Введение к работе
Актуальность _тс_га. Крутш пласти п Украйно почти искдечитольно (95/5) разрабативаются гохта;іі Центрального района Донбасса (ЦРД), ~л~ рактзризушэгосл сдожнжа горно-геологичоскиші условиями, к основним из которых относятся: ~ вибросоопаспэсть и одновременно сялснноеть угзлькьк пластов к обрусзниям, обусловленная структурно-тзкстуршам
h ТекТОННЧеСКШЫ ОСобоИКОСТКМИ МЗСТОрОЯДЄШІя; - бОЛЬСЗШ Глубина ПЭ'
дсния горних работ, как правило, порядка 1000 н.
Всярнтке крутого Еибросоопасногэ или угрохаомсго пласта - самая тохничзсян и технологически сложная !! трудоемкая опзрдцнл подготошпі пласта а разработке как при строительства пахта, так и при подго -товпз нового горизонта.
Таяоо полонимо обусловливаете в значительной меря и тем, что о настогсіез время в соответствии с корма-тигними документами под геп-рытисп пенимпотел целы:"* перачень послодователм.'э быполнкзкнх работ: ст рззЕ0д::н полсіонкя пласта' относительно зг.боя ваярьгсаептоП выработка до удаления от него.
3 предмдугне 20-40 лот і:а едхтах ЦРД емогедко покрывалось с среднем 250-270 пластов и проплзстков, время, которое затрачивалось ш одно покрытие, поднялось от 7-Ю до 50 суто:;,
Сфгцнальназ расследование всох газодинамических явления (ГД!Ї) спсці;адьі:нм.и кемисечями Мннуглспром и Коміітс-т Госгортохиадзора, СССР вволи с 1953г. 2а43года (1953-1995) по даюпг» ІІакНИИ при зскентиях крутих пластов было за-г.^г"?ттароп2но 129 выбросов угля ч газа, Г) об-рурсний (висипаний) угля нависагаего каседаа, сопровокдавсихеп по -відігникч газовцдолешієм. Если рассматривать иэиэконие числа сбросов по годам, взяв за основу десятилетние порлодч, то падучим сле-дукззю результаты: І - II Ц«53-І962г.г.); II - 29 (І963-І972г.г.:; Ш - 34 (І973-І902г.г.) и ІУ - 50 (І983-І992г.г.). Совораенко очв -видний непрерывный рост при обтеї! увеличение числа выбросов за
2 сорок лет в 4,5 раза самым убедительным образои доказывают актуальность выбранной темы диссертации.
Поль работы. Установить особенности газодинамических явлений, происходящих при вскрытиях крутых выбросоопасных пластов о примененном способов предотвращения выбросов, и разработать научно-технические решения для повышения их эффективности.
Илия работы заключается в том,что некоторые широко применяющиеся способы предотвращения выброса при вскрытиях имеют издостатки, устранение которых за счет новых научно-технических решений приведет к по-сыпзнив социальной и технико-экономической эффективности их применения.
МІВД-іі25ШШаійі ^ диссертации используется комплексний горно-экспериментальный метод, включающий наряду с аналитическими исследованиями, опытами в шахтных условиях, изучение по материалам расследований ко,миссияш обстоятельств всех газодинамических явлений,прои--вошедших в І953-І995Г.Г. -на вахтах ЦРД при вскрытиях^с позиций современных представлений механизма возникновения и протекания выбросов угля и газа, акцентом на реальность факта ГДІІ и учетом особенностей их проявления.
Обязательней является оценка «адешости научно-технических реионий. Основные научныополояония^ выносимые на.замиту.
Ї.Метод критериального отяесенкя газодинамических явлений, прс -исходящих при векритиях, к выбросал» или обрукзнням, учитывавдий боль-СуЮ Д1)>5аылчность выброса по сравнении с обрушонием и основанный на речете отновен.ия длины выработки, заполненной разрупошшм углем на полков сачокиОц к длине выработки, на которую разрушенный уголь от -брссан. Критерий (Вг) рассчитывается по результатам измерений, которые поизводятся при расследованиях ГДЯ, с точностью до сотых долей единицы а округляется до дасятых ев долей. При Бг> 0,3 газодинамическое
явление квалифицируется как выброс, при Вг<0,3 - обруаенио, сопро-воздаетеася повыгеннш газовыдедениоы.
2,Методика анализа особенностей газодинамических явления, прои-зоведсих при вскрытии крутых пластов, за.тлючатсаясл в учете самого факта явлений; сомнений членов комиссии, расследовавшей ГДЯ, о степени выполнения потивовыбросиых мероприятия; в учето оффекта осыпания назиеатазго угольного їгассива в метановой среде, а также полноты заполнения разрупенньм углем при выбросах выработок пологих пластов, проводимых сотрясатольшаї взрыванием, и всхрываких выработок при классических (безусловных), "условных" и "сомнительных выбросах".
З.Полозенио о неэффективности усложнения противовыбросных мероприятий, заклвчагаегося в применении комплекса из двух способов предотвращения выбросов шзсто одного и оцениваемое предложенным нами критерием ки , характориэугопл нзпрорывный рост соотнопонпя числа таких случаев (выработок), которое но привело к снижении числа сыбри-соз в последние 30 лет.
4.Природа эффективности гидрорыхления как способа предотвращения выбросов заключается в последовательном разрушении сукествустаїх мияротреаин и прорастании (образовании) новой их системы. Зкспери -ментально в пахтных условиях доказана реальность интенсификации гид-рорыхлекил га счет увеличения темпа (дебита) и давления нагнетания воды, приводящих к росту скорости образования и размеров зон беэопъс-ноЯ разгрузка в приз8<У>иной. части пласта примерно в 9 паз, епня-.еш:» в 13 раз числа случаев неэффективности способа.
5.Разработка способа возведения донного каркаса, устраняющего установленные недостатки каркасной крепи из металлических труб и заключавшегося в применении для вьбросоопаснік пластов, Емепаизио породы которых устойчивы; в применении патронированных пенополиурета-коеых композиций, монтаяе его в донной части сквзїин, вклочасее.І
4 пласт и различные по размерам,зависящий от коэффициента крепости,при-мыкавзде участки пород и приводящем к уменьшении изгибающего момента аркатуры более чем в 4 раза.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и окомендпттий работы доказывает рассмотрение фактически произоседших
выбросов и обрушений с позиций современных представлений механизма ьыбросоБ, учитывающих возможность осыпании угля нависаших массивов в мзтановой среде; содержание в ней оценки достоверности численного значения критерия отнесения ГДЯ к выбросам и обрушониям, ошибка по которому не превыкает 2-3. и подтьерндаотоя рассмотрением физической сущности установленных статистических зависимостей числа выбросов и обрушений от усложнения противовыбросных мероприятий, от гор-но-геологическі- к условий, от работоспособности конструкций каркасной металлической кропи, от применения гидрорыхления. Научное значение работы заклвчается в следующем:
на основании представлений о различной полното заполнения выработки разрушенным углем при выбросах и обрукадиях во время создания критериального метода (способа) отнесения ГДЯ к выбросам или обручениям впервые удалось использовать те характеристики (показатели), которые болео сорока лет измерялись, но при квалификации ГДЯ но использовались : длина заполнения выработки на полков сечение (. ип ) и общий отброс разрешенного угля ( Ctf );
разработка методики анализа особенностей ГДЯ по данный расследований их специальными комиссиями позволила на основе фактических данных оценить не только эффективность применения способов предот-о(*йсния выбросов, но и выделить их достоинства, недостатки, определить направленность созерввнетвования способов предотвращения выбросок;
введение коэффициента услоїзісікл противовыбросных мероприятий
I) как отнесения числа выработок, а которых применяют комплекс, состояний из двух способов, к числу, в которых используется только один кз них, позволило не только сделать вывод о неэффективности применения в последние 30 лот комплекса способов, но и о необходимое для конкретных горно-геологических условии выбирать один,наиболее им соответствующий способ;
доказательства реальности и высокой целесообразности интенсификации процесса нагнетания вода при гидрорыхлении, примонякаемся для предотвращения Еыбросов, являются научной основой для расширения области ого использования на вкбросоопасных низкопраеиистых пластах;
исследование особенностей работы металлической труби (армату-ры) в каркасной крепи позволило установить, что минимальная изгибавши момент возникает при заиемлении обоих ее концов и что снинзкиа ее длины, имегаее место в донном каркасе, позволяет дополнительно уиеггь-сять изгибавший мокент еие более чем в 4 раза.
Практическое значенне_работы заключается в разработке метод** критериального отнесения газодинамических явлений, происходящих при вся-ритиях, к выбросам или обруяениям и совершенствовании. двух наиболее пироко применявшихся способов предотвращения выбросов: гвдрорыхлеиил и возведения каркасной крепи.
Реализация_результатов р.аботы_ заключаемся в следупаем:
метод критериального отнесения газодинамических явлений, происходящих при вскрытиях, к выбросам или обручениям рекомендован !4ак-НИИ для промышленных испытаний на сахтах ЦРД (Приложение I);
способ интенсифицированного гидрорыхления рекомендован комиссией ДонНиИ и ПО Дзерзшнскуголь для предотвращения выбросов в ларах, подготовительных и вскрывавших выработках на вахтах, разрабаты-яп-сих крутые выбросоопаенке пласты (Приложение 2);
- "Руководство по применения дошюго каркаса при вскрытии крутых и крутонаклонкых угольных пластов" согласовано Управлением Донецкого округа Госгортехкадзора Украины и утверядено 1!акНИИ,
Ллдобаїргя работы.. Основные полонаиия и отдельные результаты исследований докладывались и обсугдались на научно-технических советах производственных объединений Дзерзянскуголь и Артемуголь, ученых советах допІКИ, НакНИИ, ДонГТУ.
Публикации.Основино результаты исследований опубликованы в дьуг: монографиях и ессти статьях.
Обгом к стЕукту_ра аботы^_ Диссертация состоит из введения, пята глаз и заключения. Она содержит ПО страниц шеинописного текста, 32 риоунка, 16 таблиц, список литературы из 66 наименований и 3 приложения на 12 страницах.
