6.4. ОСОБЕННОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ ВЫРАБОТОК В СЛОЖНЫХ УСЛОВИЯХ
Под сложными условиями понимают суфлярные (концентрированные и интенсивные
выделения метана в выработку), внезапные выбросы угля (соли), породы и
метана, внезапные обрушения и горные удары.
Для борьбы с суфлярными выделениями метана применяют дегазацию массива и
изолированный отвод газа из суфлярных источников. Способы дегазации угольных
пластов, вмещающих пород и выработанных пространств рассмотрены ниже.
Изолированный отвод метана из суфлярных источников производят путем
установки колпаков (улавливающих головок), шлангов и каптажных труб.
Последние подключают к дегазационной сети.
В последние годы в подготовительных выработках угольных шахт происходит от
22 до 41 % общего числа внезапных выбросов. В качестве мер безопасности при
проведении подготовительных выработок по выбросоопасным пластам применяют:
прогноз выбросоопасности; способы предотвращения выбросов; проведение
выработок в массиве, подвергшемся разгрузке от горного давления в результате
первоначальной отработки смежных, так называемых защитных пластов;
специальные технологию и организацию работ; мероприятия по обеспечению
безопасности рабочих.
Прогноз выбросоопасности осуществляют с критической глубины, т. е. глубины
ведения горных работ, ниже которой возможно возникновение внезапного
выброса. Критическая глубина колеблется от 150 м в Кузбассе до 400 м на
Воркутинском месторождении. Прогноз в месте вскрытия пласта выработкой
вначале осуществляют путем бурения разведочных скважин. Затем при подходе
забоя вскрывающей выработки на расстояние не менее 3 м по нормали к пласту
бурят другие разведочные скважины, через них отбирают пробы угля и замеряют
давление метана в пласте.
Ниже критической глубины периодически осуществляют определение
выбросоопасности пласта или отдельных его частей— локальный прогноз. При
проведении подготовительных выработок на выбросоопасных пластах производят
текущий прогноз, т. е. прогноз в процессе проведения выработки для
определения выбросоопасных зон.
Способы предотвращения внезапных выбросов угля и газа делят на региональные
и локальные. К первым относят дегазацию угольных пластов и их увлажнение
через длинные (более 15—20 м) скважины диаметром 45—110 мм, ко вторым —
различные виды гидрообработки призабойной зоны угольного пласта через
короткие шпуры, образование разгрузочных полостей, бурение опережающих
скважин и торпедирование массива взрывными зарядами.
Гидрорыхление угольного пласта применяют при проведении выработок по тонким
и средней мощности пластам в тех случаях, когда возможно бурение шпуров на
заданную глубину и нагнетание через них в пласт воды. Из забоя по угольному
пласту бурят не менее двух нагнетательных скважин. Длину скважин диаметром
43—45 мм принимают равной 6—11 м.
В скважину вставляют герметизатор, предотвращающий выход воды из скважины
при нагнетании. Глубину герметизации скважины принимают равной 4—8 м, считая
от забоя. Объемную скорость нагнетания воды принимают не менее 3 л/мин в
расчете на одну скважину, удельный объем воды, приходящийся на 1 т угля в
массиве,— не менее 20 л. Давление нагнетания воды при гидрорыхлении обычно
равно 8—35 МПа.
Другой локальный способ борьбы с внезапными выбросами угля и газа в
подготовительных выработках — устройство разгрузочных щелей. Способ
используют при проведении выработок с помощью буровзрывных работ или
комбайнов избирательного действия.
В МГИ разработан физико-химический способ снижения выбросоопасности пласта
при проведении выработок в режиме сотрясательного взрывания на основе
укрепления массива полимерными соединениями. Нагнетание в пласт
мочевино-формаль-дегидной смолы совместно с отвердителями (хлористый
аммоний, щавелевая или соляная кислота в жидком состоянии) производят через
две или три опережающие забой скважины длиной 6—10 м. Расход жидкости при
нагнетании составляет 0,2—0,3 м3/ч. В каждую скважину в зависимости от
размеров зоны физико-химического воздействия, пористости и трещиноватости
угля нагнетают 0,4—0,6 м3 раствора при давлении 12— 18 МПа. Через 0,3—2 ч
смола в пласте затвердевает и упрочняет его. Размер упрочненной зоны по
направлению движения выработки составляет 8—10 м, в боках — 2—2,5 м. При
удельном расходе раствора 15—30 л/т предел прочности угля на сжатие
возрастает в 1,4—1,8 раза, различие в прочностных характеристиках различных
пачек угля снижается в 3 раза, уменьшается начальная скорость
метановыделения из угля при его разрушении.
Борьба с выбросами породы и газа при проведении выработок предусматривает
применение сотрясательного взрывания с повышенным расходом взрывчатых
веществ и полным выводом рабочих за пределы возможного опасного действия
выброса, проведение выработок уменьшенной площадью поперечного сечения с
последующим его расширением до проектного, гидроотбойку массива, образование
разгрузочной щели, использование контурного взрывания.
Борьбу с горными ударами, происходящими в виде быстрого, порой практически
мгновенного разрушения массива угля или породы, проводят в направлении
уменьшения действующих в массиве напряжений Горные удары проявляются в забое
выработки и в целиках, оставленных по контуру выработки, а также вблизи
геологических нарушений. Прогноз уда-роопасности массива проводят по выходу
буровой мелочи при бурении скважин, сейсмоакустической активности, влажности
и прочностным свойствам массива. По результатам прогноза определяют
категорию удароопасности пласта. По методике ВНИМИ различают четыре
категории удароопасности участка пластов: I — особо опасен; II—опасен; III —
непосредственной опасности нет, но требуется периодический контроль степени
выбросоопасности; IV— неудароопасен.