Анализ степени фрикционной опасности горных пород угольных шахт Кузбасса Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© Д.В. Ботвенко, С.И. Голоскоков, 2008

Д.В. Ботвенко, С.И. Голоскоков

АНАЛИЗ СТЕПЕНИ ФРИКЦИОННОЙ ОПАСНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД УГОЛЬНЫХ ШАХТ КУЗБАССА

1[ведение горных работ в угольных шахтах, опасных по газу

М.М и пыли, всегда сопряжено с проявлениями опасности, обусловленной высокой вероятностью взрывов метановоздушной смеси. Одним из основных источников воспламенения является фрикционное искрение, возникающее вследствие динамического контакта горных пород и режущего инструмента при различных технологических и горно-геологических процессах. Однако источником фрикционного искрения могут являться и другие процессы: трения и удары металла о металл, обрушение горных пород в выработанном пространстве и пр.

В настоящее время для предотвращения опасности фрикционного воспламенения метановоздушной смеси при разрушении горных пород и угольных пластов с крепкими включениями практически все горные комбайны оснащаются взрывозащитными системами орошения с подачей воды на след резания. Соблюдение параметров систем взрывозащитного орошения обеспечивает требуемый уровень безопасности при ведении горных работ.

В соответствии с п. 284 ПБ 05-618-03 определение степени фрикционной опасности горных пород и корректировка нормативных параметров систем взрывозащитного орошения и мероприятия по безопасному ведению горных работ осуществляются в установленном Ростехнадзором России порядке перед вводом в эксплуатацию каждого забоя, метод отбора проб, классификация горных пород по степени фрикционной опасности, мероприятия по безопасному ведению горных работ регламентируются «Рекомендациями по предотвращению фрикционного искрения при разрушении горных пород кровли в шахтах России». В основу классификации степени фрикционной опасности горных пород приведенной в Рекомендациях положены физико-механические и физико-химические свойства горных пород, которые характеризуют три группы и че-

81

тыре основные степени опасности: не опасные - крепостью по шкале проф. М.М. Протодьяконова менее 3 при содержании диоксида кремния менее 30 %, искроопасные (1-2-й степени) - крепостью 3-5 при содержании диоксида кремния 30-50 %, взрывоопасные - крепостью свыше 5 при содержании диоксида кремния более 50 % и породы с другими комбинациями свойств, которые в процессе испытаний во взрывной камере дают вспышку метановоздушной смеси.

Список обязательных мероприятий по безопасному ведению горных работ в зависимости от степени фрикционной опасности горных пород включает следующее:

I. Не опасны (£<3, содержание 8Ю2<30 %): давление воды в системе взрывозащитного орошения не менее 1,0 МПа, расход воды не менее 1,5 л/мин на резец.

II. Искроопасны 1ой степени (3<:Р<4, содержание 8Ю2 = 3040 %): давление воды в системе взрывозащитного орошения не менее 1,5 МПа, расход воды не менее 1,5 л/мин на резец; ежесменный контроль оросительных систем.

II. Искроопасны 2ой степени (4<?<5, содержание 8Ю2 = 4050 %): давление воды в системе взрывозащитного орошения не менее 1,5 МПа, расход воды не менее 2,0 л/мин на резец; ежемесячный контроль интенсивности пылеотложения в горных выработках; ежесменный контроль оросительных систем; обязательная установка метан-реле ТМРК на корпусе комбайна.

III. Взрывоопасны (£>5, содержание 8Ю2>50 %): для очистных выработок: давление воды в системе взрывозащитного орошения не менее 2,0 МПа, расход воды не менее 2,5 л/мин на резец; ежемесячный контроль интенсивно сти пылеотложения в горных выработках; ежесменный контроль оросительных систем; обязательная установка метан-реле ТМРК на торцевой части корпуса комбайна по ходу вентиляционной струи для предотвращения скоплений метана; установка дополнительных стационарных датчиков автоматического контроля метана на входящей вентиляционной струе, в тупиках вентиляционных выработок, погашаемых вслед за очистными забоями и на исходящей струе. Для подготовительных выработок: давление воды в системе взрывозащитного орошения не менее 2,0 МПа, расход воды не менее 2,5 л/мин на резец; ежесменный контроль

82

Район Jo.ni образцов горных пород со степенью фрикционной опасности (%)

Не опасен Искроопасен 1-ой степени ИсЕфоопассн 2-ой степени Взрывоопасен

Анжеро-Судженский, Кемеровский 32,5 12,5 17,5 37,5

Ленинск-Кузнецкий 9,5 23,4 32,4 32,9

Беловский 23 32,8 31,1 13,1

Киселевский, Прокопь-евский 14,7 20 31,6 33,7

Новокузнецкий 7,7 26,7 35 30,6

Междуреченский 11,8 19,4 19,4 49,4

оросительных систем; ежемесячный контроль интенсивности пылеот-ложения; установка дополнительных стационарных датчиков автоматического контроля в призабойных пространствах тупиковых выработках под кровлей на расстоянии 3-5 м от забоя на стороне, противоположной вентиляционному трубопроводу; обязательная установка на комбайне переносного прибора контроля метана. В рамках проведения работ по определению степени фрикционной опасности был обследован каждый забой.

Сведения о результатах исследований по определению степени фрикционной опасности горных пород в угольных шахтах Кузбасса проведенных НЦ ВостНИИ в период с 2003 по 2007 г. приведены в таблице.

На основе проведенного анализа полученных испытаний можно сделать вывод о том, что на шахтах Анжеро-Судженс-кого и Кемеровского районах преобладают горные породы как не опасные по фрикционному воспламенению метановоздушной смеси так и взрывоопасные горные породы. В Ленинск-Кузнецком, Киселевском, Прокопьевском и Новокузнецком районах преобладание идет по горным породам Искроопасным 2-й степени и взрывоопасным, тогда как на угольных шахтах Беловского района преобладают горные породы искроопасные 1-й и 2-й степени. В Междуречен-ском районе практически 50 % горных пород отнесены с к взрывоопасным по фрикционному воспламенению метановоздушной смеси. ШЗ

— Коротко об авторах -

Ботвенко Д.В. - кандидат технических наук,

Голоскоков С.И. - кандидат технических наук,

НЦ ВостНИИ, г. Кемерово.

83