Технические науки/10. Горное дело

студент гр. АиУ-06-3 Ибрагимов Н.М., научн.рук. Лисицын Д.В.

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

К вопросу о разработке мероприятий по прогнозированию и предотвращению внезапных выбросов угля и газа на шахтах

Прогнозировать то или иное явление – значит наблюдать процессы, которые его подготавливают, с тем, чтобы экстраполируя их в перспективу, оценивать вероятность возникновения этого явления.

Внезапный выброс угля и газа - это очень грозное явление, жертвами которого периодически становится много шахтеров. Уголь, который выбрасывается в выработку из угольного пласта, находится в состоянии пыли. Такая пыль, когда ее много, ведет себя как паста и часто бывает, что в результате выброса эта пыль буквально запечатывает выработки прямо вместе с находящимися там людьми [1].

Выброс угля и газа является наиболее сложным из всех явлений и представляет собой быстроразвивающееся разрушение горного массива под действием горного и газового давления впереди забоя выработки с последующим отбросом разрушенного угля. Сила этого явления измеряется от нескольких тонн до нескольких тысяч тонн. Количество выбрасываемого метана при этом измеряется кубическими метрами и, как правило, значительно превышает количество выбрасываемого угля.

Естественно, что при таких последствиях выбросов угля и газа работа людей в шахтах становится небезопасной.

Отличительными признаками внезапного выброса угля и газа являются:

- отброс угля от забоя на расстояние, превышающее протяженность возможного размещения его под углом естественного откоса;

- образование в угольном массиве полости;

- смещение угля в выработку;

- повышенное по сравнению с обычным выделение газа в горную выработку.

Внезапному выбросу угля и газа могут предшествовать предупредительные признаки: резкое увеличение газовыделения в выработку, шелушение забоя, появление пылевого облака на груди забоя, удары и трески в массиве, выдавливание или высыпание угля из забоя, отслаивание кусочков угля от забоя, зажим, выталкивание или втягивание бурового инструмента, вынос газа и штыба при бурении.

Главная задача, стоящая в настоящее время перед наукой и практикой, заключается в том, чтобы не снижая темпов разработки выбросоопасных пластов, обеспечить на шахтах безопасность работ.

Для безопасной разработки выбросоопасных и угрожаемых угольных пластов необходимо применять комплекс защитных мероприятий, а именно:

- прогноз выбросоопасности;

- опережающую отработку защитных пластов;

- способы предотвращения внезапных выбросов угля и газа и контроль их эффективности;

- систему разработки и технологию в очистных и подготовительных забоях, снижающих вероятность возникновения внезапных выбросов угля и газа;

- мероприятия по обеспечению безопасности работающих.

Известно, что большую роль в подготовке и развитии выброса играет рост трещин под совместным воздействием горного и газового давления в плоскости наибольшего сжатия. Так, в призабойной области или вблизи фронта волны последовательного отрыва инициирующей выброс, трещины растут параллельно обнаженной поверхности забоя или фронта волны. Изучение условий их роста имеет большое значение для прогноза выбросов и для разработки мер борьбы с ними. Такое изучение выявляет характерные сочетания параметров, отвечающих опасности, и вскрывает закономерности, позволяющие исключить выбросы.

Теоретические разработки в области геодинамических явлений базируются на том, что причиной их является повышенное напряженное состояние горных пород, что приводит к разного рода энергетическим дисбалансам.

Прорыв в прогнозировании геодинамических явлений возник в результате разработки метода и соответствующей аппаратуры геоакустического выявления поверхностей ослабленного механического контакта.

Идея этого прогнозирования состоит в следующем. Прежде, чем обрушиться, породы кровли должны сначала отслоиться от вышележащего породного массива. Следовательно, вероятность обрушения пород кровли определяется наличием и местонахождением поверхностей потенциального и фактического расслоения пород. Или, иначе говоря, наличием и местонахождением поверхностей ослабленного механического контакта (ОМК). Как оказалось, в условиях слоистого массива угленосной толщи информация, получаемая с помощью спектрально-акустических измерений в основном и состоит в выявлении местонахождения залегающих в угленосной толще поверхностей ОМК и степени ослабленности по этим поверхностям. Показатель напряженного состояния массива оценивается отношением амплитуд акустических шумов от работающего горного оборудования, замеренных на высоких и низких частотах.

Все это указывает на целесообразность разработки автоматизированных способов оценки состояния призабойной части выбросоопасных пластов и создания автоматизированной многофакторной системы контроля параметров рудничной атмосферы и состояния призабойной части пласта на основе применения современных технических средств отбора информации, ее передачи и обработки.

Литература:

1. Гликман А.Г., Стародубцев А.А. О роли геофизических методов при решении инженерно-геологических задач. //Жизнь и безопасность. 1998,  N 2-3, с. 518-524.