Меры борьбы с ГДЯ при бурошнековой частичной отработке угольных целиков
Викладено результати досліджень по визначенню заходів боротьби з газодинамічними явищами (ГДЯ) при бурошнековому частковому відпрацюванні вугільних ціликів на шахтах Донбасу. The outcomes of research to designate measures for combating gas-dynamic phenomena (GDP) in partial augering of coal pillars...
Saved in:
| Published in: | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
|---|---|
| Date: | 2012 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2012
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99785 |
| 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: | Меры борьбы с ГДЯ при бурошнековой частичной отработке угольных целиков / Е.Д. Ходырев // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2012. — № 10. — С. 279-287. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860213571946807296 |
|---|---|
| author | Ходырев, Е.Д. |
| author_facet | Ходырев, Е.Д. |
| citation_txt | Меры борьбы с ГДЯ при бурошнековой частичной отработке угольных целиков / Е.Д. Ходырев // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2012. — № 10. — С. 279-287. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| description | Викладено результати досліджень по визначенню заходів боротьби з газодинамічними явищами (ГДЯ) при бурошнековому частковому відпрацюванні вугільних ціликів на шахтах Донбасу.
The outcomes of research to designate measures for combating gas-dynamic phenomena (GDP) in partial augering of coal pillars in mines of Donets Coal Basin are described.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:15:13Z |
| format | Article |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012
279
УДК 622.231.32
МЕРЫ БОРЬБЫ С ГДЯ ПРИ БУРОШНЕКОВОЙ
ЧАСТИЧНОЙ ОТРАБОТКЕ УГОЛЬНЫХ ЦЕЛИКОВ
Ходырев Е. Д.
(УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина)
Викладено результати досліджень по визначенню заходів
боротьби з газодинамічними явищами (ГДЯ) при бурошнековому
частковому відпрацюванні вугільних ціликів на шахтах Донбасу.
The outcomes of research to designate measures for combating
gas-dynamic phenomena (GDP) in partial augering of coal pillars in
mines of Donets Coal Basin are described.
В Донецком бассейне в настоящее время глубина разработ-
ка угольных пластов, склонных в большинстве своем к проявле-
нию газодинамических и динамических явлений (ГДЯ), ведется
на глубинах 1000 и более м. За период с 1950 г. здесь зафиксиро-
вано, по данным МакНИИ [1], более 2,5 тыс. внезапных выбросов
угля и газа, более 4,9 тыс. выбросов при взрывных работах, около
500 внезапных выдавливаний угля и 34 горных удара.
Отработка угольных целиков в шахтах характеризуется еще
более сложными условиями, возникающими в результате сосре-
доточения в них сил горного давления от веса подработанной
толщи пород. При этом с уменьшением площади отрабатываемых
целиков в них возрастает коэффициент концентрации напряже-
ний и увеличивается опасность проявления внезапных выбросов
угля, породы и газа, внезапных выдавливании (отжимов) угля, а
также горных ударов. Поэтому выемку угля в целиках, согласно
[2], рекомендуется производить способами, не требующими при-
сутствия людей в забое выработки или заблаговременно приво-
дить целики в неопасное состояние путем нагнетания воды в
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012
280
пласт или бурения в нем разгрузочных скважин установками с
дистанционным включением и выключением с расстояния не ме-
нее 20 м.
В УкрНИМИ разработана для условий Донбасса технология
частичной выемки угля из охранных целиков с помощью бу-
рошнековых установок [3]. При этом для обеспечения безопасно-
сти ведения работ по выемке угля из целиков, а также при отра-
ботке участков угольных пластов (ярусов), прилегающих к под-
готовительным выработкам, определены меры борьбы с газоди-
намическими явлениями, в том числе для пластов, одновременно
склонных к внезапным выбросам и горным ударам. Для борьбы с
ними применяют почти одни и те же, но с различными парамет-
рами, профилактические мероприятия: нагнетание воды в пласт,
бурение опережающих дегазационных или разгрузочных сква-
жин, использование защитных пластов. Поэтому при отработке
пластов, склонных одновременно к различным видам ГДЯ, пара-
метры применяющихся мер борьбы с ними должны быть увязаны
между собой.
Существующий комплекс мер борьбы с ГДЯ состоит из про-
гноза выбросо- или удароопасности участков пласта и способов
предотвращения внезапных выбросов угля и газа и горных уда-
ров.
Наиболее распространен на шахтах Донбасса метод прогно-
за выбросоопасности угольных пластов по начальной скорости
газовыделения, который выполняют путем бурения шпуров диа-
метром 42-45 мм в призабойной части пласта на глубину до 3,5 м
по методике, изложенной в п. 6.3.1 [2]. Измерения газа, выделя-
ющегося из пласта, производят на интервалах бурения шпуров
1,5 м, 2,5 м, 3,5 м (при длине измерительной камеры 0,5 м) с ис-
пользованием расходомеров газа ПГ-2МА, газозатворов ЗГ-1 или
ГШМ.
Для оценки удароопасности угольных пластов применяют
метод прогноза по выходу буровой мелочи из разбуриваемых
шпуров длиной до 3- 4 м диаметром 42- 45 мм, замеряемой на
каждом метровом их интервале по методике, изложенной в
п. 6.3.15 [2]. При появлении в процессе бурения шпуров толчков
в массиве, сопровождающихся зажатием буровой штанги, уча-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012
281
сток пласта оценивают как удароопасный, который должен отра-
батываться с профилактическими противоударными мероприяти-
ями.
УкрНИМИ разработаны рекомендации по совмещению про-
цессов измерений в прогнозных шпурах показателей, характери-
зующих газодинамическое и динамическое состояние участков
пластов, одновременно склонных к внезапным выбросам и гор-
ным ударам [4].
По результатам выполненного УкрНИМИ сопоставительно-
го анализа профилактических мер, применяющихся для предот-
вращения внезапных выбросов и горных ударов, установлены оп-
тимальные унифицированные параметры этих мер с учетом гор-
но-геологических и горнотехнических условий разработки уголь-
ных пластов на шахтах Донбасса [4].
В настоящее время в мировой практике для предотвращения
ГДЯ и горных ударов на угольных шахтах применяются следую-
щие виды профилактических мер:
1. Региональные меры – предварительное увлажнение
участков массива с нагнетанием воды в пробуренные скважины
длиной 90 – 100 м, разбуриваемые впереди очистных забоев с от-
каточных или конвейерных, а также с вентиляционных штреков;
опережающая отработка защитных пластов;
2. Локальные меры - гидрорыхление угля, гидроотжим плаc-
та, бурение разгрузочных и дегазационных опережающих сква-
жин.
Из региональных мер предварительное увлажнение участков
массива при достаточной пористости угля (свыше 7 %) достаточ-
но эффективно и технологично. Но, как показали эксперимен-
тальные исследования УкрНИМИ, на шахтах Донбасса уголь
большинства пластов, склонных к ГДЯ, в том числе и к горным
ударам, имеет низкую пористость, в редких случаях превышаю-
щую 4 – 7 %. Для увеличения эффективности увлажнения нужно
применять водные растворы с добавкой поверхностно-активных
веществ (ПАВ), которые обладают избирательным смачивающим
пластифицирующим действием на уголь разных марок. Гермети-
зация скважин осуществляется цементно-песчаными, полимер-
ными отвердевающими растворами или специальными гидрозат-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012
282
ворами. Параметры регионального увлажнения пластов, опасных
по внезапным выбросам угля и горным ударам, полностью сов-
падают.
Опережающая отработка защитных пластов является наибо-
лее эффективной региональной мерой для борьбы с ГДЯ, в том
числе с горными ударами, так как при над- или подработке вы-
бросо- или удароопасных пластов происходит снижение горного
и газового давления, увеличивается газопроницаемость углепо-
родного массива, что способствует активной дегазации выбросо-
опасных угольных пластов.
В соответствии с требованиями [2], установленные расчет-
ные границы эффективности защитного действия пластов для
предотвращения внезапных выбросов угля и газа имеют мень-
шую величину, чем для предотвращения горных ударов. Поэтому
в целях унификации параметров защитного действия целесооб-
разно для пластов, одновременно склонных к горным ударам и
внезапным выбросам, использовать минимальные значения гра-
ниц защиты для повышения запаса надежности способа предот-
вращения ГДЯ.
При выборе региональных или локальных мер борьбы с га-
зодинамическими явлениями, в том числе с горными ударами,
приходится учитывать, что горные удары на шахтах Донбасса
возникли значительно позднее внезапных выбросов угля и газа
при переходе на большую глубину ведения горных работ. Поэто-
му пласты, склонные к горным ударам и проявлявшие себя ранее
как невыбросоопасные, разрабатывались и по сложившемуся со-
отношению горных работ до настоящего времени разрабатыва-
ются, как правило, первыми в группах и свитах пластов, являясь
защитными для выбросоопасных пластов. В связи с этим отра-
ботка удароопасных пластов ведется, в основном, с применением
локальных противоударных мероприятий, в качестве которых
используются гидрообработка пластов и бурение в них разгру-
зочных скважин. Для угольных охранных целиков при частичной
выемке запасов угля из них с помощью бурошнековой установки
АВШ-1 при установлении прогнозом удароопасной зоны более
целесообразным является применение разгрузочных скважин.
Как аналог такого мероприятия для предотвращения внезапных
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012
283
выбросов угля и газа на выбросоопасных пластах применяется
бурение опережающих скважин [2].
Если охранные угольные целики имеют ширину Lц ≥ 2l, где
l – ширина зоны опорного давления, определяемая согласно [2],
то при их отработке эффективными являются меры по нагнета-
нию воды в пласт в различных режимах.
Из них наиболее широко на шахтах Донбасса применяется
гидрорыхление угля. Значения его параметров (диаметр, длина и
глубина герметизации скважин, расстояние между ними, величи-
на неснижаемого опережения) полностью совпадают для ударо- и
выбросоопасных пластов. Но при этом норма закачки воды в уда-
роопасные пласты должна быть не менее 20 литров на одну тонну
обрабатываемых мероприятиями запасов угля. При этом повы-
шать давление воды требуется в три ступени: 1-я ступень – 5-
6 МПа, 2-я – 7-11 МПа, 3-я –12-17 МПа до закачки расчетного
количества воды.
При гидроотжиме угольного пласта неснижаемое опереже-
ние обработки краевой части пласта должно быть не менее 2 м.
Давление воды при его применении необходимо повышать также
в три ступени, как при гидрорыхлении с указанными выше пара-
метрами, а в конце третьей ступени доводить до максимального,
т. е. до гидроразрыва.
Известно, что на выбросоопасных пластах при быстром сня-
тии полосы угля в очистном забое или при высоких скоростях
бурения может развиться внезапный выброс угля и газа или гор-
ный удар. Для их предотвращения УкрНИМИ разработан способ
бурения разгрузочных скважин диаметром 100 – 350 мм. Суть
способа заключается в первоначальном бурении скважины за-
бурником длиной 1,2 м с резцом диаметром 45 мм с последую-
щим поэтапным расширением ее до проектного диаметра с по-
мощью специального бурового снаряда (рис. 1). Забурник состо-
ит из стальной витой полосы с изменяющимся диаметром от 50
до 100 мм, армированной приваренными к ее краям режущими
пластинками из твердого металла (победита). После забурника
располагаются коронки с увеличивающимися диаметрами через
интервалы S, определяемые согласно [5] с учетом скорости буре-
ния и действующих в пласте напряжений. В результате при буре-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012
284
нии и последующем расширении скважины в разгруженных зо-
нах исключается возможность интенсивного разрушения угля в
пласте и предотвращается проявление динамических и газодина-
мических явлений.
1 – забурник с резцом, имеющим диаметр 45 мм;
2 – буровые коронки диаметром 150, 250, 350 мм;
3 – буровой став.
Рис. 1. Буровой снаряд для бурения разгрузочных скважин
на угольных пластах, склонных к ГДЯ, в том числе
к горным ударам
Контроль эффективности профилактических мероприятий
осуществляют совмещенным методом прогноза. При установле-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012
285
нии контролем значений "неопасно" выполненные профилакти-
ческие мероприятия считают эффективными. Если контролем
установлено значение "опасно", то горные работы должны быть
остановлены, а мероприятия пересмотрены в установленном по-
рядке.
При увеличении глубины разработки пластов на шахтах
Донбасса, в условиях действия высоких напряжений, выемка угля
часто сопровождается саморазрушением угля в забое вследствие
проявлений толчкообразных сближений боковых пород при их
упругом восстановлении. В целях обеспечения более спокойного
режима работы бурошнековой установки УкрНИМИ разработа-
ны и внедрены специальные способы оперативного управления
напряженно-деформированным состоянием углепородного мас-
сива путем изменения интенсивности выемки угля. Это осу-
ществляется путем выбора оптимальной скорости выемки угля
или применения гибкого графика работы бурошнековой уста-
новки с технологическими перерывами по выемке угля в момен-
ты активизации сил горного давления. В случае появления во
время выемки угля признаков горных ударов или внезапных вы-
бросов угля и газа (толчков и тресков в массиве, повышенного га-
зовыделения) работы останавливают и осуществляют прогноз
ударо- и выбросоопасности участка пласта и в опасной зоне вы-
полняют профилактические мероприятия по предотвращению
ГДЯ.
Если прогнозом получено значение «неопасно», то выемка
угля из целика с помощью бурошнековой установки возобновля-
ется в установленном гибком графике работы. В случаях посто-
янного проявления признаков ГДЯ или горных ударов переходят
на отработку целиков с предварительным применением преду-
смотренных [2] профилактических мероприятий.
ВЫВОДЫ
По результатам выполненного УкрНИМИ анализа приме-
няющихся на шахтах Донбасса мер борьбы с газодинамическими
явлениями разработаны и внедрены рекомендации по одновре-
менному измерению в прогнозных шпурах показателей, характе-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012
286
ризующих газодинамическое (по начальной скорости газовыде-
ления) и напряженно-деформированное (по удельному выходу
буровой мелочи) состояния участков пласта, характеризующих
степень их опасности по проявлению ГДЯ.
Если в процессе бурения прогнозных шпуров выход буро-
вой мелочи превышает нормативные значения, установленные
[2], или появились признаки выбросо- или удароопасности, то
участок пласта относят к опасным и разработка его должна осу-
ществляться после выполнения профилактических мер предот-
вращения ГДЯ.
Наиболее эффективными из них являются гидрорыхление и
гидроотжим угля, а также бурение разгрузочных скважин. Уста-
новлены их оптимальные параметры для приведения в безопас-
ное состояние угольных целиков при бурошнековой частичной
их отработке на шахтах Донбасса.
Как дополнительная мера для повышения безопасности бу-
рошнековой частичной отработки целиков угля УкрНИМИ раз-
работан способ оперативного управления напряженно-
деформированным состоянием углепородного массива путем
применения гибкого графика работы бурошнековой установки с
технологическими перерывами при повышении динамической
активности пласта. При постоянном проявлении признаков вы-
бросо- или удароопасности пласта выемка угля из целиков долж-
на осуществляться с предварительным применением, согласно
[2], профилактических мероприятий и дистанционным управле-
нием бурошнековой установкой (с расстояния не ближе 20 м).
СПИСОК ССЫЛОК
1. Выбросы угля, породы в шахтах Донбасса (1906 - 2006 гг.)
(Справочник) / Волошин Н. Е., Ванштейн Л. А., Брюха-
нов А. М. и др.) – Донецк: Изд. «Кассиопея», 2007 – 908 с.
2. СОУ 10.1.00174088.011-2005 Правила ведення гірничих ро-
біт на пластах, схильних до газодинамічних явищ: Затв. Нака-
зом Мінвуглепрому України від 30 грудня 2005 року № 145. –
Київ: Изд. МакНИИ, 2005. – 225 с.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012
287
3. Пат. 28173 Україна. МПК Е 21С 41/00. Спосiб виймання
вугiлля iз запобiжних цiликiв / Є. Д. Ходирев, В. Ф. Фiлатов,
В.А.Анциферов (Україна) № U200708856; Заявлено
31.07.2007; Опубликовано 26.11.2007; Бюл. № 19 – С. 5 – 8.
4. Канин В. А., Анциферов В. А., Ходырев Е. Д. Комплекс уни-
фицированных противоударных мероприятий для пластов,
склонных одновременно к газодинамическим и динамиче-
ским явлениям / Зб. наук. пр. УкрНДМI НАНУ – Донецьк,
2007. – № 1. – С. 190 – 200.
5. Пат. 9119 Україна, Е 21В 1/00. Буровий снаряд для буріння
свердловин на ударонебезпечних вугільних пластах /
А. В. Анциферов, В. О. Канін, Д. І. Ходирев, О. В. Кузнєцов
(Україна) № U200500456; Заявлено 17.01.2005; Опубликовано
15.09.2005; Бюл. № 9 – 4 с.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99785 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1996-885X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:15:13Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Ходырев, Е.Д. 2016-05-02T19:16:55Z 2016-05-02T19:16:55Z 2012 Меры борьбы с ГДЯ при бурошнековой частичной отработке угольных целиков / Е.Д. Ходырев // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2012. — № 10. — С. 279-287. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99785 622.231.32 Викладено результати досліджень по визначенню заходів боротьби з газодинамічними явищами (ГДЯ) при бурошнековому частковому відпрацюванні вугільних ціликів на шахтах Донбасу. The outcomes of research to designate measures for combating gas-dynamic phenomena (GDP) in partial augering of coal pillars in mines of Donets Coal Basin are described. ru Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України Наукові праці УкрНДМІ НАН України Меры борьбы с ГДЯ при бурошнековой частичной отработке угольных целиков Article published earlier |
| spellingShingle | Меры борьбы с ГДЯ при бурошнековой частичной отработке угольных целиков Ходырев, Е.Д. |
| title | Меры борьбы с ГДЯ при бурошнековой частичной отработке угольных целиков |
| title_full | Меры борьбы с ГДЯ при бурошнековой частичной отработке угольных целиков |
| title_fullStr | Меры борьбы с ГДЯ при бурошнековой частичной отработке угольных целиков |
| title_full_unstemmed | Меры борьбы с ГДЯ при бурошнековой частичной отработке угольных целиков |
| title_short | Меры борьбы с ГДЯ при бурошнековой частичной отработке угольных целиков |
| title_sort | меры борьбы с гдя при бурошнековой частичной отработке угольных целиков |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99785 |
| work_keys_str_mv | AT hodyreved meryborʹbysgdâpriburošnekovoičastičnoiotrabotkeugolʹnyhcelikov |