CC BY
21
© С.В. Индыло, 2007
УДК 622.411.33:533.17 С.В. Индыло
НЕРАВНОМЕРНОСТЬ ГАЗОВЫДЕЛЕНИЯ ПРИ ВЕДЕНИИ ГОРНЫХ РАБОТ НА ВЫБРОСООПАСНЫХШАХТОПЛАСТАХ
ш ш роведение горных выработок по выбросоопасным шахто-И пластам сопровождается газовыделением различной интенсивности вплоть до внезапных выбросов угля и газа. Объём и продолжительность газовыделения зависят от целого ряда природных и технологических факторов: газоносности и мощности пластов, сечения выработок, скорости подвигания забоя (цикл, сутки), характера защитных мероприятий и уровня энергетического воздействия на призабойный массив.
При сплошной системе разработки уровень и продолжительность газовыделения при проходке подготовительных забоев в большей мере влияют на режим прилегающих очистных забоев. Так в подготовительных забоях шахты «Западная» ОАО «Гуков-уголь» на выбросоопасных пластах ^ ^уходольский» и Кн2 «Лисий», проводимых сечением 15,4 м2 со средней скоростью 2,5 м/сут буровзрывным способом (при нормальной структуре пластов), га-зовыделение составляет 113,5±42,0 м3 (от 41,8 до 178,3 м3) средней продолжительностью 77,2±48,0 мин (до 188 мин) и максимальной концентрацией в пределах 2,5% метана (табл. 1). В зонах нарушенных структур пластов средний объем выделившегося за цикл про-
33
ходки газа составляет 1174±558 м (от 390 до 1875 м ) продолжительностью 552±179 мин (от 330 до 858 мин) и максимальной концентрацией метана (^ах, %) до 2,5 % и более. В случае внезапных
выбросов угля и газа объем газовыделения превышает 20000 м3/цикл. Такие газовыделения в ряде случаев приводят к загазиро-ванию выемочных участков на значительное время.
Вместе с этим следует отметить, что обработка статистических данных (типа табл. 1) по объемам выделившегося газа (§, м3), максимальной концентрацией метана (Стах, %) и времени превышения фоновой концентрации метана (1;АГ) при циклах проходки показывает достаточно тесную взаимосвязь и характеризуется эмпирическими зависимостями [1] типа:
Таблица 1
Объемы газовыделения за цикл подвигания подготовительных выработок на шахте «Западная»
№№ п/п Дата Объем выделившегося метана, g, м3 Максимальная концентрация Стах, % Время превышения концентрации над фоном, 1АГ, мин Примечание
Конвейерный штрек 0354 (040), пл. і3 «Суходольский», т=1,4 м
1 12.09.99 382 1,77 350
2 02.10 390 5,70 >480
3 07.10 1421 9,70 660 Нарушенная структура пласта
4 11.10 1201 8,40 510 Нарушенная структура пласта
5 11.12 105 2,20 58
6 05.01.00 567 2,50 300 нарушенная структура пласта
7 06.01 323 4,50 180
8 11.01 113 2,20 40
9 12.01 1785 11,10 >780 нарушенная структура пласта
10 13.01 172 2,40 160
11 17.01 148 2,50 110
12 21.01 161 2,30 70
13 23.01 107 2,00 80
14 26.01 131 2,40 90
15 27.01 42 2,35 15
16 29.01 70 2,30 30
18
19
20
21
22
1
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
02.02 232 3,50 260
06.02 635 2,50 690 нарушенная структура пласта
12.02 136 2,50 50
14.07.00 20638 81,60 1627 внезапный выброс 481т
Вспомогательный уклон ОЧО, пл. і3 «Суходольский»
20.11.97 78 1,65 70
21.12.97 117 2,50 40
Продолжение таблицы 1
2 3 4 5
22.12 103 2,50 40
24.12 120 2,50 40
26.12 178 2,35 70
03.03.98 166 2,80 >120
05.03 162 2,75 >150
06.03 220 2,40 >120
07.03 52 1,40 50
10.03 106 2,50 40
12.03.98 92 1,91 40
13.03 208 3,25 60
15.03 79 1,90 >60
Конвейерный штрек 601, пл. Кн2 «Лисий», т=0,9 м
11.12.99 177 2,05 171
16.12 368 5,60 300
24.12 505 6,50 >300 нарушенная структура пласта
15.01.00 306 4,30 170
17.01 803 2,40 330 нарушенная структура пласта
18.02 1410 9,50 650 нарушенная структура пласта
29.02 1 875 12,50 550 нарушенная структура пласта
Конвейерный штрек 0354 (035), пл. і3 «Суходольский», т=1,4 м
19.08.00 177 8,60 270
42 24.08 84 2,50 100
43 19.09 270 10,20 382
44 25.09 9832 36,80 1140
45 27.09 15913 46,70 1350
46 29.09 119 1,10 200
47 02.10 272 10,60 185
48 15.10 794 13,20 300
49 27.10 419 10,20 280
50 28.10 725 10,20 710
51 29.10 371 9,70 305
52 31.10 5040 28,90 925
¡8g = 1,259аг0,533; Я2 = 0,7729; (1)
¡8 1аг = 0,614 • ¡8 g + 0,841; (2)
¡8 g = 1,190 • 1в Стах +1,711; Я2 = 7606; (3)
¡8Стах = 0,639• ¡8g - 0,971; (4)
¡8tAг = 4,921 + 0,673• ¡8Стах; Я2 = 0,706; (5)
¡8Стах = 0,741 • ¡8tAг -1,168; (6)
Неравномерность газовыделения при проведении выработок по выбросоопасным шахтопластам с периодическими всплесками и внезапными выбросами угля и газа наблюдается практически на всех шахтах на глубинах ниже зон газового выветривания, причем во многих случаях значительные всплески с выбросами угля официально в качестве внезапных выбросов не регистрируются. Так, например, на шахте им. газеты «Социалистический Донбасс» ОАО «Донецкуголь» при проведении западных откаточных штреков по пл. Ь8 произошел ряд внезапных выбросов угля и газа (рис. 1). При проведении длительных исследований за объемами газовыделений при циклах проходки с помощью БВР в 3-ем западном откаточном штреке наблюдается зональное расположение повышенных газо-выделений (рис. 2). При этом официально зарегистрированные выбросы (15.02.83, 8 = 712 м3 , А = 40 т; 05.03.83, 8 = 2444 м3, А = 100 т; 17.03.83, 8 = 3274 м3 , А = 70 т) сгруппированы в районе геологических нарушений (рис. 1, 2). На рис. 3 приведено также зональное расположение повышенных газовыделений до 952 м3 при циклах проходки бортового штрека №55 на той же шахте,
при которых официально зарегистрировано (на участке наблюдений) 5 внезапных выбросов угля и газа.
При сопоставлении объемов выброшенного при внезапных выбросах угля и выделившегося газа в подготовительных забоях на пологих пластах шахт Донбасса наблюдается их прямолинейная взаимосвязь, которую можно выразить эмпирическим уравнением следующего вида (рис. 4):
¡8 А = 1,07518g -1,513; г = 0,777±0,050; ц = 16,3 (7)
где А - масса выброшенного угля, т; 8 - объем выделившегося при внезапном выбросе газа, м \
Рис. 1. Выкопировка из плана горных работ пласта Н& Шахта им. газеты «СоцДонбасс» ОАО «Донецкуголь»
Исследование аналогичных взаимосвязей при внезапных выбросах в подготовительных забоях шахт Воркуты, Караганды и Егоршино показало весьма тесную зависимость между параметрами А и 8, несмотря на существенные различия в геологических и горнотехнических условиях (рис. 5).
Если использовать приведенные зависимости (в конкретном случае по Донбассу) к анализу данных таблицы 1 и рисунков 2, 3, то можно с большой вероятностью допустить, что при фиксированных газовыделениях более 500-1000 м3 за цикл проходки имеет
место внезапные выбросы угля и газа, но они не были официально зафиксированы.
Таким образом вышеприведенное позволяет сделать следующие выводы:
1. При проведении подготовительных забоев по газоносным и выбросоопасным шахтопластам наблюдается весьма неравномерное газовыделение, в ряде случаев сопровождающееся внезапными выбросами угля и газа.
2. Статистическая обработка характеристик внезапных выбросов показывает достаточно тесную взаимосвязь между объемом газовыделения и количеством выброшенного угля на шахтопластах Донбасса, Воркуты, Караганды, Егоршино, что
lOS
lO9
llO
lll
ll2
ll3
свидетельствует об общих закономерностях проявления выбросо-опасности в различных геологических и горно-техничес-ких условиях ведения горных работ.
3. Повышенные газовыделения приурочены к зонам изменения мощности и структуры угольных пластов в особенности вблизи геологических нарушений.
4. По приведенным формулам по объему газовыделения можно с достаточно высокой вероятностью рассчитать объем разрушенного (выброшенного) угля и констатировать наличие или отсутствие внезапного выброса.
----------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Иванов Б.М., Горин В.Н., Индыло С.В. Анализ повышенных газовыделений при проведении подготовительных забоев по выбросоопасным шахтопластам. М. «Неделя горняка - 2003», с. 215-222.
Коротко об авторах -----------------------
Индыло С.В. - шх. Обуховская, Восточный Донбасс.
