🗊Презентация Внезапные выбросы угля, пород и газа; сущность явления, механизм процесса и причины возникновения, предвестники. Лекция 13

ЛЕКЦИЯ № 13 План лекции 1. Внезапные выбросы угля, пород и газа; сущность явления, основные признаки, механизм процесса и причины возникновения, предвестники. Примеры. 2. Классификация мер безопасного ведения горных работ на выбросоопасных пластах. 3. Региональные и локальные мероприятия, направленные на предотвращение внезапных выбросов угля, породы и газа. 4. Способы предотвращения внезапных выбросов угля и газа при вскрытии угольных пластов.

РАЗРАБОТКА ПЛАСТОВ, ОПАСНЫХ ПО ВНЕЗАПНЫМ ВЫБРОСАМ УГЛЯ И ГАЗА Внезапный выброс – самопроизвольный выброс газа, твердого полезного ископаемого (уголь, соль) или вмещающей породы в горные выработки из забоя или призабойной зоны массива. Продолжительность внезапного выброса – до нескольких секунд. Внезапные выбросы происходят часто через несколько минут после прекращения работ в забое горной выработки (при БВР – запаздывание после взрыва – несколько секунд, реже несколько минут) Основные признаки (отличия от других газодинамических явлений): - отброс угля от забоя на расстояние, превышающее протяженность возможного размещения угля под углом естественного откоса; - повышенное газовыделение в выработку по сравнению с обычным; - образование в угольном массиве характерной полости.

Самый мощный в мире внезапный выброс – 14 тыс.т выброшенной массы угля и ~ 600 тыс.м3 метана – в 1968 г. В Донбассе на шх. им. Ю.А.Гагарина при вскрытии квершлагом крутого пласта «Мазурка» m = = 1,3 м, Н = 750 м. Квершлаг засыпало углем на протяжении 650 м. Толщина слоя весьма тонкой угольной пыли (бешенной муки) достигало 49 ÷ 50 см. Внезапные выбросы угля и метана распрост­ранены в Донбассе, Кузбассе, Печорском, Карагандинском бассей­нах. Внезапные выбросы калийной соли и газа происходят на шахтах Старобинского месторождения. В Польше происходят внезапные выбросы угля и углекислого газа. Эти явления происходят в разных странах и в разных бассей­нах, начиная с разных глубин. В России они происходят с глуби­ны 300 ÷ 400 м.

ПРИМЕРЫ ВНЕЗАПНЫХ ВЫБРОСОВ УГЛЯ И ГАЗА

Способы предотвращения внезапных выбросов на незащищенных пластах Региональные – обеспечивают предотвращение выбросов на значительных участках угольного пласта в результате обработки угольного массива впереди очистных и подготовительных забоев. К ним относятся:- дегазация угольных пластов; - увлажнение угольных пластов - в Инструкции….. в эту группу отнесена так же опережающая отработка защитных пластов). Локальные – обеспечивают местную защиту от выбросов: - гидрорыхление, - низконапорное ув­лажнение, - гидроотжим краевой зоны, - гидровымывание опережающих по­лостей, - образование разгрузочных пазов и щелей, - бурение опережающих скважин, - торпедирование призабойной части уголь­ного пласта.

Региональные способы

Локальные способы Гидрорыхление Применяется в странах: СНГ, Чехословакии, Болгарии, Австралии, Нидерландах. В России является основным локальным мероприятием. Применяется в очистных и подготовительных выработках на пластах тонких и средней мощности. lскв = 6 – 11 м, диметр = 45 мм, глубина герметизации lг = 4 – 8 м, величина неснижаемого опережения lн.о = 2 – 3 м. В результате нагнетания воды происходит дополнительное трещинообразование в угольном массиве, способствующее его разгрузке и частичной дегазации. Давление воды 0,75 – 2 . Удельный расход воды ≥ 20 л/т с темпом нагнетания 3 л/мин.

Низконапорное увлажнение угольного пласта Применяется в странах: СНГ, Чехословакии, Болгарии, Австралии, Нидерландах. Увлажнение через длинные скважины впереди подготовительных и очистных работ. Увлажнение пласта должно производиться при давлении нагнетания Рн > давления газа Рг , но не допускающего гидроразрыв или гидрорасчленение пласта Чтобы обеспечить надежное увлажнение пласта для предотвращения выбросов влажность угля после нагнетания должна составлять не менее 6%. При плохой смачиваемости угля используют добавки к воде ПАВ – поверхностно-активные вещества. Для уменьшения сопротивления жидкости, создаваемого содержащимся в угле газом, необходимо проводить предварительную дегазацию пласта с последующим использованием для увлажнения дегазационных скважин.

Гидроотжим краевой зоны пласта Применяется при проведении подготовительных выработок только в России. Гидроотжим - ослабление краевой зоны пласта впе­реди очистного или подготовительного забоя для обеспечения наиболее полной газоотдачи и снижения в ней напряжений, чем и достигается предупреждение внезапного выброса. Сущность: высоконапорное (10 – 36 МПа) нагнетание воды в пласт в короткие (4 – 6 м) скважины диаметром 42 – 50 мм при глубине их герметизации 2 – 3 м (рис. ). Темпы нагнетания воды 15 – 30 л/мин., расход воды на 1 цикл подвигания забоя до 2 – 3 м3.

Гидровымывание опережающих по­лостей (гидравлическое вымывание полостей) Применяется при проведении подготовительных выработок в странах: России (Кузбасс), Бельгии, Испании, Венгрии, Японии. Применяется в забоях штреков по углю с f < 0,6. Используются гидромониторы с дистанционным управлением с давлением воды 7 – 11 МПа. Полости в пласте образуются за счет энергии воды и за счет работы газа, выделяющегося из угля. Длина полостей 5 – 10 м до 20 м, начальная высота 0,3 – 0,4 м, ширина на 1,5 – 2 м больше ширины выработки (на пологих пластах) или высоты (на крутых пластах). lн.о = 4,5 – 5 м.

Бурение опережающих скважин (разгрузочных скважин) Применяется в странах: СНГ (редко), Франции, Бельгии, Мексика. Диаметр скважин = 0,2 ÷ 0,3 м (0,08 ÷ 0,25 м у А.А.Борисова), глубина 10 ÷ 25 м. Назначение: частичная дегазация пласта и разгрузка напряженного состояния. Неснижаемое опережение скважин не < 4 ÷ 5 м. Основные параметры локальных способов – глубина разработки призабойной части пласта (l , м) и величина неснижаемого опережения (lн.о, м). l = lн.о + b∙n lн.о = km∙

Контрольные вопросы 1. Что такое внезапный выброс, механизм его возникновения, признаки и основные предвестники? 2. Охарактеризуйте классификацию мер безопасного ведения работ на выбросоопасных пластах. 3. Назовите максимальные расстояния между пластами, когда отработка защитного пласта оказывает эффективное влияние на предотвращение внезапных выбросов. 4. Перечислите региональные и локальные мероприятия по предотвращению внезапных выбросов. 5. Охарактеризуйте локальные способы по предотвращению внезапных выбросов: сущность, условия применения, назначение, величина неснижаемого опережения, достоинства и недостатки. 6. Перечислите и охарактеризуйте основные мероприятия по предотвращению внезапных выбросов при вскрытии угольных пластов.