Боротьба з раптовими викидами вугілля і газу на вітчизняних шахтах продовжує залишатися однією з найбільш складних проблем в області безпечного ведення гірничих робіт.Вона особливо злободенні для вугільних шахт Донбасу, де раптовими викидами уражені практично всі геолого-промислові райони розробки газоносних вугільних пластів. За період 1954-1978 рр..в Донбасі щорічно відбувалося в середньому близько 50 раптових викидів вугілля і газу і близько 100 схожих з ними газодинамічних явищ. У всіх інших вугільних басейнах нашої країни щорічно відбувається в середньому 9 раптових викидів вугілля і газу.Раптові викиди вугілля і газу викликають небажані наслідки: викинутим вугіллям засипаються гірничі виробки на значну відстань (до 200 м і більше), виводиться з ладу гірниче обладнання, вибивається і деформується крепь, відбувається обвалення порід, вироблення заповнюються метаном.Це призводить до тривалих зупинок робіт і пов'язане з небезпекою вибуху пилегазовой суміші в гірничих виробках. Ліквідація наслідків раптових викидів негативно позначається на техніко-економічні показники роботи шахт.

Практична цінність результатів роботи.

На сьогоднішній день, из-за розробки запасів вугілля на великих глибинах і в складних гірничо-геологічних умовах, дуже актуальна тема викидів, раніше вважалося, що зі збільшенням глибини розробки, вибросопасность пластів будит зростати, це спростовується тим, що зі збільшенням глибини розробки,тиск діють на пласт зростає, і з цим зменшується час формування зони віджимання, в якій пласт змінює свою структуру,у цій зоні пласт ставати безпечним по фактору вибросоопасность.Довести, що зі збільшенням глибини розробки, після певної глибини, вибросоопасность будит знижуватися.

Раптовий викид вугілля і газу - це складне явище природи, що залежить від багатьох одночасно діючих факторів, основними з яких є гірське тиск, що міститься у вугіллі газ, фізико-механічні властивості вугілля.При цьому поєднання діючих факторів для кожного випадку раптового викиду може бути різним. Цим пояснюється наявність великої кількості уявлень про природу та механізмі раптового викиду.Однак наявність багатьох уявлень не тільки не перешкоджає вирішенню питання створення єдиної теорії викидів, але й сприяє цьому.Встановлені закономірності дозволили глибше проникнути в природу раптових викидів,створити фізичну модель вибросоопасного шару і на їх базі успішно вирішувати багато практичні питання боротьби з раптовими викидами вугілля і газу в конкретних гірничо-геологічних умовах розробки вибросоопасних пластів. В даний час для ефективної розробки вугільних пластів, схильних до раптовим викидам вугілля і газу, застосовується комплекс заходів, що забезпечують запобігання раптових викидів.До них відносяться прогноз вибросоопасності вугільних пластів, що випереджають відпрацьовування захисних пластів, технологічні заходи, що знижують вибросоопасность прізабойной частини пласта, способи запобігання викидів і контроль за їх ефективності,заходи щодо забезпечення безпеки на випадок виникнення раптового викиду вугілля і газу.Перерахований комплекс заходів викладено в "Інструкції з безпечного ведення гірничих робіт на пластах, схильних до раптовим викидам вугілля, породи газу.

Відомо, що при проведенні гірничих виробок відбуваються такі газодинамічні явища, як раптові викиди вугілля і газу, раптові видавлювання (обвалення або висипання) вугілля з підвищеним газовиділенням, викиди вугілля (породи) та газу при веденні вибухових робіт.Ці газодинамічні явища - результат бистропротекающего руйнування прізабойной частини газоносного вугільного (породного) масиву, що супроводжується отбросов або обваленням вугілля та підвищеним газовиділенням.Руйнування прізабойной частини відбувається під дією гірничого тиску, тиску газу і сили тяжіння Землі. Раптовий викид вугілля і газу - це складне газодинамічні явище, яке характеризується наступними стадіями: тендітним руйнуванням напруженої прізабойной частини пласта, викликаним виробничими процесами;саморозвиватися руйнуванням вугільного масиву з утворенням порожнини певної форми; выносом зруйнованого вугілля в потоці зростаючої газу; поступово загасає газовиділенням з порожнини викиду і отброшенного вугілля. Розглянемо кожну з названих стадій.У вибросоопасних зонах вугільний пласт часто настільки тектонічних препарувати, що вугілля по суті являє собою сипучих середу. У таких випадках під тендітним руйнуванням слід розуміти порушення рівноважного стану вугілля, викликане зміною напруженості прізабойной частини шару.При цьому слід мати на увазі лише ті виробничі процеси, які призводять до перерозподілу напружень в прізабойной частини пласта (виїмка вугілля і порід у змішаному забої, заходи щодо запобігання викидів. Процес виносу зруйнованого вугілля відбувається в потоці зростаючої газу, який виділяється з вугілля по мірі його руйнування. Було встановлено, що викид - це руйнація газоносного вугільного пласта, час протікання якого (секунди) визначає його силу.У міру руйнування вугілля відкидаються і виноситься потоком газу. Газовиділенням з порожнини викиду зумовлено переважно виділенням газу з вугілля, зруйнованого викидом, але не викинутого.Таким чином, поділ викиду вугілля і газу на стадії є чисто умовним і не сприяє розумінню природи і механізму викиду. Викид вугілля (породи) і газу представляє собою бистропро-теку самопідтримуваної руйнування частини газоносного вугільного пласта, викликане перерозподілом напруг.Останнє призводить до виникнення деформацій пружного відновлення і упругого післядію (деформацій розтягування) і супроводжується отбросов і виносимо в газовому потоці зруйнованого вугілля і утворенням порожнини. Основними ознаками раптових викидів вугілля і газу іпляются отбросив вугілля від вибою, т. е.переміщення вугілля з вироблення на відстань, що перевершують розрахункове (якщо виходити з кута природного укосу), підвищене виділення газу до вироблення (порівняно зі звичайним для такої ж маси вугілля, руйнує за однакові періоди часу), освіта в вугільному пласті характерною порожнини.Важливими додатковими ознаками раптових викидів є отбросив обладнання, що знаходиться у виробленні, наявність тонкодисперсні вугільної дрібниці, пошкодження кріплення виробок. Основні ознаки раптового видавлювання вугілля: зміщення вугільного пласта в бік виробленого простору (виробітку) на порівняно невелику відстань, освіта в вугільному пласті характерною порожнини, глибина якої менше ширини її гирла,наявність зіяющіх тріщин в видавлені куті прізабойной частини шару і між пластом і породами його покрівлі,підвищене виділення газу у виробництво. Основні ознаки раптового обрушення (висипання): освіта в вугільному пласті порожнини, ось якої зазвичай орієнтована в напрямку повстання шару, розташування вугілля у виробленні під кутом природного укосу, підвищене виділення газу у виробництво. Підвищений виділення газу до вироблення характеризує всі три різновиди газодинамічних явищ, проте в даний час його кількісна оцінка відсутня.

В даний час при розробці викидонебезпеки пластів Столбова системи краще, ніж суцільні.Застосування ня Столбова систем розробки дозволяє при проведенні підготовчих виробок здійснити розвідку вибросоопасності ділянок шару, зменшити число місць концентрації на пряженій (кутів у нішах за рахунок відсутності верхнього кута у верхній ніші і нижнього кута в нижній ніші),створити умови вия для ефективної розвантаження і дегазації частини вугільного пласта, що примикає до штреку,виконати протівовибросние заходи з штреку.До недоліків Столбова систем раз розробки слід віднести негативні прояви гірського дав лення. Нижче розглянуті деякі з них. При будівництві шахти № 21-біс ВО «Макіїввугілля», разрабативающей пласт Берестовскій, проектом була прийнята поліва підготовка з застосуванням СТОЛБОВИЙ системи розробки на передові проміжні квершлагі.Протягом 2,5 років у час підготовки двох лав східного крила шахтного поля при проведенні підготовчих виробок сталося 44 викиду вугілля і газу при сотрясательном взриваніі. Маса викинутихго вугілля змінювалася в межах 30-1950 т і в середньому склала 196 т.По ряду причин, з яких найважливішими були складності підтримки польових виработк, у жовтні 1976 р. було вирішено на східному крилі шахтного поля застосувати суцільну систему розробки (варіант лава-штрек). Довжина східної коренної лави становила 320 - 330м. Виїмка вугілля виробників узкозахватним комбайном 2К-52. Кріплення - індивідуальна, управління покрівлею - повне обрушення. Довжина першій восточної лави 200 м. Выемка вугілля производилась комбайном 2К-52 з комплексом КМ-87Е. Довжина ніс в обох лавах 10-12 м.До переходу на суцільну систему розробки отбойка вугілля в нішах лав производилась буропідривних способом. У лавах протівовибросние заходи не застосовувалися.Для вимірювання початкової швидкості газовиділенням з метою визначення безпечної глибини виїмки по всій довжині лави через 9,5 м бурили свердловини діаметром 42 мм і глибиною не менше 5 м. Інтервал буріння 0,5 м. При використанні варіанту суцільний системи розробки лава-штреку станом на 1 липня 1977 р. стався лише один викид при сотрясательном вибуху в ніші. Масави викинутого вугілля склала 100 т. Лінійна щільність викидів РіВнялась 2,3, а при стовпвій системі розробки вона становила 25,9.Настільки різке зміна проявів потенціальної викидобезпеки призвело до висновку про цілісообразності інструментального визначення величин безпечної зони розвантаження попереду лави, в околиці ніш і попереду підготовчих вирабок.Їх безперервно бурили по мірі подвіганія забоїв. Інтервал вимірювання початкової швидкості газовиделення і довжина вимірювальної камери залишалися незмінними.Газодинамічні стан прізабойной частини пласта при суцільній системі розробки оцінювалося по трьох ділянках: середня частина лави,нижня і верхня ніші. При СТОЛБОВИЙ системи розробки на передові проміжні квершлагі оцінка проводилася по ділянці проведення підготовчої виробки.У середній частині лави було пробурено 48 свердловин, а в нішах - по 72 свердловини. При однаковій подвіганіі очисного вибою виконано 38 циклів вимірювань в нішах і 16 циклів у лаві. Під час проведення вентиляційного штреку пробурено 40 контрольних шпуров і виконано 20 циклів вимірювань. Розгляд графіків, побудованих за усредженними результатами замірів початкової швидкості газовиделення, показує, що безпечна зона розвантаження в лаві більше 5м, в кутах верхньої та нижньої ніш, що примикають до лаві, вона дорівнює 5м, ав кутах, що примикають до масиву, -- 4м. У штреку вона дорівнює 2,5 м.Отже, безпечна зона розвантаження в самій вибросоопасной частині лави в 1,6 рази більше, ніж у штреку.З гістограми безпечної глибини виїмки для штреку і кута ніш, що примикають до масиву, видно, що в нішах лав ймовірність виникнення викидів мінімальна, а в підготовчих виробках пласта при вибуховий отбойке і довжині шпуров 2,2-2,5 м вона максимальна.Цим пояснюється різке зменшення кількості викидів при переході шахти на суцільну систему розробки. Практикою розробки пласта Смоляніновского на шахтах ВО «Донецьквугілля» за період з 1946 р. по 1977 р.встановлено, що лінійна щільність викидів при проведенні штреку в 6,4 рази вище, ніж в нішах лав при суцільній системі розробки.

Таким чином за допомогою динаміки газовиділенням з пласта газу, можна визначити зону отжима в якій можна безпечно добувати вугілля.

Встановлено, що кількість викидів зменшується спочатку в лавах, а потім у підготовчих виработках.ж Підтверджено спосіб визначення максимальної глибини розробки шахтопластов, на якій в лавах прогнозується припинення викидів вугілля і газу при виїмці.Практичне значення полягає в застосуванні залежності прояви вибросоопасності (числа викидів) від глибини розробки. Економічна доцільність існує в економії коштів на боротьбу з раптовими викидами.

Література

1. Николин В.И., Васильчук М.П. «Прогнозирование и устранение выбросоопасности при разработке угольных местарождений», М.: 1997г.-58 с.
2. Николин В.И., Николин В. В., Яйло В. В. «Cпособ определения выбросоопасности глубины разработки выбросоопасных шахтопластов»-164 с.
3. Забигайло В. Е., Николин В. И. «Влияние катагенезисак горных пород и метаформизма углей на их выбросоопасность»- 43 с.
4. Николин В.И., Баличенко И.И., Симонов А.А.«Борьба с выбросами угля игаза в шахтах» - 225 с.
5. Производственные процессы в очистных забоях угольных шахт/ Под ред. Ярембаша И.Ф.- Донецк,ДонГТУ,1998г.- 183 с.
6. Шехурдин В.К. Горное дело: Учебник для техникумов.- М.: Недра, 1987г.- 440 с.
7. Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах.- М.:Недра,1976г.- 87 с.
8. Нормативы нагрузки на очистные забои действующих угольных шахт при различных горно-геологических условиях и средствах механизации выемки. МУП СССР, ИГД им. А. А. Скочинского, М.: 1991г.- 214 с.