Область применения и параметры способа вскрытия выбросоопасных пластов серийно выпускаемыми проходческими комбайнами Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

Г орный информационно-аналитический бюллетень

Л®1

ГОРНЫЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

I© Н.Г. • Никитюк,: 2000 •

УДК 622.25/26:622.807:622.815 Н.Г. Никитюк

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И ПАРАМЕТРЫ СПОСОБА ВСКРЫТИЯ ВЫБРОСООПАСНЫХ ПЛАСТОВ СЕРИЙНО ВЫПУСКАЕМЫМИ ПРОХОДЧЕСКИМИ КОМБАЙНАМИ

Д

ефицит энергетических и материальных ресурсов в утильной отрасли наиболее негативно отразился на состоянии техники безопасности. В создавшихся условиях весьма актуальна разработка технологии, исключающей внезапное выделение из угольного массива значительного объема газа и появление источников его воспламенения. При разработке выбросоопасных пластов особую (опасность представляют взрывные работы, поскольку при их применении возрастают частота и интенсивность выбросов по сравнению с механизированными способами выемки угля почти на порядок. Действующие нормативные документы по безопасности предоставляют возможность отказаться от применения взрывных работ при вскрытии выбросоопасных пластов только при условии использования проходческих комбайнов с дистанционным управлением, осуществляемым с расстояния не менее 100 м. от забоя, т.е. вне зоны его видимости. Однако таких комбайнов нет и работы по их созданию в станах СНГ прекращены в 1991 г. Ввиду отсутствия возможности вывода рабочих на значительное расстояние от забоя во время выемки угля к серийно выпускаемыми проходческими комбайнами предъявляются особые требования -к области применения и параметрам рассматриваемой технологии. В этом случае область применения фактически должна выполнять функции первой линии защиты работающих от воздействия опасных факторов выброса, а последующие линии этой защиты обеспечивают параметры технологии. На основании проведенных аналитических и экспериментальных исследований условий использования энергии и закономерностей её высвобождения при образовании поверхности отторжения в угольном массиве и деформировании породной толщи между вскрывающей выработкой и пластом получены следующие показатели.

Область применения способа:

• пологие и наклонные угольные пласты (пропластки) относящиеся к выбросоопасным и угрожаемым, вне зон геологических нарушений;

• горизонтальные и наклонные поле!; вые выработки с комбайновой техно-

логией проходки.

Горно-геологические условия проявления газодинамической опасности: :| Максимальная дальность отброса угля

:! при выбросах (1,мах) не должна пре!; . вышать допустимое расстояние (1,д„и).

;; ! Коэффициен т энергет ической активно:! ! сти пласта на участке вскрытия (Кфак)

:! ! должен соот ветст воват ь требованию Кфак

Ц: <1.0.

; Наличие разгрузки пласта вскры-

; вающей выработкой при опасных зна-

Ц чениях показателей выбросоопасности.

:! В качестве допустимого расстояния

. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ;1 (1.д,.ц) принимается расположение от; носительно комбайна пульта его дис-

танционного включения и выключения при проходке выработок по выбросоопасным пластам и при пересечении опасных зон, установленных текущим прогнозом выбросоопасности, на, угрожаемых пластах (пропластках). Коэффициент энергетической активности пласта на участке вскрытия (Кфак) определяется путем сравнения уровня высвобождаемой потенциальной энергии упругих деформаций угольного массива при образовании поверхности отторжения на участке вскрытия с уровнем этой энергии на участках рассматриваемого шахтопласта, на которых при проведении выработок буровзрывным способом в режиме сотрясательного взрывания выбросы не наблюдались. Разгрузка пласта вскрывающей выработкой имеет место:

• в условиях боковых пород средней устойчивости и устойчивых - при соблюдении соотно-

шения сп

с у <

(0,5 + т)^ — С /(В\т); в усло^

/Оу

виях неустойчивых боковых пород непосредственной кровли (почвы) пласта - при их мощности со стороны приближающейся к пласту вскрывающей выработки не менее 0,5 м.

Параметры способа:

• безопасная величина породной толщи между забоем выработки и пластом - не менее 0,5 м при соотношении

<[(0,5 + да)4 — С ]/(В1т);

• безопасная величина породной толщи между забоем выработки и пластом при опасных значениях показателей выбросоопасности и при соотношении

°п /°у И(0,5 + т)4 — С1 ]/(В1т) - не менее 1 м;

• скорость проходки выработки при расположении забоя на расстоянии менее 0.5 м от пласта - не более 1 цикла в смену;

• глубина выемки породы за цикл проходки при расположении забоя на расстоянии менее 0.5 м определяется из условий устойчивости боковых пород, но не более 1м;

• минимальное расстояние опережающей разгрузочной щели от пласта - 0,5 м;

• максимальное расстояние опережающей разгрузочной щели Ь1 от пласта - определяется из соотношения

Московский государственный горный университет

оп /оу < [(L1 + m)4 - L\ J/(252mL\);

• опережение разгрузочной щели по ходу выработки -не более 1 м;

• выход опережающей разгрузочной щели за контур выработки - не более 0,6 м;

• скорость внедрения исполнительного органа комбайна в угольный массив:

- вне повышенного горного давления, а также при давлении газа (р) в пласте р > 0,4 МПа - не более 0,15 м/мин.;

- при давлении газа в пласте менее 0.4 МПа - не более 0.5 м/мин.;

• расстояние от комбайна до его пульта дистанционного включения и выключения не менее 30 м.

Оценка эффективности способа:

• безопасный уровень давления газа в пласте - менее 0.4 Мпа;

• количество скважин дня прогноза выбросоопасности и замеров лишения газа в пласте - не менее 2;

• расстояние от места входа замерных скважин в пласт до проектного контура выработки при внедрении её в угольный массив - не менее 4 м.

Скважины для замеров давления газов в пласте располагается с противоположных сторон контура вскрывающей выработки в месте её пересечения с пластом. В качестве давления газа в пласте принимается замеренный в скважинах установившейся максимальный уровень этого давления, остающийся постоянным в течении суток.

При определении области применения и параметров способа введены следующие условные обозначения:

L1 - максимальное расстояние опережающей разгрузочной щели от пласта, м;

т - мощность вскрываемого пласта, м; сп - приведенная прочность породы н пределах безопасной породной толщи между забоем выработки и пластом, МПа; су - приведенная прочность угля в пласте, МПа;

Сь В1 - постоянные коэффициенты, соответственно равны 0,1 м4 и 0,3 м3. Приведенные прочности породы и угля определяются из соотношений:

11 ^ к 1

- h^~

1 1 mi

- =h

i =1

где h - мощность породной толщи между выработкой и пластом, м; п - количество слоев породы в толще между забоем вскрывающей выработки и пластом; к1 - количество угольных пропластков в пласте; ^,Ст - соответственно мощность и прочность 1-го слоя породы в толще между забоем выработки и пластом, м и МПа; т1,су, -соответственно мощность н прочность 1-го пропластка угля, м и МПа.

Расчет максимально возможной дальности отброса угля при выбросах и коэффициент геоэнергетической активности пласта на участке вскрытия производится на. ПЭВМ по специальной программе на основании исходных данных, включающих структурные, прочностные, деформационные, газодинамические характеристики и элементы залегания вскрываемого пласта и вмещающих боковых пород. При определении области применения и параметров способа необходимые горно-геологические характеристики пласта н боковых пород устанавливаются геологической службой согласно прогнозному геологическому разрезу по вскрывающей выработке.

Промышленная проверка и внедрение технологии проведены при вскрытии пластов, склонных к выбросам угля и газа, на шахтах «Чайкнно», «Комсомолец Донбасса», № 9 «Капитальная», «Коммунист», им. Бажанова н др.

ш

Никитюк Н.Г. — ГХК «Макеевуголь», Украина.