В настоящее время выбросоопасность участка шахтопласта в месте его вскрытия определяется по трем показателям [1] : начальной скорости газовыделения (g, л/мин), йодному показателю ( D J, мг/г) и коэффициенту крепости угля (f , усл.ед.), выполнение которого построено на решающем значении начальной скорости газовыделения. Если g ³ 2 л/мин, делается прогноз "опасно" и два других показателя не определяются [1]. Недостатки нормативного способа по существу, а также природные и технологические причины невысокой достоверности абсолютных значений g, используемых при выполнении данного способа прогноза выбросоопасности, анализировались в работах [3, 4], где рассмотрена достоверность как нормативного способа в целом, так и двух показателей: D J и f . Результаты горно-экспериментальных работ, выполненных на 17 шахтах ЦРД перед 35 вскрытиями, во время которых были получены шесть значений g (превосходящих 2 л/мин), изменяющихся в диапазоне от 2,7 до 26,1 , подтвердили недостаточную обоснованность использования абсолютных значений скорости газовыделения для прогноза выбросоопасности участка вскрываемого шахтопласта. Поэтому возникла необходимость проведения исследования с целью получения нового критерия для определения степени выбросоопасности участка шахтопласта.

В течение последних десяти лет ДонГТУ (ДПИ), по отдельным вопросам совместно с МакНИИ, выполнял исследования, направленные на совершенствование способов оценки выбросоопасности призабойной части пласта, в научной основе которых содержится представление о том, что не абсолютные значения начальной скорости газовыделения, а её динамика может быть объективной и надежной основой оценки выбросоопасности. Эти исследования позволили предложить временной критерий К_в, основанный на динамике скорости газовыделения, который представляет собой отношение начальной скорости газовыделения g_н, измеренной в соответствии с "Инструкцией..." [1], к скорости газовыделения g_t, измеренной через 3 мин: К_в = g_н / g_t .

Результаты шахтных экспериментов, выполненных в 1986–1989 гг., доказали, а выполненных в 1990-1991гг. – подтвердили, во-первых, правильность представлений и необходимость определения К_в за интервалом падения l_п, т.е. в интервалах l_п+1 или l_п+2 и т.д. Во-вторых, ни в одном случае (выемочном цикле) выбросы не происходили при К_в £ 3,5 , измеренном за интервалом падения. Его значение, равное 3,5, пока условно назовём критическим. Только в двух случаях (при общем числе измерений в пределах 450–480) удалось определить значение К_в непосредственно перед выбросами: на шахте "Глубокая" ПО Донецкуголь (1988г.) получили К_в = 8,3 , а на шахте им. А.А.Скочинского (1991г.) К_в = 7,2. В-третьих, если исходить из критического значения К_в и точности отсчета измерения начальной скорости газовыделения, равной 0,1 л/мин, то следует приходить к выводу, что для надежной оценки выбросоопасности призабойной части пласта по критерию К_в должно выполняться следующее условие : за интервалом падения g_п+1³ 0,8 л/мин.

В соответствии с изложенными положениями, были проанализированы результаты поинтервальных измерений g , выполненных сотрудниками ДонГТУ и МакНИИ на различных шахтах Донбасса перед выбросами (газодинамическими явлениями) за период 1986–1991 гг., когда проводились измерения g за интервалом падения газовыделения. Таких случаев оказалось 45; обобщённые сведения о них даны в таблице.

Увеличение g после интервала падения наблюдалось в 70% случаев. Не исключено, что в какой-то остальной части измерений (а может, и во всех) низкие значения g соответствовали отсутствию выбросоопасности в той части забоя, в которой бурились скважины, что и объясняется природной неоднородностью газодинамического состояния выбросоопасного пласта.

Прогноз выбросоопасности участка крутого шахтопласта в месте вскрытия его полевой выработкой производится из полевой выработки, когда расстояние от неё до пласта по нормали не менее 3 м [1], т.е. когда между угольным пластом и забоем выработки находится породный целик трапециевидной формы. Расстояние до пласта по горизонтали, т.е. по направлению подвигания выработки, у её кровли и подошвы может существенно различаться, зависит оно от угла падения пласта и превосходит 3м. Разгружающее влияние полевой выработки при максимальных её размерах 5 – 6 м на выбросоопасный угольный пласт в месте его вскрытия практически отсутствует. Изложенное позволяет считать, что все результаты и зависимости, полученные для области за интервалом падения газовыделения при проведении пластовой выработки, будут справедливыми для вскрываемого участка шахтопласта.

Экспериментальные работы планировались при вскрытии как выбросоопасных, так и угрожаемых пластов. Предполагалось, что при подходе вскрывающей выработки к пласту на расстояние 3м по нормали в соответствии с "Инструкцией..." [1] будут буриться две керновые скважины и выполняться нормативный прогноз по g_н, f и D J, а затем буриться пять скважин 1 – 5 (рисунок), в каждой из которых после измерения g_н продолжают измерять газовыделение ещё в течение 3 мин, беря отсчет через каждые 30с.

Ситуация перед вскрытием оценивается как выбросоопасная, если по результатам измерений хотя бы в одной из скважин К_в ³ 3,5. Если К_в< 3,5 , ситуация оценивается как невыбросоопасная. Все работы по вскрытию пластов, включающие разведку положения пласта, введение режима сотрясательного взрывания, выполнение способов предотвращения выбросов и т.д., вплоть до удаления от пласта, проводились в соответствии с положениями "Инструкции..."[1] по результатам нормативного способа прогноза.

Результаты горно-экспериментальных работ, выполненных, начиная с 1992 г., на 17 шахтах ЦРД перед 35 вскрытиями, представленные в [3, 5], позволили подтвердить как несоответствие параметров нормативного способа прогноза выбросоопасности при вскрытиях в реальной производственной действительности, так и серьёзные недостатки этого способа по существу, а также подтвердить и уточнить значение временного критерия К_в, критическое значение которого с учётом корректировки стало равным 5, что позволило, по решению Центральной комиссии, перейти к следующему этапу проверки способа – к опытно-промышленным испытаниям.

В методику промышленной проверки были внесены некоторые коррективы. Во-первых, ситуация оценивается неопасной, если К_в < 5,0 . Во-вторых, когда после первого (исходного) измерения в нескольких последующих (2 – 5 и более) скорость газовыделения возрастает, её измерения через каждые 30 с производятся до тех пор, пока рост газовыделения прекратится. В данном случае к расчету К_в принимается это значение g^* как исходное, а значением g_t будет газовыделение, измеренное через 3 мин после g^*. Если рост скорости газовыделения в течение 10 мин сохраняется, ситуация по данному шпуру оценивается как невыбросоопасная. В-третьих, пласт перебуривается пятью скважинами по направлению подвигания выработки на всю мощность пласта без промывки или продувки. В-четвёртых, при прогнозе “опасно” или “неопасно” выбросоопасных и угрожаемых пластов вскрытие производится без применения способов предотвращения выбросов сотрясательным взрыванием.

В соответствии с решением секции Центральной комиссии необходимо проведение промышленных испытаний способа в течение двух лет, которые и были начаты в условиях ЦРД в 1995 г. Всего произведено 11 вскрытий. Опытно-промышленная проверка прекратилась из-за остановки работы предприятий, связанной с проведением в то время массовых забастовок угольщиков и закрытием отдельных шахт. Но если учесть объёмы вскрытий при проведении промышленных испытаний ранее разрабатывавшихся способов прогноза выбросоопасности (в частности, нормативного способа 1977 г. [2], объём испытаний которого составил 19 вскрытий на 8 шахтах ЦРД [6]), то можно считать, что объём вскрытий, полученный на 17 шахтах, при проверке способа, предлагаемого в данной работе, превышает прежние объёмы и потому является достаточным. Количество вскрытий на стадии горно-экспериментальных работ составило 35 и 11 при проведении промышленных испытаний, т.е. общее количество составит 45 вскрытий, что почти в 2,4 раза превышает число вскрытий при создании нормативного по [2].

Как уже констатировалось нами ранее [3], существенный недостаток инструкций – отсутствие в них решений по прогнозу, относящихся к вскрытию крутых пластов заездами, хотя этот вопрос весьма актуален, т.к. количество вскрытий заездами не менее, чем при вскрытии квершлагами. При анализе газодинамических явлений, происшедших при вскрытиях, было установлено, что при вскрытиях заездами за 45 лет не зарегистрировано ни одного газодинамического явления [8], поэтому можно считать, что при вскрытиях заездами нет необходимости в применении способов прогноза выбросоопасности, а соответственно и разработке таковых в дальнейшем.

1. Инструкция по безопасному ведению работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля, породы и газа.– М.: ИГД им. А.А.Скочинского, 1989–191с.

2. Инструкция по безопасному ведению работ на пластах, склонных к внезапным выбросам угля, породы и газа.– М.: ИГД им. А.А.Скочинского, 1977–159с.

3. В.И.Николин, А.А.Василец. Новый способ прогноза выбросоопасности в месте вскрытия крутых пластов полевыми выработками.// Известия Донецкого горного института.–1995.–№1.– С.33.

4. А.А.Василец. Достоверность нормативных показателей выбросоопасности при вскрытии крутых пластов. // Известия Донецкого горного института.–1995.–№2.– С.69.

5. Разработать способ прогноза выбросоопасности крутых шахтопластов ПО Орджоникизеуголь в месте их вскрытия полевыми выработками: Отчет о НИР (промежуточ.) / ДПИ; Руководитель В.И.Николин.–№ ГР0193007475.–Донецк, 1993.

6. В.И.Николин, А.Г.Берзин, В.Я.Ткач. О прогнозе выбросоопасности угольных пластов перед вскрытием.// Шахтное строительство.–1977.–№ 7.– С.3.

7. В.И.Николин, М.П.Васильчук. Прогнозирование и устранение выбросоопасности при разработке угольных месторождений. – Липецк: Липецкое издательство Роскомпечати, 1997.–496 с.