Источник информации: http://mining-media.ru/arhiv/2001/2/3
Внезапные выбросы больших объёмов метана и разрушенного угля из массива пласта в призабойное пространство горной выработки приводят к материальным и людским потерям. Для защиты рабочих во время проведения выработок применяют региональные и локальные способы предотвращения внезапных выбросов. Считается, что выбросы можно предотвратить, дегазируя пласт и уменьшив опорное горное давление на пласт впереди забоя. Региональный способ, заключающийся в подработке или надработке опасного пласта, применяют для частичной дегазации пласта за счёт увеличения его газопроницаемости и уменьшения в нём давления метана. Локальные способы должны дегазировать призабойную часть массива пласта за счёт бурения передовых скважин, гидровымывания длинных полостей или образования комбайном пазов в пласте впереди забоя выработки. Производственный опыт шахт Донбасса, Кузбасса и Воркутского месторождения показал, что эти способы, во-первых, не всегда обеспечивают защиту работающих во время выполнения рабочих процессов в забое, и, во-вторых, не обеспечивают их защиту при выполнении противовыбросных мероприятий. Существующие способы предотвращения газодинамических проявлений разработаны в соответствии с энергетической и энергетически-силовой теорией внезапных выбросов. Угольный пласт рассматривается как однородный материал, имеющий постоянные структурно-механические свойства: прочность, упругость, пластичность, трещиноватость. Предпосылки разрушения пласта при внезапном выбросе рассматриваются с позиций механики сплошных сред.
Не вызывает ни у кого сомнения зональность внезапных выбросов. Однако пока нет достоверных методов прогнозирования выбросоопасных зон в пределах опасного пласта. Поэтому противовыбросные мероприятия выполняются на неопасных участках пласта. В результате повышаются затраты и снижается скорость проведения горных выработок. Предлагаемые принципы и способы защиты рабочих в забоях подготовительных выработок от внезапных выбросов газа и угля основаны на знании природных закономерностей формирования и физико-химической структуры локальных объёмов угольного вещества, в пределах которых возможны газодинамические проявления в результате техногенного образования пустот в массиве и перераспределения горного давления (рис. 1).
В соответствии с генетической теорией [1] местоположение выбросоопасных зон может быть установлено на этапе геологических изысканий по результатам анализа слоевых отложений пласта на участках начала его расщепления во время геотектонических ритмов. Выбросоопасные зоны представляют собой линзообразные локальные участки малозольного угля. Физико-химические процессы формирования угольного вещества на этих участках отличались от процессов, происходивших на соседних участках. По нашему мнению, выбросоопасная зона – это генетически обособленный участок угольного слоя или пласта, в границах которого угольное вещество имеет аномальную молекулярную структуру, высокую пористость и метаноёмкость. Анализ показал, что в Воркутском месторождении серии внезапных выбросов метана и разрушенного угля произошли в области расщепления пластов «Мощный», «Тройной» и «Пятый», в Кузбассе произошли при расщеплении пластов «Владимировский» и «Кемеровский», а в Восточном Донбассе – пласта К2Н «Лисий».
При разработке локальных способов защиты рабочих от внезапных выбросов необходимо учитывать зональность и неравномерность накопления газа в пласте. Эти скопления газа отделены один от другого менее метаноёмкими, но более прочными и зольными слоями угля. На микроуровне, по данным А.Т. Айруни [2], угольное вещество имеет ячеистую структуру, в которой межагрегатное и межмолекулярное пространство заполнено газом (рис.2).
Неравномерность газонакопления в угольном пласте была установлена во время проведения штреков на пласте «Мощный». Выбросоопасным является средний слой пласта мощностью 0.2–0.25 м. Верхний и нижний слои невыбросоопасные и более прочные. На метаноносных пластах Воркутского месторождения и Кузбасса при комбайновой проходке выработок большое распространение получил способ, основанный на вымывании впереди забоя серии веерообразно расположенных длинных полостей водяной струёй под большим давлением. При внезапных выбросах выделялся большой объём газа, который, судя по размерам полостей выброса, находился в пласте перед выбросом под большим давлением. Высота полостей в пласте, образовавшихся после выброса разрушенного угля, часто была меньше мощности пласта. Граница полостей выброса располагалась на расстоянии 6–7 м от забоя выработки. Иногда полости выброса были расположены в целике между вымытыми полостями, которые должны были дегазировать призабойный массив пласта.
