Файл: Проходка шахтных стволов в условиях выбросоопасных пластов..pdf

сти

призабойной области

массива.

Величина

напряжений

любой

из

точек

массива

вблизи забоя ствола зависит т а к ж е от

глубины

залегания

от поверхности.

С увеличением глубины залегания об­

ласть пониженных

до безопасных

пределов

напряжений

впереди

увеличением

глубины необходимо уменьшение

величины

заходки

до 1—1,5

м.

4.

В

результате экспериментальных

работ

д о к а з а н а

неравно­

мерность

распределения напряжений (деформаций)

призабойной

зоны массива не только относительно осей симметрии

плоскости

забоя

ствола,

но и элементов залегания пласта. Н а крутых пластах

величина

напряжений в пласте в направлении вкрест

простирания

больше, чем в направлении по простиранию.

Практическое значение для разгрузки

призабойной

части пла­

5. Н а и б о л ь ш а я

вероятность

развития выброса

по газовому

фактору — на этапе

обнажения

пласта. Причем при

слабой тре­

мере

подхода забоя ствола к пласту. Н а

этапе пересечения

мощ ­

ных

или крутых

пластов

наиболее опасной

является область,

при­

л е г а ю щ а я к углу

забоя

ствола; импульсом

к развитию внезапного

выброса может явиться высыпание угля .

сечение на

период пересечения пласта нецелесообразен.

Г л а в а

I I I

ЭФФЕКТИВНОСТЬ СПОСОБОВ БОРЬБЫ

С ВНЕЗАПНЫМИ ВЫБРОСАМИ

§ 1. Оценка способов борьбы с выбросами

Опыт вскрытия выбросоопасных

пластов квершлагами не мо­

жет быть

механически перенесен в условия вскрытия пластов

вертикальными стволами

. Это в равной степени

относится к а к к

общим мероприятиям

по

обеспечению безопасных условий

труда,

т а к и к специальным

способам предотвращения

внезапных

выбро­

дилось сочетание

таких

способов,

которые

не противоречат друг

другу.

Анализ

выполняли

методом

последовательного

исключения.

Д л я этого

вначале

устанавливали

перечень

способов,

принципиаль-

63

тикальными стволами. З а т е м

из

перечня принципиально

возмож ­

ных способов

исключались

малоэффективные и технологически

сложные на

основе непосредственных

экспериментов

в

забоях

вертикальных

стволов и на

базе

ранее

полученных

результатов

стволов. И, наконец,

выявлялись наиболее целесообразные элемен­

тарные способы и их

комбинации.

Практика ведения горных работ и результаты

исследований

дали значительное число локальных способов борьбы

с внезапны­

П р е ж д е всего

следует иметь

в виду,

что процесс

вскрытия

пласта состоит из

двух этапов:

обнажение

пласта, перед

которым

сечения пласта, когда способы борьбы

с выбросами

осуществ­

ляются только по углю. При вскрытии

пластов малой

мощности

непригодны

д л я

этапа пересечения

мощного

пласта

(дегазация

с к в а ж и н а м и

малого

диаметра,

штанговая крепь); третьи

вообще

трудно

применимы

в

условиях

нисходящих

забоев,

какими яв­

ляются

вертикальные

стволы

(полости гидровымыва,

передовые

щели канатных

или

цепных пил) .

Четвертые,

такие,

как

пассив­

бы с внезапными

выбросами:

дегазация

с к в а ж и н а м и малого диа­

метра, дегазация

и разгрузка

с к в а ж и н

а м и большого диаметра,

ная и передовая крепь по

с к в а ж и н а м , штанговая крепь, активный

предохранительный щит (в

варианте выбуривания ствола по всему

сечению), тампонирование

(упрочнение

с м о л а м и ) ,

камуфлетно -

сотрясательное взрывание

и торпедирование,

з а м о р а ж и в а н и е ,

ги­

д р о о т ж и м угля.

Большинство из перечисленных способов борьбы с выбросами

применимы как для обнажения угольного

пласта,

т а к и

д л я

его

пересечения,

и лишь два способа — дегазация

с к в а ж и н а м и

малого

диаметра и

гидроотжим — могут применяться

только на этапе

об­

При бурении одной из с к в а ж и н для каркасной крепи

произошел

мпкровыброс

мелкого угля

и

газа,

в результате

чего

давление

газа

в

контрольной

с к в а ж и н е

мгновенно

снизилось

с

32

д о

17,5

кгс/см 2

м

затем

в о з р о с л о

до 31 кгс/см2 . В момент буре­

ния

скважин,

расположенных

вблизи

контрольных

ш п у р о в т

ю го Ja чо so so io so so wo no no iso

давление

газа

снизилось

с

37

Время, V

до 25

кгс/см 2

за

10

ч

и з а т е м

стабилизировалось

до

момента

Рис.

30.

График

замера давления

газа

вскрытия.

при

вскрытии

пласта

Тройного

шахты

Таким

образом,

д а ж е

на­

«Капитальная»

и

одновременном

буре­

нии скважин

под

каркасную крепь:

личие

нескольких

с к в а ж и н

/ — / — спад

давления

газа, связанный

с

мик­

диаметром

52

мм

привело

к

ровыбросом

» соседнюю

скважину;

II—II

—

спад

давления

газа,

связанный с бурением

снижению

давления

газа

на

соседних

скважин

32,5%

от

первоначального.

П р а к т и к а вскрытия выбросоопасных пластов

с

применением

естественной

дегазации показала,

что естественное

газовыделение

ков

на

снижение

давления

газа

д о

безопасных

пределов.

Д л я

1.0

ускорения

сроков

д е г а з а ц и и

в некоторых

случаях

приме­

z

няют

вакуумирование

сква ­

J

*

жин,

а т а к ж е прогрев

уголь ­

?

ного

пласта.

«3

Эффективность

д е г а з а ­

Б

ции

пласта перед

его

вскры­

*0,Ч

тием

можно

подтвердить на

6

примерах

вскрытий

в

Куз ­

бассе,

Д о н б а с с е

и

Ворку-

тинском

месторождении.

Время,еут

На рис. 31 показан гра­

фик газовыделения из сква­

Рис. 31. График газовыделеиия из

скважин

жин

с применением

ваку ­

при

вскрытии

пласта

I I I Внутреннего

на

ума

при

вскрытии

квер­

шахте

«Коксовая»:

шлагом

пласта

I I I

Внут­

2.

3 — газовыделение

из

контрольных

скважин

р е н н е г о '

на

шахте

«Коксо­

№

1,

2.

3

вая». Мощность пласта в

месте вскрытия 4,5 м, угол

падения

39°. Д л я

откачивания

газа

применяли

передвижную

вакуумную установку

с

насосом

Р М К - 2 .

Дебит

отдельных

скважин

в

начале

дегазации

составлял

0,6—

0,8 м3 /ч

в

конце

дегазации 0,1

м3 /ч.

При

вскрытии

пласта

I V

Внутреннего

на этой

ж е

шахте

было

замерено газовыделение

при

естественном

истечении

и

при

ваку-

ѵмировании. З а м е р ы

показали,

что если при естественном истече­

нии

газа среднее газовыделение

из с к в а ж и н

составляет 0,12 м3 /ч,

то

при вакуумировании

оно достигает

1,21

м3 /ч, т. е. возрастает

в 10 раз.

Высокая эффективность способа дегазации с применением ва­

куума

подтверждается

т а к ж е

практикой

его использования на

ряде

шахт Д о н б а с с а

[50, 16]. Так, на

шахте

«Мария - Глубокая»

вакуумом в

1962—1964

гг. производили

около

20 раз. При вскры­

тии пласта

U давление

газа

было снижено

с

25 до 10

кгс/см2 , в

2 раза

быстрее,

чем при помощи дегазации с естественным

исте­

чением

газа

(за 9—10

сут вместо 15—20

сут) . Н а

шахте

«Тома-

ш е в с к а я - Ю ж н а я »

при

проходке вентиляционного

ствола

метано-

выделение после

дегазации

под вакуумом

сократилось

более чем

в 5 раз.

Д е г а з а ц и я и разгрузка

с к в а ж и н а м и

б о л ь ш о г о

д и

а м е т -

р а я в л я ю т с я

одним

из наиболее

эффективных

способов

предотвращения

внезапных

выбросов

угля

и

газа . Пр и

бурении

с к в а ж и н происходит значительное снижение

напряжений

в

масси­

газовыделение из угольного массива по длине

одиночной

с к в а ж и н ы

уменьшается от забоя в глубь массива до

минимального

значе ­

ния на расстоянии 2,5—5 м, затем увеличивается, достигая

наи­

больших значений на расстоянии 6—7 м. При бурении

последую­

щих с к в а ж и н активная зона газоотдачи

отодвигается в

глубь

мас ­

сива на расстояние до 8—9 м.

В практике вскрытия и пересечения

угольных пластов

имеется

ных прослойками глинистого сланца мощностью

0,2—0,7 м. Д а в ­

ление газа в месте вскрытия составляло

23 кгс/см2 . Б ы л о

пробу­

рено 6 скважин, в результате давление газа было снижено

практи­

чески до нуля.

В Кузбассе при пересечении

пласта

I V Внутреннего

ю ж н ы м

и северным квершлагами на шахте «Коксовая» с успехом

приме­

няли скважины диаметром 300 мм, причем вскрытие пласта

произ­

водили под защитой дегазационных скважин с

вакуумированием,

а с к в а ж и н ы

диаметром 300 мм

бурили

после

входа к в е р ш л а г а

в угольный

пласт.