Файл: Медведев, И. И. Газовыделения на калийных рудниках.pdf

Наблюдения ПермНИУИ показали, что ведение буровзрывных работ в соответствии с паспортом не исключает случаев выбро­ сов, хотя и уменьшает их интенсивность. Изменение паспорта бу­ ровзрывных работ и опытная отработка камер 15 блока 45 с но­ выми параметрами не дали положительных результатов.

Таким образом, первоначальные попытки борьбы с внезапными выбросами карналлита и газа были неудачными. Проводимые ме­ роприятия были направлены на устранение или уменьшение ка­ кой-либо одной причины или последствия выброса (уменьшение давления газа, уменьшение или исключение сейсмического дейст­ вия взрыва и т. д.). Наиболее серьезные исследования в борьбе с внезапными выбросами горных пород и газов проведены в послед­ нее десятилетие. Состояние данной проблемы в горной науке в настоящее время позволяет решить ее и для условий калийных рудников. Очевидно, что мероприятия по управлению выбросами могут быть успешными лишь в том случае, если будут учитывать­ ся совместно все основные причины выброса.

§ 2. Зарубежный опыт борьбы с выбросами

Наибольший интерес представляют работы, проведенные в ГДР, где в течение более 70 лет происходят выбросы на калийных рудниках и ведутся обширные исследования в этой области.

Для уменьшения вредных последствий выбросов и безопасно­ сти трудящихся калийных рудников в ГДР разработана система защиты, представляющая собой комплекс организационно-техни­ ческих мероприятий [30, 31]. Основное содержание системы защи­ ты показано на схеме, приведенной на рис. 32.

ситуаций разработаны организационно-технические меры защиты. В качестве примера приводится защитная инструкция для ситуа­ ции № 9.

12)Запретить бурильщикам стоять во время бурения шпуров за бурильной машиной (рабочее место— сбоку машины).

18)Использовать при разведочном бурении затворы для скважин, которые при попадании скважины в суфляр автоматически закрывают ее устье.

19)Держать наготове самоспасатели регенерирующего типа для выхода.

104

Рис. 32. Проект защиты от последствии выбросов [31]

Рис. 33. Практически возможные опасные ситуации [31]:

Применение на практике данной системы защиты показало, что если строго соблюдать разработанные мероприятия, можно избежать очень тяжелых последствий от выбросов породы и угле­ кислого газа. Однако при выбросах не исключается опасность на­ рушения кровли очистного забоя, засыпка выработок пустой по­ родой и их загазирование. Поэтому были разработаны дополни­ тельные мероприятия по предотвращению отрицательных воздей­ ствий выбросов или распространению их. В целом законченная система защиты включает 42 организационно-технических меро­ приятия. В ней предусматривается проведение защитных профи­ лактических мероприятий, а затем производится планомерный управляемый выброс.

Предварительные мероприятия включают в себя, в частности, выделение участков шахтного поля, опасных по скоплениям угле­ кислого газа, методами локального прогноза. Локализация этих участков происходит в две стадии. На первой стадии выделяются крупные участки по данным геологической разведки. На второй стадии выясняют, какой газ содержится в данном участке — сво­ бодный или связанный. Скопления свободного газа в крупных трещинах или полостях являются причинами суфлярных выделе­ ний углекислого газа и не прогнозируются. Связанный газ (микропор и внутрикристаллический) является одной из причин выбро­ сов, поэтому участки породы, пропитанные связанным газом, выбросоопасны. Выделение этих участков, т. е. прогнозирование выбросов может осуществляться тремя методами [40].

Защита всех технических средств производства в шахте осуще­ ствляется перед выбросом (перед взрыванием). После этого про­ воцируется местный выброс. Планомерный управляемый, искус­ ственно вызываемый выброс позволяет не только избежать тяжелых последствий выброса и увеличения вследствие этого се­ бестоимости полезного ископаемого, но и использовать энергию выброса для отбойки полезного ископаемого и снизить себестои­ мость его, поскольку соли, получаемые при выбросе, как правило, высокого качества.

Итак, для того чтобы осуществить планомерный, управляемый выброс, необходимо:

1)однозначное предсказание выброса, точное определение местоположения выбросоопасиой зоны;

2)применение вышеописанной комплексной системы защиты, которая позволяет подготовиться к выбросу так, чтобы не было ущерба.

Участок шахтного поля, предназначенный для разработки, подразделяется на зоны, не содержащие С 02 (вторичные зоны), и зоны насыщенные С02 (первичные зоны). При пересечении гра­ ниц первичной зоны выработками определяют границы газоносных зон с помощью герметизатора (по давлению газа) или киистерзонда. Граница опасной зоны устанавливается по точкам, в кото­ рых зафиксировано определенное давление газа в шпуре (повы-

106

шейная газоносность). При ведении горных работ в пределах пер­ вичной зоны требуется увеличенная защита, например защитная прокладка кабеля или установка скреперной лебедки позади пре­ дохранительного целика. В пределах вторичной зоны необходим минимум защитных мероприятий.

В обычном случае на шахтах Верры применяется камерная система с возможно большей шириной камер. При достижении границ первичной зоны на тех участках, где предполагаются осо­ бенно тяжелые выбросы, ширину камер уменьшают для того, чтобы при образовании полости выброса можно было гарантиро­ вать достаточную устойчивость кровли. Полости искусственных выбросов при таком ведении работ представляют собой основное выработанное пространство. При этом образуются нерегулярно расположенные целики.

Первые опыты по провоцированию выбросов были проведены в январе 1962 г. на шахте «Менценграбен» [40]. Выбранный для опытов участок шахтного поля имел высокую склонность к выбро­ сам и состоял из соли высокого качества.

Ситуация на участке перед провоцированием выбросов показа­ на на рис. 34. По этому участку между карналлитом и сильвини­ том проходила фациальная граница, на которой при ведении гор­

тельно слабые выбросы. В голубом сильвините, который нередко вклинивается в пласт карналлита, часто происходили сильные вы­ бросы. В красном обломочном сильвините выбросы были менее частыми, но очень сильными. При выбросах сильвинита получали обычно высококачественную соль. Выбросы обломочной каменной соли были нежелательны из-за пустой соли выброса.

107

Первый выброс был спровоцирован 14 января 1962 г. Он дал 8600 т высококачественной соли, не принеся каких-либо разруше­ ний. Даже лампы накаливания, находящиеся вблизи, продолжали гореть. Выделилось очень много газа. Далее, на том же участке до апреля 1963 г. было спровоцировано всего 11 выбросов соли и

как обычно, взрывание, в результате которого произошел внезап­ ный выброс соли и углекислого газа. Газ заполнил большую часть участка и два шахтных ствола глубиной по 520 м. Население, живущее вблизи шахты, по тревоге было выведено в безопасное место. Углекислый газ отсасывался из шахты главным вентилято­ ром, включенным на максимальную мощность в течение всей ночи. Подъемное отделение ствола шахты, из которого произошел вы­ брос С02, из-за больших разрушений не могло эксплуатироваться в течение 19 сут. Несмотря на большое количество полученных при выбросе солей относительно высокого качества, экономичес­ кий ущерб не был возмещен.

Другой результат показал управляемый выброс от 23 апреля 1963 г. Во время утренней смены сменный мастер при обычных исследованиях буровой муки с помощью книстерзонда установил повышенную опасность выброса. После подъема людей из шахты

108