Внезапные выбросы угля и газа

Автор: Бобровников В. Н.

Источник: Конспект лекций по предмету Безопасность жизнедеятельности ВГИ СПГГИ(ТУ) 2002–2003 учебный год, преподаватель Бобровников В. Н.

Внезапные выбросы – это быстропротекающий процесс разрушения горного массива, сопровождающийся отбросом угля и усиленным газовыделением. Обычно внезапные выбросы появляются при глубине разработки 200–300 метров, с ростом интенсивности с увеличением глубины разработки, мощности и угла падения пласта. Воркутинское месторождение считается опасным по выбросам при давлении в скважинах не менее 10 атмосфер.

Пласты подразделяются на:

выбрасоопасные;
угрожаемые;
не выбрасоопасные.

К выбрасоопасным относят пласты в пределах шахтного поля ниже вентштрека того горизонта, на котором имели место случаи выброса. При системе отработки длинными столбами по восстанию (падению), пласт считается опасным до 100 метров выше отметки места выброса.

Угрожаемый – пласт имеющий общую границу с опасным пластом по простиранию.

Согласно эмпирической теории выброса, внезапный выброс происходит в две фазы:

Подготовительная: под воздействием горного давления возникают колебания колебания напряжённого состояния горных пород и угольного пласта (т. к. породы и пласт состоят из пачек различной крепости). Чем менее однороден пласт, тем более скачкообразен переход от одного состояния к другому. Происходит нарушение равновесия между свободным газом и газом, находящемся в угле в связанном состоянии.
Собственно выброс. При полёте частиц раздробленного угля, из них также выделяется газ, что ведёт к дальнейшему дроблению, при чём образуется тончайшая пыль.

Признаки внезапного выброса:

уменьшение прочности угля;
выдавливание угля из забоя;
отскакивание кусков угля, шелушение забоя;
появление пылевого облака;
резкое повышение газовыделения;
усиление давления на крепь;
зажим буровых штанг;
выброс штыба и газа при бурении скважин;
гул в массиве.

Прогнозы:

Региональный. Основан на определении свойств керновых образцов угля. Определяется выбросоопасность месторождений и пластов на стадии геологоразведочных работ. Необходим для составления проектов новых шахт.
Локальный. Определяется выбросоопасность в пределах шахтного поля для установления критических глубин с которых происходят выбросы. Проводятся перед вскрытием пластов стволами, квершлагами и другими выработками.
Текущий. Для выявления выбросоопасных зон в очистных, подготовительных и нарезных выработках. Основан на изучении скорости газовыделения из шпуров, крепости угля в массиве, давления газа, сейсмоакустических свойств пласта.

В результате прогноза выделяются опасные и угрожаемые зоны, наносятся на планы работ, что позволяет разработать планы предупреждения, организовать контроль.

При подходе забоя к предполагаемому нарушению на расстояние не менее 25-и метров прогноз ведётся через каждые 4–5 метров. По максимальным значениям замера, по номограмме данного бассейна оценивается опасность пласта. Если забой вошёл в опасную зону, то необходимо применение специальных профилактических мер. При выходе из опасной зоны и отходе на 25 метров, прогноз прекращается. В лаве контрольные шпуры бурят через каждые 10 метров и зона считается опасной, если хотябы в одном из них скорость газовыделения достигает 5-и л/мин, а размер опасной зоны ограничивается соседними шпурами, где скорость менее 5-и л/мин.

Содержание спецпроекта на отработку выбросоопасных пластов:

прогноз выбросоопасности пластов;
предусмотрена опережающая отработка защитного пласта;
порядок вскрытия и отработки;
способы предотвращения выбросов и контроль их применения;
мероприятия обеспечения безопасности рабочих.

Требования к технологии ведения подготовительных и очистных работ:

должен быть составлен комплекс мер по борьбе с выбросами;
разработка незащищённых пластов – столбовыми системами;
предусматривает заложение полевых выработок не менее 5-и метров от пласта;
должны выделяться спец. смены для выполнения подготовительных работ;
при угле падения более 10-и градусов – выработки проводятся сверху вниз, с применением всех противовыбросовых мероприятий;
в защищённых зонах допускается проведение выработок снизу вверх, с соблюдением всех правил;
выемка угля – узкозахватными комбайнами;
управление кровлей – полным обрушением или полной закладкой (допускаются другие способы по спецю согласованию).

...

Способы борьбы с выбросами:

опережающая отработка защитных пластов (несклонных к выбросам);
межпластовая дегазация;
бурение опережающих скважин;
гидровымыв;
торпедирование;
выбуривание щелей.

Наиболее безопасной по внезапным выбросам являются системы разработки длинными столбами, которые обеспечивают:

заблаговременное обнаружение нарушений;
дегазация краевых частей лавы;
рассредоточие рабочих в очисных и подготовительных выработках;
при отработке пластов от границ число выбросов уменьшается.

Меры безопасности, при работах по борьбе с выбросами:

При гидровымыве. Выработка крепится и затягивается до груди забоя, допускается отставание не более шага крепи. Отставание вентиляционных труб не более пяти метров. Комбайн отгоняется на расстояние не менее 15-и метров. Перед началом гидровымыва все механизмы отключаются, устанавливается огораживающий щит. Во время гидровымыва запрещаются все работы, связанные с ним (подтягивание гаек, заглядывание в вымытые полости). Вымыв считается эффективным, если содержание метана в исходящей струе снизилось до уровня перед началом вымыва и соблюдены все проектные показатели. Перед началом вымыва горный мастер замеряет содержание метана через каждые 100 метров, проверяет наличие средств пожаротушения, работу резервного вентилятора.
Нагнетание. Допускаются только опытные рабочие; При нагнетании следить за состоянием забоя, нельзя находиться вблизи оного; гидрозатвор крепится к первой раме цепями; запрещены отклонения от паспорта.

ПБ при сотрясательном взрывании (цель сотрясательного взрывания – спровоцировать выбросы породы, угля, газа).

Взрывание ведётся согласно специальной инструкции, прилагаемой к паспорту БВР. В ней предусмотрено:

проверка всех вентиляторных устройств;
вывод людей на расстояние не менее 1000 метров;
проверка диспетчером (по телефону) постов;
предупреждение стволовых;
замер газа;
взрывание ведёт мастер-взрывник в присутствии лица надзора;
отключается электроэнергия в прилегающих выработках;
выработка обмывается на расстояние 20 метров;
устанавливаются завесы, заслоны;
забой осматривается не ранее, чем через 30 минут после взрыва.

Оказание первой помощи:

Немедленно эвакуировать пострадавшего с аварийного участка на свежую струю, используя все сподручные средства;
Доставив, немедленно известить диспетчера, оказать первую помощь. По возможности эту помощь следует оказать во время движения;
При отравлении газами – вынести на свежую струю, укладывают, делают искусственное дыхание.