Взрывозащита угольных шахт

Кутузов Б.Н., Бутуков А.Ю., Вайнштейн Б.И. Взрывные работы в опасных условиях угольных шахт.-М., Недра, 1979, 373с.

Взрывные работы, являющиеся эффективным средством разрушения горных пород, широко применяются в угольных и сланцевьтх шахтах. С помощью буровзрывных работ в девятой пятилетке в угольных шахтах по данным Минуглепрома Украины проаедено около 70% всех горных выработок.

До 15—20% подземной добычи угля в ряде бассейнов также осуществляется взрывным способом.

Проведение всех подготовительных выработок и почти вся добыча горючих сланцев в славцевых шахтах выполняются с помощью взрывных работ. Применение буровзрывных работ при проведении горных выработок и отбойке полезного ископаемого характеризуется большим расходом взрывчатых материалов (ВМ). Так, усредненный удельный расход ВВ в прошедшей пятилетке составлял соответственно 0,18 кг/т угля и 0,5 кг/т горючего сланца.

Анализ прогнозных показателей развития отечественной угольной промышленности на ближайшие 25 лет показывает, что объём буровзрывных работ, несмотря на общую тенденцию к сокращению, будет оставаться относительно большим. Так, в ближайшее период с их помощью намечено проведение более половины капитальных и подготовительных выработок и добыча подземным способом около 10—15% угля. На ближайшую перспективу около 30% всех выработок в угольных шахтах должны проходиться взрывным способом. Поэтому в вастоящее время необходимо решать коренные вопросы повышения безопасности и зффективности взрывных работ, особенно в опасных условиях угольных шахт.

Многолетний опыт применения буровзрывных работ в угольной промышленности показывает, что они могут характеризоваться комплексной оценкой по показателям безопасности, эффективности и динамичности. Их безопасность в угольных и сланцевых шахтах оценивается предупреждением травматизма людей и исключением возникновения аварий, а также уменьшением образования токсичных продуктов после взрывания зарядов. Эффективность взрывных работ связана с темпами проведения горных выработок и с количеством отбиваемого угля или горючего сланца при определенном расходе ВМ. Однако окончательная оценка этого показателя дается по денежным затратам на 1 м выработки или на отбойку 1 т полезного ископаемого.

Существенным показателем взрывных работ является их универсальность, т. е. возможность применения в разных горно-геологических и горно-технических условиях. Так, в последние десятилетия энергия взрыва ВВ в угольных шахтах используется не только для отбойки угля и породы в различных условиях, но и для предотвращения внезапных выбросов угля и газа, для посадки кровли в лавах, для разбучивания углеспускных печей и других целей.

Многие горные выработки характеризуются повышенной опасностью ведения работ вследствие выделения в них метана и других газов, а также возможностью образования в призабойном пространстве во время взрывания зарядов взрывоопасных газо- и пылевоздушных смесей.

Выбор методов, способов и параметров взрывных работ, как показывает опыт их применения в отечественных и зарубежных шахтах, зависит от многих факторов, и прежде всего от газоопасности или пылевзрывоопасности выработок, крепости или вязкости пород, мощности пласта угля или горючего сланца, сечения выработки и степени обводненности забоя.

Большой объем применения взрывных работ приходится на угольные шахты, опасные по газу или разрабатывающие пласты, опасные по пыли. Более половины отечественных угольных шахт, в которых добывается 62,9% угля, отнесены к III категории и к сверхкатегорным по метану или к опасным по выбросам угля, породы и газа. Следовательно, производство взрывных работ в них характеризуется потенциальной опасностью по воспламенению метановоздушной, метанопылевоздушной или пылевоздушной смеси, а также провоцированием выбросов угля, газа и породы.

Число шахтопластов, опасных и угрожаемых по внезапным выбросам угля и газа, в угольной промышленности Украины составляет около 500, более 60% из них приходится на шахты Донецкого бассейна.

Выбросы песчаника, сопровождавщиеся интенсивным выделением метана, за последние 15 лет зарегистрированы при ведении взрывных работ в подготовительных забоях волевых выработок на глубоких горизонтах 15 угольных шахт Донбасса. Общее число внезапных выбросов породы и газа к концу 1998 г. составило 3034. В конце шестидесятых и в начале семидесятых годов число их превысило общее число выбросов угля на всех отечественных шахтах.

В связи с введением в эксплуатацию все более глубоких горизонтов угольных шахт горно-геологические условия работы на них усложняются: увеличиваются температура и метанообильность пород, а также количество разрабатываемых выбросоопасных пластов.

Темпы проведения выработок при применении высокопредохранительных маломощных ВВ снижаются. В связи с этим вопросы совершенствования техники и технологии взрывных работ в опасных условиях угольных шахт приобретают особую актуальность.

В угольных шахтах выработки проходят по осадочным породам невысокой крепости (f<10-12), часто разбитых несколькими системами сомкнутых трещин. Поэтому, как правило, достигается высокий коэффициент использования шпуров (к. и. ш.), равный 0,8—0,95, и на первый план выдвигается вопрос безопасности выполнения взрывов, особенно в шахтах с высокой газообильностью.

Литература

1. Божко В. Л., Клишкань А. Ф. Метановыделение в забои подготовительных выработок при взрывных работах по углю. Труды МакНИИ, т. ХУIII. М., Недра, 1968, с. 52—59.

2. Божко В. Л., Бусыгин К. К., Клишкань А. Ф. Рекомендации по методике отнесения тупиковых выработок к особо опасным по метану при ведении взрывных работ. — В кн. Борьба с газом и пылью в угольных шахтах, вып. 6. МакI-IИИ, 1970, с. 3—9.

З. Бобров И. В. Способы безопасного проведения подготовительных выработок на пластах, опасных по выбросам. М., Госгортехиздат, 1961. 264 с.

4. Кинетика газовыделения из отбитого угля/М. А. Ермеков, Ф. М. Гельфанд, Т. К. Таушкин, И. С. Яценко. — Вопросы безопасности в горной промышленности. ВостНИИ, вып. 1., М., Недра, 1971, с. 49—57.

5. 0 метановыделении в подготовительные выработки при ведении взрывных работ/М. А. Ермеков, Ф. М. Гельфаид., т. к. Тандкин, И. С. Яценко. — Вопросы безопасности в горной промышленности, ВостНИИ, вып. З-е, М., Недра, 1971, с. 57—63.

6. Зельдович Я. Б., Райзер Ю. П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М., Наука, 1966. 688 с.

7. Жупахина Е. С., Устинов Н. И. Газовыделение из отбитого угля В кн.: Рудничная аэрология и безопасность труда в шахтах. М., Недра, 1967, с. 89—95.

8. Липаев Ю. А. Исследование скорости газовыделения из кусков угля сферической формы в зависимости от их радиуса. Труды ИГ.Ц, т. III. М., АН СССР, 1956, с. 193—200.

9. Микитченко В. Ф. Исследование кинетики газовыделения из отогнутого от массива угля. Автореф. дис. на соиск, учен, степени канд. техи. наук. Киев, 1964. 21 с.

10. Метановыделение при взрывании шнуров по углю в подготовительных выработках шахты "Краснодонецкая".В. А. Меркулов, И. В. Чибисов, Ю. А. держируков, Е. М. Гребцов.— Труды ШахтНИУИ, т. 3, 1965. с. 70—76.

11. Мясников А. А., Бугримов В. И., Носик М. И. К методике установления газоопасности тупиковых подготовительных выработок при ведении взрывных работ. — В кн.: Взрывное дело, Ке 72/29. М., Недра, 1973, с. 42—48.

12. Осватич К., Шварценбергер Р. Сборник задач и упражнений по газовой динамике. М., Мир, 1967. 271 с.

13. Петросян А. Э. Исследование режимов газовыделения и разработка способов управления ими при больших скоростях подвигания забоев на современных и больших глубинах разработки. М., изд. ИГД им. А. А. Скочинского, 1968, 31 с.

14. Скляров Л. А. Газовыделение из отбитого угля. Автореф. дис. на соиск. учен. степени канд. техн. наук., Донецкий политехнический институт, 1964. 180 с.

15. Стикачев В. И. Создание предохранительной среды при взрывных работах. М., Недра, 1972. 112 с.