Способ контроля и предотвращения внезапных выбросов угля и газа при проведении выработок по угольным пластам Советский патент 1993 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к области.охраны труда, и мож.ет быть использовано при проведении подготовительных выработок по. выбросоопасным пластам для предотвращения внезапных выбросов угля и газа.

Известен способ разгрузки массива гор|ных пород от напряжений. По известному способу бурят шпуры в массиве горных пород и образуют разгрузочные щели в каждом из пробуренных шпуров путем приложения распределенной по глубине нагрузки. Недостатком известного способа является то. что он не предусматривает контроля за газовыделением в процессе бурения шпуров, не технологичен в проведении и требует для его осуществления значительных материальных затрат и времени;

Наиболее близким техническим решением является способ контроля и предотвращения внезапных выбросов угля и газа при проведении выработок по угольным

VI

пластам. Известный способ включает бурение шпуров, определение начальной скорости газовыделения, критического значения скорости газовыделения, выхода бурового штыба, установление показателя выбросоо- пасности и критического значения показателя выбросоопасности, контроль выбросооласнрсти сравнением полученных значений показателя выбросоопасности с

критическим.

Недостатком известного способа является то, что он малоэффективен по предотвращению внезапных выбросов, т.к. не предусматривает контроля выбргеоопасно- сти в процессе бурения шпуров.

Целью изобретения является повышение эффективности предотвращения внезапных выбросов путем ведения контроля выбросоопасности в процессе бурения щпу

ров.

Указанная цель достигается тем, что в способе, включающем бурение шпуров, определение начальной скорости газовыделения, критического значения скорости газовыделения, выхода бурового штыба, ус- 25 тановление показателя выбросоопасности и критического значения показателя выбросоопасности, контроль выбросоопасности сравнением полученных значений показателя выбросоопасности с. критическим, бу- 30 рение шпуров производят по потенциально выбросоопасной угольной пачке пласта и вначале бурят по этой пачке два шпура, рав- ноудале.нных от кровли и почвы пласта, определяют выбросоопасность пласта по этим 35 шпурам и интервал глубины, на котором получено максимальное значение скорости газовыделёния и при значении показателя выброс ро.пасности выше критического в створе с ранее пробуренными шпурами на 40 : равном Расстоянии от них бурят центральный шпур, затем на ту же глубину бурят два дополнительных шпура на равном расстоя- нии между центральным и крайними шпура- ми и в каждом из них в процессе бурения 45 измеряют начальную скорость газовыделе- ния в интервале, где получено ее максимальное значение для первых двух шпуров, : и при значении газовыделения выше допу- стимогр хотя бы в одном; из шпуров бурят 50 ; сл:едующую: серию промежуточных шпуров в середине между пробуренными шпурами в данном ряду, причем при газовыделении в то.же интервале глубины шпура, не превы,-55

шающем критического значения, а следую щие ряды шпуров бурят без измерения газовыделения, причем бурение шпуров заканчивают, если расстояние между шпурами в каждом ряду, начиная со второго, нё1. превышает величины удвоенного радиуса

,-

5

10

15

20

25303540 45 50 .

55

эффективного влияния по наслоению, равной полученному расстоянию между шпурами в первом ряду, а расстояния от критических рядов до кровли и почвы пласта и между соседними рядами не превышают соответственно радиуса эффективного влияния шпура вкрест наслоения, составляющего половину его величины по наслоению, и удвоенного радиуса эффективного влияния вкрест наслоения.

В соответствии известной с инструкцией по безопасному ведению горных работ на пластах производят в забое подготовительной выработки прогноз выбросоопасности по начальной скорости газовыделения и выходу бурового штыба из контрольных шпуров. Однако дополнительно к требованиям известной инструкции необходимо выполнить следующее.

Контрольные шпуры 1 должны быть одинаково удалены от почвы и кровли потенциально выбрососпасной угольной пачки шпуры бурятся равноудаленными от почвы и кровли выбросоопасной пачки с тем, чтобы было одинаковым разрушающее воздействие первого ряда шпуров на верхнюю и нижнюю часть пачки, поскольку шпуры одновременно ИСПОЛЬЗУЮТСЯ и для оиенки выбросоопасности, и для разгрузки угольной пачки От горного и газового давления.

Если уже при бурении первого контрольного шпура будет установлена выбросоопасность призабойной зоны пласта, необходимо пробурить второй контрольный шпур и определить для него поинтерваль- ные значения начальной скорости газовыделения. Если хотя бы по одному из контрольных шпуров будет получено опасное значение показателя выбросоопасности, тр производится приведение призабойной части массива в невыбросоо- пасное состояние по следующей технологии.

Бурится центральный шпур между шпурами для прогноза, равноудаленный от первых двух, на ту же глубину, т.е. 5,5 м. На тонких и средней мощности и 6,5 м на мощных пластах. После этого на такую же глубину забуриваются два шпура между центральным шпуром и крайними шпурами и в каждом из них в процессе бурения замеряется начальная скорость газовыделения дн в интервале, где получилось максимальное для прогнозных шпуров значение данного параметра. При получении хотя бы по одному из двух последних шпуров значения 9н дн.кр. 4 л/ мин- м бурится следующая серия промежуточных шпуров в середине между пробуренными. При получении в том же интервале их длины хотя бы по одному

из шпуров значения дн дн.кр. бурится еще одна серия промежуточных шпуров и в них замеряются значения дн. в этом интервале. И так до тех пор, пока хотя бы одно значение дн для серии промежуточных шпуров будет превышать дн.кр. Если же ни одно значение дн в серии не превышает дн.кр, то бурение шпуров данного ряда заканчивают. При небольшой мощности потенциально выбросоопасной пачки, когда расстояние от пробуренного ряда шпуров до кровли и по- чйы выбросоопасной пачки не превышает радиуса эффективного влияния шпура вкрест наслоения Рэф.к. выполнение способу заканчивают.:Этот радиус равен половине радиуса эффективного влияния по наслоению Вэф.н (т.е. одной четверти полученного расстояния между соседними шпурами D). При большей мощности пачки между пробуренной серией и кровлей и почвой пласта бурится дополнительно такое чи|сло рядов шпуров, чтобы расстояние между1 рядами не превышало 2РЭф.к. (т.е. D), a расстояние от кровли и от почвы пачки -до ближайшего ряда шпуров было бы не более . РЗФ.К. Число шпуров в дополнительных ряда должно быть таким, чтобы расстояние между ними было бы не более 2РЭф.н. очерёдность, и технология их бурения должны быть такой же, как и в первой серии. Замеров газовыделения при бурении шпуров в дополнительных рядах не производится.

Применение предлагаемого способа наиболее выгодно при небольшой мощности потенциально выбросоопасной пачки, когда не требуется бурения большого числа рядов шпуров.

Пример. Опытно-промышленная проверка заявляемого способа была проведена в Наиболее неблагоприятных условиях на ш. Ягуновская при проходке основного штрека № 702 по потенциально выбросоопасно- му угольному пласту Лутугинскому. Забой штрека на момент эксперимента находился в зоне геологического нарушения типа флексуры.. При этом он вышел за пределы пласта. Чтобы выйти снова на пласт, при- шЛось производить его вскрытие в нарушенной зоне. Вскрытие угольного пласта ниже критической выбросоопасной глубины, и к тому же в зоне геологического нару- шения, является самым опасным

мероприятием с позиции развязывания внезапного выброса. Способ был применен при вскрытии пласта и дальнейшим проведением основного штрека до окончания зо- ны нарушения.

Параметрами способа были следующими:

длина шпуров 5,5 м; диаметр шпуров 42 мм; неснижаемое опережение 1,5 м; мощность пласта 3 м; угол падения 70°.

При первом цикле шпуры бурились через породную пробку, расстояние от забоя до пласта по нормали к пласту составило 2,2 м. Прогноз, произведенный при бурении первых двух шпуров, подтвердил пр едполагаемую выбросоопасность пласта в место вскрытия. Дальнейшее выполнение предла- гаёмого способа производилось по описанной выше технологии.

Ниже приведена таблица, где указаны

для каждого полного цикла выполнения способа, выбросоопасность зоны по результатам прогноза по первым двум шпурам, максимальное значение начальной скорости газовыделения дн.тах, полученное в интервалах этих шпуров, количество шпуров N, которое потребовалось для приведения зоны в неопасное состояние, количество серий (рядов) шпуров п и максимальное значение начальной скорости газовыделения в

последней серии промежуточных шпуров дн.тах в интервале, где было замерено

дн.тах.

В результате текущего прогноза выбро- соопасности, выполненного 14.09.89 г.. и

дальнейших циклов текущего прогноза вы- бросоо.пасности были получены неопасные значения показателя выбросоопасности. Они соответствовали выходу забоя из нарушенной зоны.

Выработка проводилась с применением взрывных работ в режиме сотрясательного взрывания, которые, как известно, являются самой жесткой проверкой эффективности

противовыбросных мероприятий.

Исключение внезапных выбросов при их провокации взрывными работами после применения для противовыбросной обработки призабойного массива предлагаемого способа свидетельствует о его высокой эффективности и возможности практического использования.

Формула изобретения Способ контроля и предотвращения внезапных выбросов угля и газа при проведении выработок по угольным пластам, включающий бурение шпуров, определение начальной скорости газовыделения, критического значения скорости газовыделения, выхода бурового штыба, установление показателя выбросоопасности И..критического значения показателя выбросоопасности, контроль выбросоопасности сравнением полученных значений показателя выбросоопасности с критическим, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности предотвращения внезапных выбросов путем ведения контроля выбросоопасности в процессе бурения шпуров, бурение шпуров производят по потенциально выбросоопасной угольной пачке пласта и вначале бурят по этой пачке два шпура, равноудаленных от кровли и почвы пласта, определяют выбросоопасность пласта по этим шпурам, интервал глубины, на котором получено максимальное значение скорости газовыделения, и при значении показателя выбросоопасности выше критического в створе с ранее пробуренными шпурами на равном расстоянии от них бурят центральный шпур, затем на ту же

глубину бурят два дополнительных шпура на равном расстоянии между центральными крайним шпурами и в каждом из них в процессе бурения измеряют начальную скорость газовыделения в интервале, где получено-ее максимальное значение для первых двух шпуров, и при значении газовыделения выше допустимого хотя бы в одном из шпуров бурят следующую серию промежуточных шпуров в средине между пробурёнными шпурами в данном ряду, причем при газовыделении в том же интервале глубины шпура, не превышающем критического значения, следующие ряды шпуров бурят без измерения газовыдёле- ния, причем бурение шпуров заканчивают, если расстояние между шпурами в каждом ряду, начиная с второго, не превышает величины удвоенного радиуса эффективного влияния по наслоению, равной полученному расстоянию между шпурами в первом ряду, а расстояния от крайних рядов до кровли и почвы пласта и между соседними рядами не превышает соответственно радиуса эффективного влияния шпура вкрест наслоения, составляющего половину его величины по наслоению, и удвоенного радиуса эффективного влияния вкрест наслоения.

Изобретение относится к способам бу- рейия контрольных шпуров по потенциально выбросоопасной пачке угля, равноудаленных от почвы и кровли ее, использовании контрольных шпуров одновременно для противовыбросной обработки массива и контроля ее эффективности, в :- . ... - 2 -: ; контроле эффективности способа непосредственно в процессе бурения шпуров путем измерения начальной скорости газовыделения в интервале, где при бурении первых двух шпуров было установлено максимальное значение. При значении показателя вы- бросоопасности призабойной части массива выше критического в створе с пробуренными шпурами на равном расстоянии от них бурят центральный шпур, затем на ту же глубину бурят два дополнительных ив каждом из них в процессе бурения измеряют начальную скорость газовыделения в интервале глубины, где было получено в первых двух шпурах максимальное ее значение. При газовыделении, не превышающем допустимого значения, и расстояниях между шпурами в ряду, между рядами и от пробуренного ряда шпуров до кровли и почвы упомянутой пачки угля, не превышающих величин, определяемых радиусами эффективного влияния шпура соответственно по наслоению пласта и вкрест наслоения, дальнейшее бурение шпуров прекращают. 1 табл. / ел С VS Ч) ел