте опасные по напряжениям зоны (рис.2). Фиксируя на каждом метре бурения шпура количество выхо- да буровой мелочи (Рл/м), получают кривую изменения НДС крае- вой части пласта или целика угля. Оценка НДС осуществляется следующим образом: по горизонтальной оси номограммы отмеча- ют соответствующие каждому метру шпура интервалы, равные со- отношению мощности пласта m к ширине зоны опорного давления  (L), т.е. m / и относят каждое измерение Р к средине интервала, затем откладывают его значение по перпендикуляру в соответствии со шкалой вертикальной оси номограммы. Если хотя бы одно из значений Р попадает на линию или выше границы "неопасно" (что соответствует значению "опасно"), то участок пласта на 5 м в обе стороны от шпура оценивают как опасный по напряжениям. К опасным также относят участок пласта, где при бурении шпуров зафиксированы толчки в массиве, стреляния угля, микро- удары, сопровождающиеся зажатием буровых штанг. На угольных пластах при проявлении толчков в массиве, стреляний угля либо при установлении опасных зон по парамет- рам акустического сигнала или оценкой НДС по выходу буровой мелочи должен быть решен вопрос об отнесении этих пластов к категории склонных к горным ударам в соответствии с [3]. После обнаружения опасной зоны уточняют ее границы по длине лавы бурением шпуров через интервалы 5 м с замером вы- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015 111 хода буровой мелочи до получения показания «неопасно» со- гласно номограмме на рисунке 2. Рис. 2. Номограмма для оценки напряженно-деформирован- ного состояния (НДС) целиков угля Если при отработке или оконтуривании целика угля исполь- зуется метод текущего прогноза выбросоопасности по начальной скорости газовыделения при бурении шпуров по методике [12], то разрешается одновременно при замере газа замерять и выход буро- вой мелочи из одних и тех же шпуров, которые должны добуривать- ся на длину не менее 4,0 м. При использовании в процессе отработки целиков текущего прогноза выбросоопасности по акустической эмиссии (АЭ) гор- ного массива [12] оценку НДС по выходу буровой мелочи из шпу- ров разрешается не производить при показателях по АЭ "неопасно по выбросам", если отсутствуют признаки горных ударов. УкрНИМИ выполнены на шахте им. А. Ф. Засядько экспе- риментальные исследования НДС целика угля по выходу буровой мелочи из шпуров, разбуриваемых в разгрузочной лаве на пласте m3. Целик угля образовался в результате того, что ранее работав- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015 112 шая по падению пласта под углом 9-12 разгрузочная лава из-за обводнения была остановлена, а конвейерный и вентиляционный штреки были пройдены вниз до технической границы шахты. Там была пройдена разрезная печь и лава стала работать по восста- нию пласта. Глубина разработки Н=1300 м. Текущий прогноз вы- бросоопасности пласта осуществлялся по акустической эмиссии [12] горного массива. При оставшейся ширине целика 33 м в действующей лаве дополнительно стали применять оценку НДС по выходу буровой мелочи из шпуров диаметром 42-45 мм. Результаты оценки по действующим напряжениям, представленные в таблице 1, харак- теризуют пласт m3 на участке отработки целика как неопасный. УкрНИМИ были проведены исследования структурных особен- ностей пласта m3 в отрабатываемом целике. Было установлено, что пласт разбит интенсивно развитыми системами эндокливажа, две из которых взаимно перпендикулярны и ориентированы по- чти по нормали к напластованию, а третья – субпослойная. В разгрузочной лаве были отобраны пробы угля и в лабора- торных условиях из них изготовили 30 образцов для определения прочностных и деформационных свойств угля. Но измерить ис- тинную прочность угля и его упругие свойства по этим образцам при испытаниях на специальной давильной установке не удалось, потому что при нагрузках около 5 МПа в образцах начинались по- движки призматических отдельностей по кливажным трещинам. Вследствие этих структурных особенностей пласта m3 краевая часть целика, а затем и весь целик при уменьшении его ширины интенсивно деформировался и не накапливал в себе энергии упругого сжатия. Поэтому в угольном целике не возникало опас- ных напряжений и он без специальных профилактических меро- приятий был полностью отработан с ограничением подвигания лавы до 2,0 -3,0 м в сутки. Выводы. Результаты выполненных УкрНИМИ исследований по оценке горнотехнических и горно-геологических условий, техно- логий и мер безопасной отработки целиков угля в зонах опорного горного давления и повышенного газовыделения позволяют сде- лать следующие выводы. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015 113 Таблица 1 Результаты оценки НДС краевой части пласта m3 по выходу буровой мелочи из шпуров диаметром 42-45 мм при отработке целика разгрузочной лавы на шахте им. А. Ф.Засядько Номер шпура Размер целика, м Мощность пласта, м Значение выхода буровой мелочи Р, л/пог.м по глубине шпура, м Категория опасности 1 2 3 4 1 33 1,70 2,45 2,30 2,70 3,60 неопасно 2 33 1,70 2,5 2,2 3,0 3,5 -//- 3 30 1,65 2,0 2,5 2,5 3,0 -//- 4 30 1,65 2,0 2,2 2,5 3,0 -//- 5 27 1,65 2,0 2,4 3,0 3,0 -//- 6 27 1,65 2,2 2,5 2,5 3,0 -//- 7 24 1,70 1,4 2,1 2,1 1,4 -//- 8 24 1.70 1,4 1,4 2,1 1,4 -//- 9 21 1,65 1,8 2,5 2,0 1,6 -//- 10 21 1,65 1,4 2,0 2,2 1,6 -//- 11 18 1,65 1,5 2,2 2,0 1,5 -//- 12 18 1,65 1,4 2,4 2,3 1,7 -//- 13 15 1,70 1,4 1,4 1,5 1,7 -//- 14 1,4 1,7 1,7 2,1 -//- 15 13 1,67 1,4 2,1 2,5 2,8 -//- 16 13 1,67 1,4 1,8 2,1 2,5 -//- 17 11 1,67 2,1 2,5 3,0 2,8 -//- 18 11 1,67 2,0 3,0 3,0 2,8 -//- 19 9 1,68 1,7 1,9 2,5 3,0 -//- 20 9 1,68 1,9 2,8 2,1 3,2 -//- 21 7 1,65 1,2 1,7 2,1 2,4 -//- 22 7 1,65 1,4 2,0 2,3 2,1 -//- 23 5 1,68 1,4 2,1 2,1 1,4 -//- 24 5 1,68 1,4 1,4 2,1 1,4 -//- 25 3 1,67 1,9 2,1 2,0 1,9 -//- 26 3 1,67 1, 85 2,2 2,2 2,0 -//- Примечание. Шпуры с нечетными номерами пробурены в верхней, с четны- ми – в нижней нишах лавы. Бурение шпуров происходило в спокойном ре- жиме, т.е. без динамических явлений. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015 114 При отработке угольных целиков в результате возрастания в них напряжений повышается опасность проявления динамиче- ских и газодинамических явлений, особенно в случаях зависания пород основной кровли на больших площадях. Поэтому управле- ние кровлей в лавах, отрабатывающих целики угля, должно осу- ществляться полным обрушением или закладкой выработанного пространства. Закладку можно не применять, если ниже основной кровли располагается слой непосредственной легко обрушающейся кровли мощностью не менее трехкратной мощности отрабатыва- емого пласта. Наиболее безопасной при отработке целиков угля является струговая или узкозахватная комбайновая выемка угля, которая должна осуществляться с учетом зоны отжима и разгрузки крае- вой части пласта. Для предотвращения резких перераспределений напряжений в целике угля необходимо осуществлять по методи- ке, согласно [12], оперативное управление интенсивностью вы- емки угля с помощью показателей акустической эмиссии (АЭ) горного массива В условиях Донбасса метод оценки НДС целиков угля по выходу буровой мелочи при бурении шпуров позволяет, одно- временно с другими нормативными методами текущего прогноза выбросоопасности, определять опасные зоны по ГДЯ и горным ударам. С учетом изменения ширины отрабатываемых целиков угля Lц определены особенности изменений действующих в них сил горного давления. По степени нарастания напряжений разработа- ны следующие требования для повышения эффективности мер борьбы с ГДЯ, в том числе и с горными ударами при отработке угольных целиков: – при Lц   необходимо применять текущий прогноз выбро- соопасности и при установлении опасных по ГДЯ зон – профи- лактические мероприятия в соответствии с требованиями[12]; – при 0,5 < Lц <  требуется увеличивать в два раза несни- жаемое опережение обработанной профилактическими меропри- ятиями полосы угля по сравнению с предусмотренным, согласно Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015 115 12]; опережением при отработке пласта в условиях нетронутого угольного массива; – при Lц  0,5 в случаях установления по начальной скоро- сти газовыделения выбросоопасных зон или получения при оцен- ке НДС значений «опасно» необходимо для предотвращения ГДЯ заранее до разработки целика разбурить его по всей площади опережающими или разгрузочными скважинами с параметрами, согласованными с УкрНИМИ и МакНИИ. При отсутствии опасных зон по показателям текущего про- гноза выбросоопасности и оценки НДС целик разрешается отра- батывать без профилактических мероприятий со скоростью по- двигания очистного или подготовительного забоев не более 2,0 - 3,0 м в сутки. На пластах, склонных к горным ударам, отработка целиков угля должна осуществляться с применением прогноза степени удароопасности и в опасных зонах – с мерами борьбы с горными ударами в соответствии с [12]. СПИСОК ССЫЛОК 1. Правила безпеки у вугільних шахтах. - Київ, 2001, 240 с. 2. Инструкция по безопасному ведению горных работ на плас- тах, опасных по внезапным выбросам угля, породы и газа. – Утв. МУП СССР 18.04.89 г. - М.: ИГД им. А. А. Скочинского, 1989, 191 с. 3. Инструкция по безопасному ведению горных работ на шах- тах, разрабатывающих пласты, склонные к горным ударам. – Утв. МУП СССР 18.11.1988 г. - Л.:ВНИМИ, 1988, 87 с. 4. Горные удары и борьба с ними / Петухов И. М., Литвин В. А., Кучерский Л. В. и др. - Пермь: Пермское книжное издательс- тво, 1969. - 399 с. 5. Петухов И. М. Горные удары на угольных шахтах / И.М.Петухов.– М.: Недра, 1972, - 299 с. 6. Петухов И. М. Механика горных ударов и выбросов \ Пету- хов И. М., Линьков А. М. - М.: Недра, 1986. – 280 с. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 15, 2015 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 15, 2015 116 7. Расчетные методы в механике горных ударов и выбросов: Справочное пособие / И. М. Петухов, А. М. Линьков, В. С. Сидоров и др. – М.: Недра, 1992. - 256 с. 8. Систематическое описание горных ударов на шахтах СССР / отв. ред. И. М. Петухов. – Л.: ВНИМИ, 1967, - 634 с. 9. Каталог горных ударов на шахтах СССР (1965-1972 гг.). – Л.: ВНИМИ, 1973. -184 с. 10. Каталог горных ударов на шахтах СССР (1973-1980 гг.) - Л.: ВНИМИ, 1981.– 83 с. 11. Каталог горных ударов на угольных шахтах (1981-1989 гг.) – Л.:ВНИМИ, 1990. - 79 с. 12. СОУ 10.1.00174088.011-2005. Правила ведення гірничих робіт на пластах, схильних до газодинамічних явищ.– Затв. Нака- зом Мінвуглепрому України від 30 грудня 2005 року № 145.- К.: Изд.-во МакНИИ, 2005, - 225 с. 13. Разработка дополнений к "Прогрессивным технологическим схемам разработки пластов на угольных шахтах" с учетом унифицированного комплекса мер борьбы с горными удара- ми: отчет о НИР/ Украинский филиал ВНИМИ; рук. Д. И.Ходырев. – 0239016200; № ГР 01860044893. - Донецк, 1989, – 83 с. 14. Исследование возможности снижения выбросоопасности уго- льных пластов в очистных забоях за счет изменения парамет- ров технологии ведения горных работ: Отчет о НИР/ДонУГИ; рук. П. Ф. Руденко. – 22120902000; № ГР 0121003116. - До- нецк, 1981.– 98 с. 15. Ходырев Д. И. О размерах целиков угля, подлежащих учету при построении зон ПГД / Ходырев Д. И., Канин В. А. // Уголь Украины.– 1999. - № 4.

Разработка эффективных мер борьбы с газодинамическими явлениями при отработке угольных целиков

Institution

Ähnliche Einträge