Источник: http://info.donntu.ru
В настоящее время для предотвращения внезапных выбросов и выдавливания используется передовое торпедирование углепородного массива скважинными зарядами ВВ [1, 2]. Однако применение торпедирования в зонах горно-геологических нарушений на выбросоопасных угольных пластах в зависимости от их типа, активности и состояния вмещающих пласт пород не обосновано. Поэтому авторы
попытались уточнить параметры применения способа в зонах горногеологических нарушений.Торпедирование как противовыбросное мероприятие рекомендуется применять в очистных и подготовительных выработках при переходе выбросоопасных зон, заранее установленных текущим прогнозом. Торпедирование угольного массива может применяться как с предварительным нагнетанием воды, так и без него. Торпедирование угольного массива без предварительного нагнетания воды производится в скважинах диаметром 55...60 мм. Длину скважин принимают 8,5... 13,5 м. Неснижаемое опережение 3...5 м. Расстояние между скважинами не более 2,0 м в нишах и 2,5 м в очистных и подготовительных выработках. Масса заряда определяется в зависимости от длины скважин и составляет 7... 10 кг. Торпедирование угольного массива с предварительным нагнетанием воды осуществляют через скважины диаметром 45 мм и длиной 8 м. Величина неснижаемого опережения должна составлять 2 м, расстояние между скважинами в нишах и подготовительных забоях - 2,5 м, в комбайновой части лавы 3,0 м. Масса заряда ВВ - 2,5 кг.
К параметрам способа относятся: расстояние между скважинами, равное удвоенному радиусу трещинообразования; высота расположения заряда; схема их расположения. Параметры импульсного воздействия определяются с использованием известной методологии [2, 3]:
Взрывание зарядов при торпедировании проводят с соблюдением дополнительных мер обеспечения безопасности работ, в частности, с соблюдением требования сотрясательного взрывания [4]. Взрывание зарядов ВВ при торпедировании угольного массива осуществляют за один прием не более чем в 10 скважинах. При применении торпедирования массива с предварительным нагнетанием воды время от окончания заливки скважин водой (вода применяется в качестве забойки) до инициирования зарядов ВВ не должно превышать 45 мин [4].
Передовое торпедирование пород кровли производят в порядке и по технологии способа разупрочнения кровли на выемочных участках, в соответствии с которым осуществляют бурение и контроль направленности скважин, выбирают конструкцию заряда, производят заряжание и взрывание. При этом применяют диагональную двухстороннюю схему с двухъярусным расположением скважин в линии. Места заложения и направление скважин, как правило, должны задаваться геолого-маркшейдерской службой шахты. После окончания бурения каждой скважины на проектную глубину проводят контроль ее фактического положения, при этом отклонение забоя скважины от заданного направления в горизонтальной и вертикальной плоскостях не должно превышать 5 м [1].
При применении рассматриваемого способа на выбросоопасных угольных пластах в зонах геологических нарушений бурение скважин в породы кровли под торпеды бывает не всегда технологически осуществимо, либо, если и осуществимо, то достаточно сложно. Поэтому был использован экспериментальный опыт применения торпедирования на участках пласта в нарушенных зонах. При торпедировании на шахте «3аперевальная-1» шахтоуправления «Донбасс» ПО «Донуголь» в 5-й восточной лаве пласта h7 30.06.84 г. произошел выброс угля и газа интенсивностью 140 т. Лавой на момент выброса пересекалось геологическое нарушение взбросо-сдвигового характера с амплитудой 0,3 м. Кроме того, отработка пласта очистным забоем в момент реализации газодинамического явления велась в зоне ПГД. При пересечении этого геологического нарушения подготовительными выработками в качестве противовыбросного мероприятия применялось торпедирование со следующими параметрами:
Внезапный выброс угля и газа произошел при бурении скважины для торпеды на глубине 5,6 м. Причем необходимо отметить, что пласт в данной зоне ранее проявлял повышенную газодинамическую активность. Так, в частности, при бурении скважин предыдущего цикла имели место различные предупредительные признаки выбросов, а в одну из скважин на глубину, предусмотренную паспортом, заряд ВВ дослать так и не удалось.
В рекомендациях для повышения безопасности работ в процессе выполнения самого торпедирования и затем последующей выемки угля в зонах геологических нарушений были разработаны рекомендации для условий особо выбросоопасных пластов h7 и hl0 шахтоуправления «Донбасс». В рекомендациях была скорректирована очередность взрывания зарядов в скважинах, их ориентация в зависимости от расположения геологического нарушения относительно линии забоя очистной выработки.
Рекомендации состояли из технологических схем торпедирования угольного пласта, при этом их сущность заключалась в следующем. Выемка угля осуществляется после взрывания всех зарядов и последующего проведения контроля эффективности применения торпедирования. Контроль эффективности оценивают по изменению величины зоны разгрузки в призабойной части пласта по динамике начальной скорости газовыделения из контрольных шпуров с помощью газового затвора типа ЗГ-1 и прибора ПГ-2м, выполняемым согласно методики, изложенной в Правилах . . . [1].
Взрывание скважинных зарядов производится за один прием. Неснижаемое опережение скважин должно составлять не менее 5 м. Принятая схема торпедирования обеспечивает постоянную обработку 10-метрового участка, расположенного ниже сместителя, то есть обработку угольного массива именно на участке, примыкающем к геологическому нарушению, где по данным результатов статистического анализа произошедших внезапных выбросов угля и газа зарегистрировано до 80% их общего количества. Выемку угля осуществляют по- сле взрывания всех зарядов и проведения контроля эффективности торпедирования по той же методике, что и в первом варианте приме- нения технологической схемы.
На 20-метровых участках лавы, примыкающих к зоне обработки геологического нарушения торпедированием, должно применяться в случаях активных по выбросам геологических нарушений, например, гидрорыхление угольного пласта с контролем эффективности. В случаях пассивных по выбросам геологических нарушений действенны те же способы предотвращения внезапных выбросов или текущий прогноз выбросоопасности, которые применяются в нормальных условиях залегания угольного пласта. В случае неэффективности передового торпедирования должны применяться другие локальные способы предотвращения внезапных выбросов.
При расположении геологического нарушения в прямолинейной части очистной выработки и угле наклона сместителя к линии простирания или падения пласта до 30° скважины для торпедирования бурят параллельно сместителю. Первый цикл взрывания производится за один или два приема.
Расстояние между линиями буримых скважин под торпеды определяют в зависимости от величины зоны разгрузки пласта и ширины захвата выемочного механизма. Величину зоны разгрузки определяют по динамике начальной скорости газовыделения на расстоянии 10-15 м от откаточного штрека (ниши) не менее чем в трех циклах контроля при пяти контрольных шпурах в одном цикле. Подвигание очистного забоя за период контроля должно составлять не менее 5 м. В качестве дополнительной меры безопасности при выемке угля в зоне геологических нарушений и 10-метровых примыкающих участках рекомендовано осуществлять дистанционное управление комбайном.
Таким образом, рассмотрены принципы передового торпедирования для снижения выбросоопасности, под воздействием которого достигается образование ослабленных зон, радиальных микротрещин с последующим прорастанием их в магистральные трещины, вследствие чего прочные труднообрушаемые породы расчленяются на блоки меньших размеров, что приводит к снижению внешних нагрузок на краевую часть пласта и обеспечивает формирование впереди движущегося очистного забоя зоны разгрузки и дегазации, в которой выемка угля является более безопасной и не сопровождается газодинамической активностью пласта. Разработанные рекомендации позволили существенно повысить безопасность работ при осуществлении торпедирования в зонах геологических нарушений при отработке особовыбросоопасных пластов h7 и hl0; при ведении работ признаков газодинамических явлений не зафиксировано.