Источник:
http://fgtu.donntu.ru/kot/nikolin
Непрерывный способ прогноза выбросоопасности призабойной части пласта - отличный способ, который разработан, испытан и широко применяется на шахтах восточных и северных бассейнов страны. Этот способ заключается в измерении газовыделения из скважин и выхода бурового штыба, что мы дальше и рассмотрим.
Данный способ разработан, испытан и широко применяется на шахтах восточных и северных бассейнов страны. Сущность его кратко сводится к следующему» .
1. Контрольные скважины диаметром 42 мм, так ке как и в Донбассе, бурят поинтервально. Длина первого интервала составляет 0,5 и, а всех последующих - 1 м. Первый интервал шпура бурят диаметром 55 мм для установки штыбомера; второй интервал - 0,5...1,5 м и последующие - диаметром 42 мм через канал штыбомера. Продолжительность бурения второго и каждого последующего интервала должна составлять 2 мин. Для обеспечения выдачи бурового штыба и предотвращения зажатия буровой штанги постоянно выполняет возвратно-поступательные перемещения бурового инструмента. Если интервал скважины пробурен за более короткий промежуток времени, то несмотря на отсутствие признаков зажатия буровой штанги сверло не выключают и продолжают разбуривать указанный интервал до тех пор, пока от начала его бурения.пройдет 2 мин. При бурении второго (0,5...1,5 м) и последующих интервалов с помощью штыбомера измеряют выход бурового штыба S (л/мин). После окончания бурения второго и последующих интервалов с помощью герметизатора, отсекаюшего пробуренный интервал от предыдущих, и измерителя газовыделения измеряют начальную скорость газовыдвления О [л(мин-м)]. Прогноз ведется по номограмме. За начальную принимают скорость газовыделения, измеренную через 2 мин после окончания бурения интервала. При использовании пневматических герметизаторов давление распора манжеты герметизатора должно составлять не менее 0,2 МПа.
При измерении начальной скорости газовыделения со второго интервала (0,5...1,5 м) штыбомер извлекают из шпура. Аналогично измеряют начальную скорость газовыделения и выход бурового штыба по длине второго контрольного шпура. После окончания наблюдений по максимальным значениям начальной скорости газовыделения и выхода бурового штыба по длине каждой скважины с помощью номограммы непосредственно в забое выработки оценивают опасность зоны пласта.
2. При оценке опасности пересекаемой выработкой зоны пласта для каждого контрольного шпура в отдельности по горизонтальной оси номограммы откладывают лзмеренное максимальное значение выхода бурового штыба Smgx (л/м), а по вертикальной - максимальное значение начальной скорости газовыделения Gнmax[(л/мин*м)]и через эти значения проводят вертикальную и горизонтальную линии. Если точка пересечения этих линий для одного иэ двух контрольных шпуров располагается выше граничной линии, то считают, что забой выработки вошел в опасную зону. Работы по проведению выработки должны быть прекращены. Дальнейшее проведение выработки разрешается с применением способа предотвращения выбросов угля и газа с оценкой его эффективности и выполнением мероприятий по безопасности работающих.
Если точка пересечения указанных прямых линий на номограмме для каждого из двух контрольных шпуров находится ниже граничной линии, считают, что забой выработки находится в неопасной зоне. Если после бурения первой контрольной скважины установлено, что забой выработки вошел в опасную зону, то вторую контрольную скважину не бурят.
3. Контрольные скважины длиной 5,5...6,5 м бурят через каждые 4...5 м подвигания забоя ручным сверлом с использованием составных буровых штанг иэ витой стали. Если контрольные шпуры на указанную глубину пробурить не удается, допускается сокращение длины контрольных скважин (шпуров) при увеличении частоты их бурения из расчета, чтобы остаточная длина скважин (шпуров) была не менее 1,5 м. Если при бурении контрольной скважины на первых метрах измерена большая начальная скорость газоьыделения и выхода бурового штыба, по которым с помошыо номограммы устанавливается нахождение забоя выработки в опасной зоне, дальнейшее углубление шпура и указанные измерения можно не продолжать.
4. При проведении штрека по крутому или наклонному пласту одну контрольную скважину бурят горизонтально по оси выработки, а вторую - под углом в сторону восстания пласта из расчета, чтобы при достижении намеченной длины скважины колец его располагался на 1,5 м выше контура штрека.
При проведении наклонной выработки (уклона, ската, печи и др.) или штрека по пологому пласту контрольные скважины будут в стенки выработки с таким расчетом, чтобы концы скважин располагались на расстоянии 2 м от контура выработки. При проведении наклонной выработки или штрека по нижнему слою мощного пологого пласта одну контрольную скважину бурят по оси выработки, а вторую - с подъемом в сторону кровли пласта из расчета, чтобы при достижении намеченной длины конец ее располагался на 1,5 м выше контура. При проведении наклонной выработки или штрека по верхнему слою мощного пологого пласта вторую контрольную скважину бурят с наклоном в сторону почвы пласта из расчета, чтобы при достижении намеченной длины конец скважины располагался на 1,5 м ниже контура выработки.
При проведении наклонной выработки сверху вниз по крутому или наклонному мощному пласту одну контрольную скважину бурят по оси выработки, а вторую под углом в сторону кровли пласта при проведении выработки по нижнему слою или под углом в сторону почвы пласта при проведении выработки по верхнему слою. Конец второй скважины располагается на 1,5 м соответственно выше или ниже контура выработки.
При проведении наклонной выработки сверху-вниз по крутому или наклонному пласту средней мощности скважины бурят в стенки выработки с таким расчетом, чтобы концы скважин располагались на расстоянии 2 м от контура выработки. Во всех случаях расстояние между устьями контрольных скважин принимают 1...1,5 м.
5. Показатель выбросоопасности зоны, для Воркутинского месторождения а = 5, Q = 4 - для остальных бассейнов и месторождений восточных районов; в = 21 - для Воркутинского месторождения; В = 2 - для Карагандинского бассейна и В = 6 - для остальных месторождений восточных районов.
При R = 0 зона пласта считается опасной, а при R = 0 - неопасной. Учитывают наибольшее значение показателя R, полученное по двум контрольным скважинам, пробуренный из одного положения забоя выработки. По нисходящим контрольным скважинам можно оценивать выбросоопасность только по начальной скорости газовыделения без измерений выхода бурового штыба. Зона считается опасной при Gнmax = 4 л/(мин*м).
При появлении признаков, указывающих, что забой выработки вышел за пределы опасной зоны или удалился на расстояние не менее 25 м от тектонического нарушения, проверяют опасность зоны пласта. Для этого устанавливают контрольный участок протяженностью 20 м, в пределах которого через каждые 4...5 м подвигания забоя выработки в указанной последовательности возобновляют измерения начальной скорости газовыделения и выхода бурового штыба по длине контрольных скважин. Мероприятия по предотвращению внезапных выбросов отменяют. После этого забои начинают подвигать короткими эаходками со скоростью не более 1 и в смену с возведением временной крепи вплотную к забою. Могут предусматриваться также и другие мероприятия по обеспечению безопасности работающих в обследуемом забое.
Если на контрольном участке не получено выбросоопасных значений показателя R, выработка может проводиться без применения способа предотвращения внезапных выбросов и без ограничений скорости подвигания забоя, но с постоянным текущим прогнозом выбросоопасности по контрольным скважинам.
После изучения способов прогноза выбросоопасности призабойной части пласта (зон), применяющихся на шахтах Донбасса, восточных и северных бассейнов , может возникнуть вопрос, почему при прогнозе выбросоопасности в Донбассе не используется показатель выхода бурового штыба.
Этот показатель, отражающий напряженное состояние горного массива, примерно 30 лет тому назад был предложен немецкими исследователями для прогноза опасности возникновения горных ударов. Советские специалисты (ВНИМИ) выполнили весьма обширные по объему шахтные экспериментальные исследования и установили, что показатель выхода бурового штыба может быть вполне надежным критерием удароопасности.
Но когда речь идет о выбросопасных, т.е. высокогазоносных пластах, ситуация значительно сложнее. Увеличение выхода бурового штыба может происходить не только при увеличении напряженности, но и при бурении скважин в малопрочных угольных пластах, пачках пласта, когда высыпанию угля в скважине - разбуриванию будет способствовать как газоносность пласта, так и метановая среда в скважине-непроветриваемой выработке.
При прогнозе выбросоопасности зон в восточных и северных бассейнах СССР в подготовительных выработках бурят две скважины. Ответить на вопрос о том, надежно ли использование этого показателя для прогноза выбросоопасности, мог только шахтный эксперимент.
Эксперименты были проведены на 5 шахтах, которыми разрабатыва¬лись наиболее выбросоопасные пласты: "Красный Октябрь» (h10, h11, m3), "Юный Коммунар" (h3, h10, h11) и им. К. Маркса (K4) ПО Орджоникидзе-уголь; им.Румянцева (m3) ПО Артемуголь; им.Калинина (h7) ПО Донецкуголь. Основной вопрос, на который должны были ответить результаты экспериментов, - надежность, "устойчивость" показателя выхода штыба. Мы не сочли нужным проводить исследование, направленное на поиск зависимости выбросоопасности от числового значения выхода штыба до того как не установили, насколько показатель устойчив и надежен. Под нею понималась повторяемость получения показателя при неизменном напряженно-деформированном и газодинамическом состоянии приэабойной части пласта.
Методика проведения экспериментов предельно проста и заключается в следующем.
В откаточном штреке в направлении его проведения бурили шпур длиной 5 м и диаметром 42 мм. Бурение поинтервальное: после окончания бурения каждого метра шпура определялся весовой выход бурового штыба. После этого рядом на расстоянии примерно 0,5 м бурили второй, параллельный первому шпур, так же выполняли измерения. Очевидно, чтобы показатель был устойчивым, он должен быть одинаковым для обоих шпуров. Однако в большинстве случаев (примерно 80%) картина получилась обратной. Она привела к выводу, что показатель выход штыба для вьсокогазоносиых пластов не может быть отнесен к устойчивым, надежным и поэтому не рекомендуется его использовать при разработке способа прогноза опасности выбросов призабойной части пласта.