Кафедра: Разработка полезных месторождений
Научный руководитель: профессор, доктор технических наук Николин Виктор Игнатьевич
Актуальность работы
Одним из природных факторов, осложняющих разработку угольных пластов, явлются внезапные выбросы угля и газа.
В Донбассе основная часть рабочих пластов отнесена к склонным к внезапным выбросам угля и газа. Газодинамические явления не только значительно повышают опасность ведения работ, но и осложняют добычу угля, вызывая перебои в работе.
Исследования ученых в данной области направлены на изучение природы и механизма газодинамических явлений для более достоверного их прогнозирования и предотвращения. На сегодняшний день существует большое количество мнений, гипотез, теорий, касающихся газодинамических явлений(ГДЯ) и внезапных выбросов угля и газа как одних из видов ГДЯ. Не смотря на огромное количество информации по данному вопросу, проблема считается исследованной не в полной мере, исследования постоянно проводятся, детали совершенствуются. Причиной этого может быть колоссальная разнообразность горногеологических условий разработки месторождения, многовариантность явлений. Факт в том, что продолжают гибнуть люди... Поэтому необходимо проводить дополнительные исследования, анализ информации для более скорого решения данной проблемы.
Цель исследования
На сегодняшний день шахта "Краснолиманская" является одной из передовых шахт Украины. Шахта является сверхкатегорийной, опасной по взрыву газа и пыли, опасной по внезапным выбросам угля и газа. Она разрабатывает несколько угольных пластов, один из которых является опасным по внезапным выбросам угля и газа - пласт k5. За период разработки этого пласта произошло несколько газодинамических явлений, большинство из которых классифицировано как внезапный выброс угля и газа. Каждое газодинамическое явление происходило при определенных, отличающихся условиях при влиянии различных специфических факторов.
Целью работы является изучение каждого газодинамического явления, произошедшего на данной шахте, для выявления возможных закономерностей и специфики их происхождения, а также принятия необходимых мер для предотвращения ГДЯ.
Содержание работы
В работе предусматривается рассмотрение природы выбросоопасности и механизма протекания выброса угля и газа. Определение понятия внезапного выброса в "Охране труда" 1986 года звучит так: выброс породы и газа - явление скачкообразного перехода упругой энергии предельного напряженного массива и сжатого газа вокруг горной выработки, а также силы тяжести в работу сдвижения, разрушения горных пород, десорбции, фильтрации и расширения газа, энергию линейного и волнового движения горных пород, газа вследствие нарушения неустойчивого равновесия продуктивной толщи (пласта) внешними (удар инструментом, бурение, нагнетание воды, взрыв и т.д.) или внутренними (сдвижение, колебания толщи горных пород, гравитация, пластовое давление, упругость горных пород) силами, обусловленными геологической историей месторождения (природа) и ведением горных работ.
В соответствии с современными понятиями о выбросе угля и газа, выброс представляет собой быстропротекающее разрушение призабойной части пласта, происходящее при перераспределении напряжений, направленное от забоя в глубину массива, сопровождающееся более мелким чем обычно дроблением угля (вплоть до "бешенной муки"), повышенным по сравнению с обычным газовыделением, отбросом разрушенного угля от забоя (иногда на сотни метров) и образованием в угольном пласте полостей (нередко причудливых форм). Выбросы могут происходить при выемке угля любым из известных способов: добычным или проходческим комбайном, стругами, обушком, отбойным молотком, струями воды и даже при продувке шпуров сжатым воздухом. На современном этапе изучения проблем безопасной разработки выбросоопасных пластов ДонНТУ, в частности, Николиным В.И. предложена следующая формулировка механизма выброса угля (породы) и газа. - При выемке угля (пород) происходит перераспределение напряжений, при котором возникают деформации растяжения, направленные в сторону выемки и являющиеся по своей физической сущности деформациями растяжения. Если деформации растяжения превосходят предельные, происходит отрыв пластины, сопровождающийся перераспределением напряжений и приводящий к возникновению новых деформаций растяжения. Выброс прекращается в случае, если при отрыве очередной пластины деформации растяжения окажутся меньше предельных, или если разрушенной выбросом массы окажется так много, что последняя сыграет роль своеобразной перемычки, препятсвующей дальнейшему увеличению объема призабойной части пласта, без которого разрушение невозможно.
Далее рассматривается физическая модель выбросоопасного угольного пласта, которую можно представить в виде гетерогенной среды с абсолютно жесткими рассеяными включениями (порами-ячейками размером менее 10^(-7)м, внутрення поверхность которых покрыта молекулами воды, а метан находится внутри полости.
Выбираются способы прогноза выбросоопасности пласта, к которым относятся:
Также необходимо принятие мер по снижению выбросоопасности пласта. Существуют региональные и локальные способы снижения выбросоопасности. К региональным способам относятся:
В работе детально описываются горногеологические условия залегания пласта, а также произошедшие газодинамические явления. Приводятся заключения комиссий по расследованию ГДЯ.
Заключение
При выполнении работы планируется выявить особенности газодинамических явлений в условиях шахты "Краснолиманская", причины их возникновения, а также установить возможные закономерности.
Некоторые литературные источники, касающиеся разработки выбросоопасных пластов находятся в электронной библиотеке.
1. В.И. Николин, М.П. Васильчук "Прогнозирование и устранение выбросоопасности при разработке угольных месторождений, Москва, 1997.
2. К.З. Ушаков "Охрана труда", М."Недра", 1986г.
3. В.И. Барановский "Влияние природных факторов на выбор способов разработки угольных пластов на глубоких горизонтах", Госгортехиздат, Москва, 1963
4.Николин В.И., Мордасов В.И., Подкопаев С.В. "Закономерности развития деформаций генетического возврата - научная основа снижения травматизма", Донецк, 2001.