Page 1

МИНИСТЕРСТВО УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГОРНОЙ ГЕОМЕХАНИКИ И МАРКШЕЙДЕРСКОГО ДЕЛА В НИМИ

УТВЕРЖДЕНО

СОГЛАСОВАНО

Министерством угольной промышленности СССР 18 ноября 1988 г

с Госгортехнадзором СССР 3 августа 1988 г

СОГЛАСОВАНО с ЦК профсоюза рабочих угольной промышленности 7 апреля 1988 г

НПАОП 10.0-5.26-88 И Н С Т Р У К Ц И Я ПО БЕЗОПАСНОМУ ВЕДЕНИЮ ГОРНЫХ РАБОТ НА ШАХТАХ, РАЗРАБАТЫВАЮЩИХ ПЛАСТЫ, СКЛОННЫЕ К ГОРНЫМ УДАРАМ (к § 132 Правил безопасности в угольных и сланцевых шахтах) Ленинград 1988

Инструкция по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих пласты, склонные к горным ударам (к § 132 Правил безопасности в угольных и сланцевых шахтах). Л., 1988, 86 с. (М-во угольной пром-сти СССР, Всесоюз ордена Трудового Красного Знамени науч.-исслед. ин-т горн, геомех. и маркшейд, дела). Регламентированы требования к вскрытию, подготовке и порядку отработки опасных и угрожаемых по горным ударам пластов, а также методы прогноза и борьбы с горными ударами на угольных шахтах СССР. Ил. 39, табл. 17.

1


ВВЕДЕНИЕ Настоящая Инструкция является приложением к § 132 «Правил безопасности в угольных и сланцевых шахтах» (М., 1986)* и регламентирует: порядок выявления пластов, угрожаемых по горным ударам, и перевода их в опасные; методы прогноза степени удароопасности участков угольных пластов; требования к выбору схем вскрытия, подготовки и систем разработки; порядок отработки свиты пластов; технологические требования к безопасному проведению и поддержанию подготовительных выработок и к очистным работам; порядок ведения горных работ в особо сложных условиях; параметры эффективных профилактических противоударных мероприятий и методы контроля качества их выполнения; порядок перехода на удароопасный режим горных работ; деятельность комиссий по горным ударам производственных объединений и служб прогноза угольных шахт. Инструкция является нормативным документом и предназначена для работников шахт, производственных объединений, научно-исследовательских и проектных институтов. Составлена ВНИМИ при участии производственных объединений, проектных организаций и органов Госгортехнадзора СССР с учетом результатов научноисследовательских работ и опыта борьбы с горными ударами на шахтах страны. Обсуждена в производственных, научно-исследовательских и проектных организациях, соответствующих округах Госгортехнадзора СССР и управлениях Госгортехнадзоров союзных республик. * Далее — «ПБ». 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 1.1. Для своевременного и рационального планирования горных работ и профилактики горных ударов на пластах, склонных к горным ударам, предназначен «Каталог пластов угля, угрожаемых по горным ударам, на месторождениях СССР» (Л., 1984). Наряду с Инструкцией он обязателен для проектных организаций Минуглепрома СССР. 1.2. Горные удары по силе и характеру проявления подразделяют на собственно горные удары, микроудары, толчки, стреляния и горно-тектонические удары (см. прил. 1). 1.3. Угольные пласты, склонные к горным ударам, делятся на угрожаемые (потенциально опасные) и опасные по горным ударам*. 1.4. К угрожаемым относят угольные пласты (боковые породы), склонные к хрупкому разрушению в условиях повышенных концентраций напряжений. Производственные объединения с привлечением ВНИМИ выявляют угрожаемые по ударам пласты к горные породы по методике прогнозирования ударооаасности угольных пластов и пород (прил. 1). Угольные пласты (породы) относят к угрожаемым по заключению ВНИМИ совместным приказом производственного объединения и округа Госгортехнадзора. Форма приказа об отнесении пластов к угрожаемым и удароопасным показана в прил 1. В угрожаемые, начиная с глубины 150 м, должны переводиться комиссией по горным ударам** также те пласты, на которых при ведении горных работ появились толчки и стреляния в пределах данного шахтного поля или горные удары на соседнем шахтном поле. На угрожаемых по горным ударам пластах с этих глубин должен производиться прогноз степени удароопасности. Ответственность за своевременное отнесение пластов к угрожаемым возлагается на главного инженера шахты и технического директор» производственного объединения. 2


Перечень угрожаемых пластов содержит издаваемый ВНИМИ «Каталог пластов угля, угрожаемых по горным ударам, из месторождениях СССР». * Далее слова «по юрным ударам» для краткости опускаются х'* Комиссия, создаваемая в соответствии с § 132 Правил безопасности (положение о комиссии приведено в прил 2) 1.5. К опасным относят пласты на тех этажах (ярусах) шахтного поля, в пределах которых происходили горные удары (микроудары), или при ведении горных работ выявлены участки I и II категорий опасности, и те же пласты на нижележащих этажах (ярусах) шахтного поля. Категорию удароопасности участков пластов определяют в соответствии с разделом 5 настоящей Инструкции. Пласты к удароопасным относит комиссия по горным ударам по представлению производственного объединения. 1.6. Признаками удароопасности пластов являются толчки, стреляния и микроудары при работе выемочных машин, отбойных молотков, при бурении и взрывании шпуров в очистных и подготовительных забоях. Интенсивность проявления признаков возрастает с увеличением глубины разработки, а также в процессе горных работ на участках шахтного поля, испытывающих повышенное горное давление (ПГД) в следующих случаях: отработка оставленных целиков угля; работа встречными и догоняющими забоями; работа на передовые выработки; проведение выработок в зонах влияния очистных забоев; работа под кромками угольного массива или под целиками, оставленными на смежных пластах свиты, а также в зонах влияния геологических нарушений. 1.7. Горные удары, повлекшие за собой несчастные случаи, расследуют в соответствии с «Инструкцией о расследовании и учете несчастных случаев на подконтрольных Госгортехнадзору СССР предприятиях и объектах» (М., 1985) с участием представителя ВНИМи. Горные удары, не вызвавшие тяжелых последствий, должны расследоваться комиссией в соответствии с Инструкцией, названной выше, с участием представителей ВНИМИ. Толчки, стреляния, микроудары при первом их проявлении должны рассматриваться в течение суток комиссией по горным ударам в целях установления причин и разработки мер по борьбе с ними, а также отнесения пластов к опасным или угрожаемым по горным ударам. В комиссию входят: технический директор производственного объединения или назначенное им лицо (председатель), главный инженер шахты, по одному представителю округа Госгортехнадзора и ВНИМИ. Работы по ликвидации последствий горного удара в выработках разрешает комиссия, расследовавшая данный случай. Горные работы могут быть возобновлены после выполнения мероприятий, предложенных комиссией. На все случаи горных ударов (микроударов) составляют карточки (прил. 4), направляемые в производственные объединения, в управление горного округа и во ВНИМИ. 1.8. Перспективные и годовые планы развития горных работ на пластах, угрожаемых и опасных по горным ударам, должны соответствовать требованиям настоящей Инструкции. На них обязательно должны быть нанесены красными линиями границы зон ПГД. Эти планы утверждает технический директор производственного объединения. В первую очередь следует предусматривать отработку защитных пластов в соответствии с «Перспективными схемами» их использования, составляемыми ВНИМИ для каждой шахты, Если на шахте есть пласты, склонные одновременно к внезапным выбросам и горным ударам, то ВНИМИ учитывает их ударо-и выбросоопасность при разработке 3


Перспективных схем. 1.9. При проектировании новых шахт, реконструкции действующих и подготовке новых горизонтов, разрабатывающих пласты, угрожаемые и опасные по горным ударам, должны учитываться требования настоящей Инструкции. Проекты должны быть согласованы с ВНИМИ. На действующих шахтах изменения проектных решений при ведении горных работ должны быть согласованы с организацией, утвердившей проект, и ВНИМИ. Проекты не должны утверждаться без заключения ВНИМИ. 1.10. Раскройка шахтных полей месторождения, разрабатывающего опасные и угрожаемые пласты, должна обеспечивать планомерную отработку всех запасов по площади, включая неудароопасные пласты, без углов, выступов и целиков Общее направление отработки следует предусматривать от выработанного пространства на массив. Подготовка шахтного поля может производиться погоризонтальным, панельным или этажным способами. 1.11 На шахтах, разрабатывающих пласты, опасные одновременно по горным ударам, внезапным выбросам угля и газа, паспорта выемочного участка утверждает технический директор производственного объединения. Круг профилактических мер в конкретных горнотехнических условиях устанавливает комиссия по горным ударам на основании заключений ВНИМИ, МакНИИ или ВостНИИ. 1.12. На действующих предприятиях прогнозируют степень удароопасности отдельных участков угольных пластов. Цель прогноза — установить зоны повышенной напряженности, в пределах которых горные работы сопряжены с риском возникновения горных ударов. Прогноз степени удароопасности подразделяется на два этапа: региональный и локальный. Региональный прогноз осуществляют непрерывно с помощью специальных сейсмостанций. Целесообразность строительства сейсмостанций определяет ВНИМИ. Локальный прогноз удароопасности и контроль эффективности профилактических мероприятий осуществляют группы прогноза горных ударов шахт. Типовое положение о службе прогноза содержится в прил. 3. На пластах каменного угля и антрацита основным методом прогноза степени удароопасности является прогноз, основанный на избыточном выходе буровой мелочи при бурении скважин (шпуров) диаметром 43 ± 1 мм. В качестве дополнительного метода комиссия по горным ударам может разрешить использовать показатель крупности буровой мелочи или сейсмоакустическую активность. На буроугольных пластах степень удароопасности определяют по изменению относительной влажности угля в краевой части пласта. Эффективность профилактических противоударных мероприятий обычно контролируют методами, применяемыми для прогноза степени удароопасности. 1.13. В качестве профилактических мер для борьбы с горными ударами следует использовать мероприятия регионального или локального характера. Преимуществом региональных мер является то, что они проводятся заблаговременно и не сдерживают ведение горных работ. К региональным профилактическим мерам относят опережающую отработку защитных пластов и нагнетание воды в пласт по скважинам, пробуренным через породные пробки, обеспечивающим надежную герметизацию и значительный радиус увлажнения. Область эффективного использования регионального увлажнения определяют опытным путем. В качестве локальных мер для борьбы с горными ударами рекомендуют следующее: при I — II категориях удароопасности — бурение разгрузочных скважин большого диаметра (d > =100 мм), нагнетание воды в различных режимах и камуфлетное 4


взрывание; при III категории удароопасности — бурение разгрузочных скважин и нагнетание воды на участках, где в перспективе ожидается увеличение напряженности; комбинированные способы борьбы с горными ударами, параметры которых разрабатывают опытным путем (скважины большого диаметра с камуфлетным взрыванием, камуфлетное взрывание с нагнетанием воды). Не следует использовать гидрообработку для целиков размерами меньше 0,4l, где l — ширина зоны опорного давления. 1.14. Изменение параметров противоударных мероприятий и периодичность прогноза удароопасности, предусмотренных настоящей Инструкцией, может быть осуществлено комиссией по горным ударам на основе специальных исследований и заключения ВНИМИ. 1.15. В производственных объединениях, разрабатывающих угрожаемые и удароопасные пласты, вводится должность главного горняка по горным ударам. 2. ВСКРЫТИЕ И ПОДГОТОВКА ШАХТНОГО ПОЛЯ 2.1. Угрожаемые и опасные пласты следует вскрывать выработками, проводимыми по породам или по неопасным пластами, или в защищенных зонах, образованных отработкой смежных пластов. Полевые штреки и участковые квершлаги рекомендуется проводить в разгруженной зоне позади очистного забоя защитного пласта. При этом необходимо обеспечить возможность отработки пластов без оставления в выработанном пространстве целиков или выступающих участков угольного массива. 2.2. В исключительных случаях с разрешения комиссии по горным ударам на опасных и угрожаемых пластах допустимо оставлять околоштрековые целики шириной на всем их протяжении не более 0,1l, но не более 8 м. Выработки, оконтуривающие целики, можно проводить только после приведения в неудароопасное состояние участка пласта около штрека шириной П = С1 + С2 + n, где С1, С2 и n — соответственно ширина целика, проводимой выработки (рис. 1) и защитной зоны, определяемой по номограмме (рис. 2)

Рис. 1. Схема приведения в неРис. 2. Номограмма для определения удароопасное состояние выработок, ширины защитной зоны в краевой части оконтуривающих целики: пласта l — проводимая выработка, 2,3 — вентиляционный и откаточный штреки, 4 — скважины большого диаметра 2.3. В исключительных случаях с разрешения комиссии по горным ударам допускается вскрытие и подготовка выработками, проводимыми по угрожаемым и опасным пластам, с поддержанием этих выработок целиками угля. При комбинированном использовании

5


целиков и породных полос выработка проводится широким ходом с двусторонней раскоской, заполняемой породой между целиком и выработкой на ширину Зm, но не менее 3 м. На сопряжении выработок раскоска делается на всю ширину целиков. Между целиком угля и породной полосой следует оставлять свободное пространство шириной не менее 1 м (рис. 3). Ширину целика с каждой стороны выработки принимают равной ширине зоны опорного давления / (рис. 4)

Рис. 3. Комбинированное Рис. 4, График зависимости ширины зоны применение породных полос и влияния опорного давления от глубины целиков угля разработки Н и мощности пласта или вынимаемого слоя т На мощных пластах, отрабатываемых слоями, ширина зоны l определяется по мощности первого слоя. Суммарная ширина целика в последующих слоях увеличивается на 1,5га (рис. 5).

Рис. 5. Определение ширины целика у выработки на мощном пласте Ширина целика между наклонными параллельными выработками (уклоны, бремсберги) должна быть не менее 0,5l. Разрешается оставлять целик шириной меньше 0,5l, если после (в период) проведения первой выработки участок будущего целика приводится в неудароопасное состояние скважинами большого диаметра (см. рис. 1). 2.4. Камеры со сроком службы более пяти лет не должны располагаться в угрожаемых и опасных пластах. Проведение и устройство камер со сроком службы не более пяти лет на угрожаемых и опасных пластах разрешается только после приведения пласта в неудароопасное состояние на участке, размеры которого больше, чем камеры на 2п во все стороны. 3. ПОРЯДОК ОТРАБОТКИ СЕКТЫ ПЛАСТОВ 3.1. При разработке свиты пластов в первую очередь следует производить выемку неопасного защитного пласта. Если все пласты свиты угрожаемые или опасные, то разработку надо начинать с пласта менее опасного и обеспечивающего наибольшую эффективность защитного действия в соответствии с требованиями «Перспективных схем». 3.2 При отработке мощного угрожаемого или опасного пласта первый отрабатываемый слой является защитным по отношению к остальным Порядок отработки слоев должен 6


быть нисходящим. В случае закладки выработанного пространстве допускается восходящий порядок отработки слоев. Первый слой следует разрабатывать с соблюдением требований, предусмотренных для угрожаемых и опасных топких к средней мощности пластов. 3.3. Защитный пласт следует разрабатывать без оставления целиков. В исключительных случаях, если оставления целиков не избежать, например, в зоне геологических нарушение (выклиниване, пережим составляют специальный паспорт ведения горных работ, включающий дополнительные меры безопасности; паспорт утверждается технические директоров производственного объединения. Выкопировка с плана горных работ с нанесением защишеных зон и зон ПГД выдается начальнику эксплуатационного участка Зоны повышенного горного давления от оставленных целиков наносят на пдланы горных работ согласно прил 5 3.4. Прм малых мощностях междупластья возможность применения подработки удароопасного пласта определяется способом управления кровлей и мощностью подрабатывающего пласта В случае полного обрушения кровли при подработке пластами тонкими и средней мощности минимальное междупластье должно составлять не менее шестикратной мощности подрабатывающего пласта. В отдельных случаях комиссия по горным ударам при наличии заключения ВНИМИ может разрешить отработку при меньшей мощности междупластья. При выемке подрабатывающего пласта с закладкой или при заполнении его выработанного пространства породой, перепускаемой с верхнего горизонта, возможна подработка, если размеры междупластья не менее трехкратной мощности подрабатывающего пласта. Если размеры междупластья при подработке не превышают десятикратной мощности подрабатывающего пласта, то в зоне восстановления опасных нагрузок (рис. 5.2, прил. 5) удароопасность не восстанавливается. 3.5. Горные работы на угрожаемом и опасном пластах следует вести в пределах защищенной зоны, границы которой определяют в соответствии с прил. 5. В пределах защищенной зоны опасные и угрожаемые пласты разрабатывают как неопасные в течение пяти лет с момента ее образования, за исключением особо сложных условий в зонах геологических нарушений. В этом случае, а также по истечении указанного срока заключение об эффективности защитного действия дает ВНИМИ на основании экспериментальной оценки удароопасности. 3.6. Для предупреждения горных ударов в выработках, проводимых по опасным пластам угля и породам, должна применяться локальная выемка защитного пласта. Параметры локальной выемки защитного пласта при междупластьи до 30 м определяют по схемам рис. 5.7, а при междупластьи более 30 м — по схемам рис. 5.1 и 5.2 (прил. 5). 4. СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ 4.1. Запрещается применение камерной и камерно-столбовой систем разработки. Параметры системы разработки при гидродобыче должны быть согласованы с комиссией по горным ударам 4 2. При выемке опасных и угрожаемых пластов должен применяться нисходящий порядок отработки этажей (подэтажей, ярусов) и предусматриваться проведение минимального количества передовых выработок. Восходящий порядок отработки, как исключение, может быть разрешен комиссией по горным ударам при наличии заключения ВНИМИ Запрещается отработка подэтажей (ярусов) одновременно в нисходящем и восходящем порядке. 7


Опережение одновременно отрабатываемых подэтажей (ярусов) при нисходящем порядке отработки не должно превышать 10 м при пологом, наклонном и крутонаклонном падении и 25 м — при крутом, или должно быть не менее 2l При раздельной отработке подэтажей (ярусов) их опережение не ограничивают. При отработке мощных пологих (до 18°) газоносных удароопасных пластов, склонных к самовозгоранию угля, рекомендуется восходящий порядок отработки ярусов в пределах панели. Отработка этажей в восходящем порядке может быть разрешена комиссией по горным ударам 4.3. Во время очистных работ в случае появления в районе выработок I и II категорий удароопасности подготовительные выработки следует приводить в неудароопасное состояние впереди очистных работ на расстояние не менее l. На участке до 0,5l приведение выработок должно осуществляться при остановленном очистном забое. 4.4. При разработке угрожаемых и опасных пластов в условиях, при которых проведение и поддержание подготовительных выработок впереди очистных забоев затруднено и появляется необходимость неоднократного их перекрепления, следует переходить на системы разработки, не требующие проведения таких выработок 4.5. На опасных и угрожаемых пластах запрещается отработка этажей (ярусов) встречными и догоняющими забоями. Отработка этажей (ярусов) допускается при расходящихся очистных забоях. В этом случае на опасных пластах до удаления забоев один от другого на длину, равную наклонной высоте этажа, следует предусматривать вывод людей из обеих лав на время взрывных работ в одной из них В некоторых случаях комиссией по горным ударам может разрешаться ведение очистных работ на выработанное пространство при условии отработки оставшегося целика шириной l по специальному паспорту. 4.6. На угрожаемых и опасных пластах рекомендуется переходить на системы разработки с подвиганием забоев по падению с применением механизированных комплексов, щитов и щитовых агрегатов без оставления целиков в выработанном пространстве на крутых, крутонаклонных и наклонных пластах. Запрещается применение систем разработки с подвиганием очистного забоя по восстанию пласта на выработанное пространство. В исключительных случаях с разрешения комиссии по горным ударам при мощности пласта до 3,5 м допускается система разработки с подвиганием очистного забоя по восстанию с последующей отработкой оставшегося целика шириной l на границе с выработанным пространством в направлении простирания пласта или при условии приведения целика в неудароопасное состояние в соответствии с требованиями п. 9.5 настоящей Инструкции. Система разработки с подвиганием очистного забоя по восстанию допускается па пластах с углом падения до 18° при отсутствии впереди забоя выработанного пространства. При подходе забоя лавы к передовой выработке работы следует вести в соответствии с требованиями пп 5.7 и 9.6 настоящей Инструкции. 4.7. При отработке угрожаемых и опасных пластов с разделением на подэтажи или ярусы следует предусматривать поддержание штреков на границе с выработанным пространством. Если необходимо проведение и поддержание парных выработок, то ширина целика между ними должна быть не более 0,1 l.

8


4.8 На опасных и угрожаемых пластах при этажной подготовке с погашением бремсбергов (уклонов) следует применять односторонний порядок отработки бремсберговых (уклонных) полей. Допускается двусторонний порядок отработки бремсберговых (уклонных) полей при условии расположения панельных бремсбергов (уклонов) в породах почвы или по неопасному пласту. 5. ПРОГНОЗ СТЕПЕНИ УДАРООПАСНОСТИ ШАХТНЫХ ПОЛЕЙ И УЧАСТКОВ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ. КОНТРОЛЬ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОФИЛАКТИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИЙ 5.1. Региональный прогноз удароопасности шахтных полей и их участков осуществляется с целью выделения удароопасных зон в пределах этих полей с учетом фактора времени, а также определения степени удароопасности участков шахтных полей (прил. 8). 5.2. Локальным прогнозом участки пластов по степени удароопасности разделяют на три категории: I. Участок представляет повышенную опасность. До приведения выработок в неудароопасное состояние постоянное пребывание и передвижение людей, не связанных с профилактической обработкой, не разрешается. II. Участок опасен по проявлению горного удара Выработки должны быть приведены в неудароопасное состояние. III. Участок соответствует неудароопасному состоянию. 5.3. Степень удароопасности участков пластов угля и эффективность мер определяют по изменению выхода буровой мелочи при бурении скважин диаметром 43 ± 1 мм в соответствии с номограммой (рис. 6) или по показателю сейсмоакустической активности, вызываемой бурением (рис. 7), с учетом глубины скважин, на которой он зарегистрирован (прил. 6). Глубина бурения скважин для прогноза удароопасности должна быть равна n, но не менее 3 м, а для оценки эффективности применяемых мер в действующих очистных и подготовительных выработках— не менее n + b , где b — подвигание забоя за цикл или за несколько циклов. В выработках на пластах мощностью более 5 м ширину защитной зоны определяют исходя из удвоенной высоты выработки, принимаемой за т. При появлении сильных сейсмоакустических импульсов, сопровождающихся зажатием бурового инструмента, бурение скважин следует прекращать и такой участок относить к I категории удароопасности. На мощных пластах для прогноза степени удароопасности и контроля эффективности профилактических мероприятий по выходу буровой мелочи бурение скважин проводят по наиболее прочным слоям. При контроле эффективности применения разгрузочных скважин прогнозные шпуры следует бурить выше или ниже плоскости расположения разгрузочных скважин не менее чем на два диаметра разгрузочной скважины.

9


Рис. 6. Номограмма для установления категории удароопасности по выходу буровой мелочи Р: l` расстояние от устья скважины, м, т — мощность пласта, / — /// — категории удароопасности

Рис. 7. Номограмма для установления категории удароопасности по показателю сейсм- оакустической активности: l — расстояние от устья скважины м, т — мощность пласта, ч

5 4 С разрешения комиссии по горным ударам — после установления критериев удароопасности — прогноз степени ударе-опасности участков пластов угли и эффективность профилактических мер может осуществляться геофизическими экспресс-методами. Экспресс-методы прогноза внедряют в соответствии с разрабатываемыми ВНИМИ методическими указаниями, которые вводят в действие совместным приказом производственного объединения и округа Госгортехнадзора, 5.5 На буроугольных и низкометаморфизованных каменноугольных пластах определение степени удароопасности участков пластов угля и контроль эффективности применяемых мер проводят по изменению естественной влажности угля. Методика и критерии приведены в прил. 6. 5.6 На угрожаемых и опасных по горным ударам пластах, а также на пластах, одновременно склонных к горным ударам и внезапным выбросам угля и газа, для установления вида динамических и газодинамических явлений и разработки зффек-тивных методов прогноза и борьбы с ними рекомендуется производить опенку фазово-физического состояния угля (прил 1, 6, 7). 5 7. Прогноз степени удароопасности участков пластов и оценка эффективности применяемых мер осуществляется периодически в зависимости от изменения горно-технической обстановки. Результаты прогноза фиксируют в специальном журнале (прил. 6). В очистных забоях удароопасных пластов первое контрольное определение производится непосредственно в разрезной печи перед началом очистных работ. В дальнейшем контроль должен осуществляться через интервалы, устанавливаемые главным инженером шахты с учетом шага посадки основной кровли, но не более чем через 25 м. В подготовительных забоях первое определение удароопасности производится после вскрытия пласта. В проводимых выработках вне зоны влияния очистных работ интервалы между контрольными замерами должны быть не более 75 м, а в зонах очистных работ или при других осложненных условиях периодичность контроля устанавливает главный инженер шахты в зависимости от горнотехнической обстановки.

10


До перекрепления выработок следует произвести определение степени удароопасности перекрепляемого участка. В особо сложных условиях — при подходе очистного забоя к передовой выработке и к выработанному пространству на расстояние, указанное на рис. 8, к зоне влияния тектонического

Рис. 8. Схема определения размеров целика: а — подход к передовой подготовительной выработке (тектоническому нарушению), б — то же при отработанном вышележащем горизонте, в подход к выработан ному пространству с — то же при отработанном вышележащем горизонте нарушения, определяемой в соответствии с п. 10.4, при ведении горных работ в зонах влияния целиков угля или краевых частей соседних пластов*, при отработке целиков, а также в случае, когда предыдущими замерами была установлена I или II категория опасности, контроль удароопасности в очистных и подготовительных выработках должен производиться не реже, чем через 2 м подвигания забоя В механизированных очистных забоях, а также при гидравлической добыче угля комиссия по горным ударам может изменить периодичность прогноза. * Методика построения зон повышенного горного давления (зон ПГД) при ведена в прил 5 В действующих выработках, охраняемых целиками, при неизменных горпотехнических условиях на опасных и угрожаемых пластах необходим ежегодный прогноз удароопасности. Перечень таких выработок с указанием сроков прогнозирования в них должен утверждаться главным инженером шахты С разрешения комиссии по горным ударам периодичность прогноза может быть изменена 5.8 Прогноз степени удароопасности участков при разработке угрожаемых пластов — в целях своевременного перевода их в категорию опасных по горным ударам—должен производиться не реже одного раза в квартал на наиболее нагруженных участках шахтопласта (количество и расположение скважин см. лрил. 7). На каждом участке следует произвести не менее трех определений степени удароопасности. При подходе очистного или подготовительного забоя к передовым выработкам и выработанному пространству на расстояние 0,5/, к зоне влияния тектонического нарушения (определяемой в соответствии с п. 10.4), а также к зоне влияния целиков угля, краевых частей угольного массива, оставленных на соседнем пласте, прогноз осуществляется не реже, чем через 3 м подвигания забоя На угрожаемых пластах в механизированных очистных и подготовительных забоях с разрешения комиссии по горным ударам периодичность контроля

11


удароопасности может быть изменена. 5.9. Контроль эффективности региональных и локальных мероприятий по предупреждению горных ударов производят теми же методами, что и прогноз удароопасности участков пластов (см. пп. 5.1—5.6). Контроль предусматривает: опытное установление эффективных параметров локальных мероприятий в каждом забое, повторяемое при каждом изменении горнотехнических условий, влияющих на степень удароопасности участков; проверку эффективности- локальных мероприятий при разработанных параметрах, осуществляемую с периодичностью, устанавливаемой главным инженером шахты. Места расположения пунктов контроля эффективности локальных мероприятий указаны в прил. 6. Результаты контроля эффективности локальных профилактических мероприятий регистрируют в журнале. 6. ПРИВЕДЕНИЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК В НЕУДАРООПАСНОЕ СОСТОЯНИЕ 6.1. Горные выработки приводят в неудароопасное состояние созданием в краевой части пласта защитной зоны n, параметры которой на весьма тонких, тонких и средней мощности пластах определяют по номограмме (см. рис 2). В подготовительных выработках, пройденных по пласту мощностью более 5 м, за величину т принимают удвоенную высоту выработки. В выработках, охраняемых целиками шириной менее /, но более 0,4 l, защитную зону принимают равной 1,5n. В целиках шириной, равной и меньшей 0,4/, защитная зона должна быть не менее половины ширины целика. При I и II категориях удароопасности, а также на участках III категории опасных пластов, на которых ведение горных работ в будущем неизбежно приведет к повышению степени удароопасности, должны применяться локальные меры предотвращения горных ударов. В других случаях при III категории меры не требуются. 6.2. В зонах ПГД (прил 5) при I и II категориях удароопасности, а также в верхних частях очистных забоев на протяжении 0,5/ при очистных работах без оставления целиков на вентиляционном горизонте, ширина защитной зоны должна приниматься равной 1,3n. 6 3 Защитную зону обеспечивают бурением скважин большого диаметра, камуфлетным взрыванием или комбинацией этих способов, а также нагнетанием воды в пласт в различных режимах. Вид профилактического противоударного мероприятия и его параметры выбирают в соответствии с требованиями прил 7. Результаты оценки эффективности мероприятий фиксируют в журнале (прил. 6). Приведение пройденных ранее выработок в неудароопасное состояние должно производиться только в одном направлении. Длина скважин должна быть равна суммарной ширине защитной зоны и полосы угля, вынимаемой за один или несколько циклов, если приведение в неудароопасное состояние осуществляется не за каждым циклом. В процессе опытно-промышленного приведения угольного массива в неудароопасное состояние параметры защитной зоны и вид профилактического мероприятия могут быть уточнены для конкретных условий комиссией по горным ударам на основе заключения ВНИМИ. 6.4. Камуфлетное взрывание для приведения выработок в неудароопасное 12


состояние наиболее эффективно, если длина скважин не превышает 10 м. Величину заряда ВВ при камуфлетном взрывании выбирают из расчета заполнения не более половины длины скважины. Свободная от ВВ часть скважины должна быть заполнена забойкой. Диаметр скважины принимают равным 43 мм. При проведении камуфлетных взрываний следует выполнять требования «Единых правил безопасности при взрывных работах». Рекомендуется короткозамедленное взрывание с минимально возможной массой одновременно взрываемых зарядов ВВ. 6.5. Для приведения выработок в неудароопасное состояние разгрузочные скважины располагают в соответствии со схемой (рис. 9). Бурение разгрузочных скважин при ведении очистных работ должно производиться из подготовительных выработок с опережением очистного забоя согласно схеме (рис. 10). Допускаются комбинации способов приведения выработок в неудароопасное состояние с помощью скважин большого диаметра и камуфлетного взрывания (рис. 11).

Рис. 9. Схема бурения скважин в подготовительных и капитальных выработках

Рис. 10. Схема бурения скважин Рис. 11. Схема приведения в неудароопасное при ведении очистных работ состояние краевой части угольного пласта в очистных выработках с помощью разгрузочных скважин (1) и камуфлетного взрывания (2) Для улучшения условий поддержания капитальных и подготовительных выработок, приведенных в неудароопасное состояние путем бурения разгрузочных скважин, рекомендуется забивать скважины деревянными стойками 6.6. При очистных работах в зависимости от горно-технической обстановки увлажнение осуществляется

13


через скважины, параллельно очистному забою (скважины не добуривают до штрека на расстояние не менее 1,5n), через скважины, пробуренные из очистного забоя, комбинированным способом, через скважины, пробуренные под углом к напластованию из вентиляционных, конвейерных или полевых штреков При наличии в удароопасном пласте слабого прослойка угля разрешается гидровымывание опережающих полостей как мера борьбы с горными ударами и внезапными выбросами угля и газа Параметры, технология, контроль и меры безопасности при гидровымывании полостей указаны в «Инструкции по безопасному ведению горных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля, породы и газа» 7. ПРОВЕДЕНИЕ И ПОДДЕРЖАНИЕ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК 7 1. Подготовительные выработки на опасных пластах следует проводить вне зоны опорного давления от действующих очистных забоев буровзрывным способом или комбайном при дистанционном включении и выключении .на расстоянии не менее 15 м от забоя На участках III категории удароопасности допускается применение отбойных молотков. При проявлении в забоях выработок микроударов и установлении I или II категории удароопасности необходимо осуществлять опережающее приведение массива угля в неудароопасное состояние на ширину n в каждую сторону выработки и 0,7n + b впереди забоя (b — подвигание забоя между проведением локальных мероприятий). На наклонных, крутонаклонных и крутых пластах ширина защитной зоны в нижней стенке горизонтальных выработок должна быть не менее 0,7n. На режим проходки без профилактических мероприятий переходят после установления III категории удароопасности на всех циклах подвигания забоя в пределах защитной зоны (рис. 12), а также на протяжении двух циклов после отработки защитной зоны. Наклонные подготовительные выработки на опасных мощных крутых пластах должны проводить сверху вниз. 7.2. При сбойке выработок встречными забоями или при подходе очистного забоя к выработанному пространству один из них следует остановить на расстоянии не менее 0,3/. Целик между забоями при I—II категориях удароопасности должен быть приведен в неудароопасное состояние по всей площади с расстояния

14


Рис. 12. Схема перехода на обычный режим проходки без применения мер борьбы с ударами: 1—3 — скважины для прогноза удароопасности 0,2l. При III категории удароопасности целик разрешается не приводить в неудароопасное состояние. В последнем случае прогноз степени удароопасности должен производиться не более чем через 3 м подвигания забоя. 7.3. На опасных пластах следует применять податливую металлическую арочную крепь со сплошной затяжкой и тщательной забутовкой закрепного пространства, а в особо сложных условиях — металлическую замкнутую крепь. На участках с третьей категорией удароопасности допускается применение анкерной и деревянной крепи, а также замена металлической арочной крепи деревянной на расстоянии до 5 м впереди очистного забоя. 7.4. В местах пересечения опасных пластов квершлагами вне защищенных зон рекомендуется возводить податливую металлическую кольцевую крепь с полной затяжкой и забутовкой боков и кровли выработок. 7.5. Сечение выработок по опасным пластам, тип и параметры крепи следует рассчитывать так, чтобы в течение всего срока эксплуатации не потребовалось их перекрепление. В случаях необходимости перекрепления выработок эти работы следует производить на участках, расположенных не ближе 20 м один от другого. 7.6. Выработки, у которых ранее оставлены целики угля на опасных пластах, должны приводиться в неудароопасное состояние следующими способами: приведением целиков в неудароопасное состояние по обе стороны выработки при наличии I и II категорий удароопасности на величину защитной зоны, определяемую в зависимости от ширины целика (п. 6.1); подработкой или надработкой защитным пластом, На наклонных, крутонаклонных и крутых пластах при ширине целика у горизонтальной выработки со стороны падения пласта, превышающей 0,7/, следует обрабатывать краевую часть этого целика у выработки на ширину п. Эти мероприятия проводят по паспорту, утвержденному техническим директором производственного объединения 8. ОЧИСТНЫЕ РАБОТЫ 8 1. На пластах, опасных по горным ударам, в качестве способа управления кровлей рекомендуется полное, частичное обрушение или закладка. В случае зависания кровли в лаве и на сопряжениях с подготовительными выработками необходимо применять принудительное обрушение пород. На весьма тонких пластах допускается управление кровлей плавным опусканием (удержанием на кострах). 8.2 Очистной забой на угрожаемых и опасных пластах должен быть прямолинейным. При струговой выемке антрацитовых пластов допускается криволинейная (вогнутая) форма очистных забоев. На крутых и крутонаклонных пластах допускается, как исключение, потолкоуступная форма забоя

15


при максимально возможной в данных условиях высоте уступов с растяжкой между ними не более 3 м. Рекомендуется использовать уступы с диагональным расположением перекрыш уступов. 8.3 При ведении очистных работ на пластах, опасных и угрожаемых по горным ударам в условиях I и II категорий удароопасности краевая часть пласта должна быть приведена в неудароопасное состояние на ширину не менее п+b. На крутых и крутонаклонных, склонных к высыпанию пластах Партизанского бассейна, ширина защитной зоны должна быть не менее 0,7n. С разрешения главного инженера шахты на основании результатов прогноза в неудароопасное состояние могут приводиться только те участки очистного забоя, на которых обнаружена I и II категории удароопасности. Переход на режим работ без профилактических мероприятий производится после установления III категории удароопасности на всех циклах подвигания забоя в пределах защитной зоны, а также на протяжении двух циклов после отработки защитной зоны. На угрожаемых и опасных пластах перед возобновлением очистных работ в забоях, остановленных более чем на трое суток, необходимо провести оценку степени удароопасности. При взрывных работах (в том числе при камуфлетном взрывании) люди должны быть выведены на расстояние не менее 100 м от места взрыва навстречу свежей струе воздуха. Появление людей в забое разрешается через 30 мин. после последнего взрывания. С разрешения комиссии по горным ударам безопасное место можно устанавливать особо. 8.4. Ширина защитной зоны в очистном забое может изменяться в зависимости от способа выемки, ширины захвата, скорости подвигания добычной машины и должна быть не менее: 0,7n — при машинной выемке (струги, комбайны и др.) с шириной захвата до 0,8 м (п определяют по номограмме, см. рис. 2); n — при буровзрывном способе, с помощью отбойных молотков, машинной выемке и подрубке угля с шириной захвата от 0,8 до 2 м; 1,3n—при буровзрывном способе и машинной выемке и подрубке угля с шириной захвата более 2 м 8.5. При местном утонении пласта до нерабочей мощности должен быть составлен паспорт выемочного участка Контуры этого участка должны быть обозначены на планах горных работ 8.6 На опасных пластах по заключению ВНИМИ допускается ведение горных работ в очистном забое без приведения краевой части пласта в неудароопасное состояние. При этом следует применять узкозахватную, комбайновую или струговую выемку, выемку врубовыми, машинами с автоматизированным управлением добычными машинами без постоянного присутствия людей в забое. Работы в очистном забое должны быть организованы по специальному проекту, утвержденному техническим директором производственного объединения и согласованному с округом Госгортехнадзора. До создания автоматизированных систем управления добычными машинами разрешается выемку угля производить при дистанционном включении и выключении с расстояния не менее 15 м 9. ГОРНЫЕ РАБОТЫ В ОСОБО СЛОЖНЫХ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ И ГОРНО-ТЕХНИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ 9.1. К особо сложным относят условии ведения горных работ из опасных и угрожаемых пластах в направлении на выработанное пространство (см. рис. 8), на передовую выработку, в зонах ПГД от целиков или краевых частей смежных пластов, в зонах влияния геологических нарушений, отработку ранее оставленных целиков, 16


перекрепление выработок, ликвидацию последствий горных ударов, а 1акже работы по приведению массива в неудароопасное состояние Намечаемые к отработке участки опасного пласта в особо сложных условиях следует приводить в неудароопасное состояние заблаговременно, до возникновения в них высокой степени удароопасности 9.2. Отработка ранее оставленных целиков на опасных и угрожаемых пластах должна производиться по специальному паспорту, утвержденному техническим директором производственного объединения. В паспорте необходимо учитывать следующие положения: надработка или подработка защитными пластами; передвижение и пребывание людей в выработках, не приведенных в неудароопасное состояние, при отработке целиков запрещается, при ширине целиков на всем протяжении меньше 0,5l выемку производят только после их профилактической обработки по всей площади; при ширине целиков больше 0,5/ выемку производят с предварительным приведением подготовительных выработок в неудароопасное состояние на ширину n, а очистных — на n+b только при наличии I и II категорий удароопасности; запрещается отработка целиков заходками, очистные работы в околоштрековых целиках должны производиться, как правило, от ранее пройденных печей в направлении простирания пласта, отработка целиков осуществляется в направлении от выработанного пространства, в случае применения буровзрывного способа следует предусматривать мгновенное или короткозамедленное взрывание зарядов; во время взрывания и в течение 30 мин после него не допускается присутствие людей ближе 150 м от места взрыва Рекомендуется: выемку целиков производить способами, не требующими присутствия людей в очистном забое (с применением канатной пилы, гидроотбойки, дистанционной зарубки и др.); целики приводить в неопасное состояние путем бурения скважин установками с дистанционным включением и выключением с расстояния не менее 20 м, выводить людей во время взрыва в выработки, пройденные по породе 9 3 Переход очистным забоем зон ПГД от краевой части массива или целиков, оставленных на смежных пластах, рассматривается комиссией по горным ударам. Зоны ПГД рекомендуется приводить в неудароопасное состояние из выработок, пройденных параллельно границам этих зон. 9.4. При подходе очистного забоя по опасному пласту к выработанному пространству независимо от степени удароопасности с расстояния / очистные работы должны производиться по специальному паспорту, утвержденному техническим директором производственного объединения. В паспорте должно быть предусмотрено, что приведение выработок в пределах целика в неудароопасное состояние следует осуществлять одновременно с их проходкой; бурение разгрузочных скважин, нагнетание воды или камуфлетное взрывание впереди лавы на ширину не менее n+b, при размере целика от l до 0,5l; отработка оставшегося целика способами, исключающими присутствие людей в забое, или предварительное (до отработки} приведение целика в неудароопасное состояние на всей площади при размере целика менее 0,5/. В условиях Щурабского месторождения при подходе очистного забоя верхнего слоя к выработанному пространству на 0,5l

17


краевую часть пласта впереди забоя приводят в неудароопасное состояние на ширину 0,7n+b. 9.5. При подходе очистного забоя по опасному пласту к передовой выработке должен быть составлен и утвержден техническим директором производственного объединения паспорт заблаговременной обработки участка шириной 0,4l со стороны передовой выработки и на ширину п в противоположную сторону. До проведения профилактических мероприятий запрещается передвижение людей по передовой выработке При III категории удароопасности разрешается передвижение людей по передовой выработке до подхода очистных работ на расстояние 0,4l, а в ремонтную смену, когда выемка угля в лаве не производится, при ширине целика меньше 0,4l. 9.6. При отработке свиты мощных сближенных удароопасных пластов типа Ткибульского месторождения на глубинах, где напряжения в массиве превышают прочность на сжатие угля и боковых пород в 3 раза и более, перед началом горных работ необходимо заблаговременно привести пласты в неудароопасное состояние по всей высоте этажа (подэтажа) и всей мощности угольной толщи. 10. ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ УДАРООПАСНЫХ ПЛАСТОВ УГЛЯ В ЗОНАХ ВЛИЯНИЯ ТЕКТОНИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ 10.1. До начала горных работ по вскрытию и подготовке опасных пластов в свите должны быть выявлены отдельные блоки, ограниченные крупными разрывными нарушениями в пределах всего шахтного поля, и основные элементы залегания нарушений. 10.2. Последовательность вскрытия и подготовки отдельных блоков, крыльев разрывов и складок должна обеспечить возможность защитной выемки крыльев в районе нарушения. Построение защищенной зоны должно производиться в соответствии с прил. 5. 10.3. Группирование откаточных и вентиляционных штреков при подготовке пластов к очистной выемке должно обеспечить отработку пластов отдельными блоками между крупными разрывными нарушениями и погашение штреков в пределах отрабатываемого блока в возможно короткие сроки. 10.4. При подходе очистного забоя опасного пласта к тектоническому нарушению с разрывом сплошности или к оси складки на расстояние 0,5/ + Y, где Y — ширина нарушенной зоны с пониженной прочностью угля, должен быть составлен и утвержден техническим директором производственного объединения паспорт на выемку этого участка, в котором предусматривается один из способов предупреждения горных ударов, рекомендованных в п. 6.3 и прил. 7 Для условий Кузнецкого бассейна ширина зоны Y (м) составляет: в каждом крыле замка синклинальной складки 75—30β; в каждом крыле замка антиклинальной складки 50—20β; где β — внутренний угол складки, радиан; 0,3<β<2,4. Для всех остальных месторождений при разрывных нарушениях с амплитудами более мощности пласта среднее значение ширины нарушенной зоны в каждом крыле составляет Y — 2,5 √Zn где Zn—нормальная амплитуда смещения. Проведение передовых наклонных выработок сверху вниз вдоль разрывных нарушений и осей складок разрешается без применения профилактических мероприятий в нарушенной зоне при III категории удароопасности в стенках выработок на ширине не менее п. 10.5. До подхода к сместителю разрывного нарушения на расстояние 0,5/ должен быть разработан и утвержден паспорт крепления и проведения выработки, предусматривающий комплекс мер против высыпаний, вывалов или обрушений угля и пород и включающий следующее: 18


проведение выработки по углю и породе сплошным забоем; короткошпуровую отбойку пород и угля уменьшенными зарядами; минимально возможное отставание постоянной и временной крепи от груди забоя, полное перекрытие кровли выработки; увеличение плотности постоянной и временной крепи; установку органной крепи вплотную к нависающему угольному массиву. 10.6. При разработке замковых частей антиклинальных и синклинальных складок должны выполняться следующие требования: разработку крыльев производить в направлении от оси складки, в симметричных складках с внутренними углами до 60° очистные работы необходимо вести одновременно, при этом допускается опережение одним крылом другого не более чем на 20 м; в острых асимметричных синклинальных складках опережение очистных работ в крутом крыле должно быть не более 20 м; в острых асимметричных антиклинальных складках опережение очистных работ в пологом крыле должно быть более 20 м. Крылья антиклинальных и синклинальных складок с внутренними углами свыше 60° допускается отрабатывать независимо друг от друга. 10.7. При вскрытии и подготовке шахтного поля, новых горизонтов и блоков в районе распространения интрузий- (месторождения Приморья и о. Сахалин) капитальные и подготовительные выработки по пластам следует проводить вне зоны влияния интрузивного тела, ширина влияния которого составляет половину его мощности (рис. 13, а, б, в).

Рис. 13. Расположение разрезной печи в блоке в зависимости от типа интрузивного тела и содержания летучих веществ: а — эффузивный комплекс, б — пластовая интрузия, в — секущая жила 1 — разрезная печь, 2 —

Рис. 14. Схемы перехода разрывных нарушений на крутых пластах: а, б — при амплитуде нарушении до 5 м, в, г — при амплитуде нарушений до 1 ч

19


вентиляционный штрек, 3 — откаточный штрек, L - интрузия

10.8 При проведении выработок по пласту, представленному ококсованным углем и породами даек, для предотвращения стреляний угля и пород, начиная с глубины разработки 500 м, необходимо предусматривать одно из следующих мероприятий: изменение направления выработки таким образом, чтобы трещины отдельностей были ориентированы под углом 30—90° к поверхности «стреляющих» пород; образование разгрузочной щели — передового вруба в горизонтальной плоскости или по напластованию пород; контурное или камуфлетное взрывание. 10.9 Подготовительные выработки на удароопасных пластах, в непосредственной кровле и почве которых залегают пластовые интрузии мощностью более 5 м, следует проводить без подрывки или с минимально возможной подрывкой боковых пород (интрузий). Камеры различного назначения и заезды необходимо располагать в осадочных породах. Разрезные печи необходимо располагать на участке с минимальным содержанием летучих веществ (Vг >5%), а очистные работы вести в направлении от зоны влияния интрузии. 10.10. При разработке смежных пластов на опасном пласте, в кровле которого залегает пластовая интрузия мощностью более 10 м и прочностью более 250 МПа, защищенная зона образуется при опережении выемки защитного пласта на величину не менее двух мощностей междупластья. 10.11. Паспорт управления кровлей и крепления лавы при отработке пласта с мелкоамплитудными* разрывными нарушениями без оставления целиков должен предусматривать. посадку кровли полным обрушением при минимальном шаге обрушения; увеличение плотности посадочной (тумбы, кусты, костры) и призабойной крепи, полное затягивание кровли, минимальное отставание посадочной крепи от груди забоя, установку дополнительной посадочной крепи у плоскостей разрывов. 10.12 При переходе дизъюнктивных нарушений (при амплитуде разрыва пласта до 5 м) лавами с потолкоуступным забоем (рис. 14) опережение уступа, расположенного над нарушением, нижележащим уступом не должно превышать 8 м. Разрешается проводить обходную выработку при переходе нарушения (см. рис. 14,6) только после обнажения нарушения уступом, расположенным выше. 10.13 Переход дизъюнктивных нарушений с амплитудой разрыва до 1 м следует осуществлять сплошным забоем без оставления целиков, при этом вырубка кутка уступа в месте нарушения запрещается, а каждый уступ сдваивают: * Под мелкоамплитудными в настоящей Инструкции подразумеваются нарушения с амплитудой более половины мощности пласта (слоя), но не более 5 м. с нижележащим при наклоне нарушения на забой (см. рис 14,в), если расстояние от ножки уступа до плоскости смещения нарушения fн не менее 20 м (при γ = 25—49°) и 10 м (при γ = 50—75°); с вышележащим при наклоне нарушения от забоя (см. рис. 14, г), если расстояние от кутка уступа до плоскости смещения нарушения fH не менее 12 м (при γ = 25—49°) и 10м (при γ = 50—75°). 20


10.14. Наиболее благоприятным для отработки пласта является случай, когда между направлением подвигания очистного забоя и дизъюнктивным нарушением образуется острый угол в (см. рис. 14, а). 10.15. При растяжке крыльев более 10 м у согласных взбросов и сбросов с зиянием пласта очистные работы в крыльях разрешается вести по направлению к плоскости смещения, не считая забои встречными 10.16. Разрешается передвижение людей по выработке, проведенной вдоль разрывного тектонического нарушения, в период подхода к ней очистного забоя, если ширина зоны перемятого угля в стенках выработки более 2п. 11. ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ УДАРООПАСНЫХ КРУТЫХ И КРУТОНАКЛОННЫХ ПЛАСТОВ, СКЛОННЫХ К ВЫСЫПАНИЮ УГЛЯ, ПРИ ПОТОЛКОУСТУПНОЙ ФОРМЕ ЗАБОЯ 11.1. При горных работах должны применяться дополнительные технические и организационные мероприятия, направленные на предотвращение внезапных высыпаний или обрушений угля, главными из которых являются: нагнетание воды в пласт во всех уступах за каждым выемочным циклом для создания защитной зоны шириной не менее 0,7n +b ; режимы и параметры нагнетания воды выбирают в соответствии с прил. 7; строгое соблюдение технологии выемки угля в уступах, исключающей отработку уступа снизу вверх; усиленное крепление нависающих угольных массивов, особенно кутков уступов; упрочнение краевой части угольного массива в кутках; проведение подготовительных выработок сверху вниз; интенсивное проветривание забоев; максимально возможный наклон очистного забоя на угольный массив. 12. ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ ПЛАСТОВ УГЛЯ С ВМЕЩАЮЩИМИ ПОРОДАМИ, ОПАСНЫМИ ПО ГОРНЫМ УДАРАМ 12.1. При разработке пластов угля с вмещающими породами, опасными по горным ударам, следует предусматривать системы разработки, исключающие оставление целиков угля у горных выработок. Ширина проводимой в массиве угля выработки должна быть менее 1,5m или более 4m; где m — мощность слоя породы, склонной к разрушению в форме горного удара. Разрешается проведение выработок любой ширины при условии рыхления пласта угля в обе стороны от выработки на ширину не менее 1,5га или разрушение удароопасного слоя породы взрывными работами, или нагнетанием воды. 12.2. Выработки, проводимые по кварцевым песчаникам или другим удароопасным породам на глубинах более 800 м, запрещается сближать на расстояние меньше четырехкратной ширины выработки большего сечения. Сбойку выработок следует производить под углом, близким к прямому. 13. ОСТАВЛЕНИЕ МЕЖДУШАХТНЫХ ПРОТИВОПОЖАРНЫХ, ВОДО- И ГЛИНОУПОРНЫХ ЦЕЛИКОВ УГЛЯ НА ОПАСНЫХ И УГРОЖАЕМЫХ ПЛАСТАХ 13.1. Ширина целика угля между соседними шахтами должна быть не менее l (и не менее, чем это предусмотрено ПБ). В условиях крутого падения пластов, и особенно в вытянутых по простиранию целиках, должны приниматься меры по ограждению от перепуска угля при разрушении кромок целика. 13.2. Ширину противопожарных целиков, а также оставляемых для предупреждения прорывов глин и воды в горные выработки, выбирают в соответствии с требованиями 21


ПБ. Подход к целикам, их оконтуривание, работы на соседних пластах в районе влияния целиков следует выполнять с учетом требований настоящей Инструкции. 14. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ В СЛУЧАЕ ПРИВЕДЕНИЯ ВЫРАБОТОК В НЕУДАРООПАСНОЕ СОСТОЯНИЕ 34.1. Приведение выработок в неудароопасное состояние следует выполнять по паспорту, составленному в соответствии с требованиями ПБ, «Единых правил безопасности при взрывных работах» и настоящей Инструкции и утвержденному главным инженером шахты. Приведение пройденных выработок в неудароопасное состояние должно осуществляться в одном направлении от наиболее нагруженных участков. Рабочие, занятые приведением выработок в неудароопасное состояние, должны быть ознакомлены с дополнительными требованиями техники безопасности. Во время приведения выработок в неудароопасное состояние должны быть приняты меры, обеспечивающие безопасность людей, занятых на этих работах. 14.2. Камуфлетное взрывание проводится на шахтах в различных вариантах: промышленном, опытно-промышленном и экспериментальном. Камуфлетное взрывание в промышленном варианте осуществляется по паспорту, утвержденному главным инженером шахты. Экспериментальные и опытно-промышленные камуфлетные взрывания с применением новых вариантов зарядов, схем инициирования, порядка взрывания, удовлетворяющих требованиям безопасности работ, осуществляются по разовым паспортам, также утвержденным главным инженером шахты. На участках I и II категорий удароопасности целесообразен режим бурения шпуров с промывкой, снижающий сейсмическую активность и обеспечивающий более полное удаление буровой мелочи. При «сухом» бурении шпуров необходимо тщательно очищать их от буровой мелочи, чтобы предотвратить образование пробок между патронами при заряжании и обеспечить полную детонацию всего заряда. Для повышения эффективности и безопасности работ на шахтах, опасных по газу и пыли, в качестве внутренней забойки рекомендуется использовать водонаполненные ампулы или гидравлическую забойку; устье шпуров при этом необходимо заполнять глиняной забойкой на 1 м. С целью предупреждения отказов при камуфлетном взрывании допускается применять патрон-боевик с двумя электродетонаторами, параллельно соединенными с источником тока. Не рекомендуется ВВ, отличающееся низкой работоспособностью. Для снижения сейсмического действия взрыва при камуфлетном взрывании, отбойке угля и породы необходимо применять короткозамедленное взрывание, уменьшать вес одновременно взрываемого заряда ВВ, изменять направление движения фронта взрывной волны. При одновременном взрывании число шпуров должно быть не более 4, а общая масса заряда не более 15 кг. При короткозамедленном взрывании число шпуров может быть увеличено до 10, а общая масса заряда до 30 кг. В условиях I и II категорий удароопасности при значительном разрушении стенок шпура камуфлетное взрывание следует производить с использованием гидравлической забойки путем свободной заливки в нисходящие шпуры и закачивания воды под избыточным давлением в восстающие шпуры. В последнем случае устья шпуров закрываются гидрозатворами. При камуфлетном взрывании удлиненных или рассредоточенных зарядов в скважинах длиной более 5 м и гидравлической забойке допускается на негазовых шахтах применение в качестве дополнительного средства взрывания детонирующего шнура, не 22


выходящего из скважины При камуфлетном взрывании в комбинации с разгрузочными скважинами необходимо предусматривать меры, предотвращающие воспламенение и взрыв метана или угольной пыли, Камуфлетное взрывание зарядов не рекомендуется применять на крутопадающих пластах угля, склонных к высыпанию, а также в радиусе менее 100 м от околоствольных выработок, складов ВМ, камер центрального водоотлива, центральных подземных электростанций. 14.3. Для бурения разгрузочных скважин рекомендуется применять серийно выпускаемое оборудование, обеспечивающее дистанционное бурение, особенно на участках I и II категорий удароопасности. Включение и выключение буровой установки должно производиться с расстояния не менее 15 м. При этом пульт управления станком должен находиться на участке выработки, уже приведенном в неудароопасное состояние. Не допускается присутствие людей, не связанных с бурением скважин, на участках I—II категорий удароопасности. При бурении разгрузочных скважин на пластах крутого падения должны предусматриваться меры по ограничению обрушения угля в скважинах (переход на меньший диаметр или их перекрытие в устье). 14.4. Персонал, выполняющий работы по нагнетанию воды в угольные пласты, должен быть удален о нагнетательных скважин на безопасное расстояние, устанавливаемое паспортом, В очистных забоях при нагнетании воды следует производить работы на участках, расположенных на расстоянии не ближе 40 м от скважин. В случае проявления толчков, треска, шума все не связанные с нагнетанием работы должны быть прекращены, а люди выведены в безопасное место. Оборудование, приборы, а также режим и нормы их эксплуатации должны отвечать требованиям заводских инструкций. При обнаружении неисправности насосной установки, гидрозатвора или контрольно-измерительных приборов нагнетание воды должно быть прекращено. Нагнетание воды в пласт должно производиться в присутствии лица, назначенного ответственным за выполнение этих работ. Количество подаваемого на участок воздуха при гидрообработке пласта должно определяться с учетом избыточного выделения газа и контролироваться в процессе нагнетания. Категорически запрещается: соединять, разъединять, ремонтировать высоконапорную арматуру, устанавливать в скважину и извлекать из нее гидрозатвор, если трубопровод находится под давлением; эксплуатировать высоконапорный трубопровод при нарушении его герметичности; оставлять без надзора работающую установку во время нагнетания воды 15. ПОРЯДОК ПЕРЕХОДА НА РЕЖИМ, ПРЕДУСМОТРЕННЫЙ НАСТОЯЩЕЙ ИНСТРУКЦИЕЙ 15 1 При установлении на шахте пластов, угрожаемых или опасных по горным ударам, в перспективные и годовые планы развития горных работ и в план ликвидации аварий вносят изменения с учетом требований Инструкции 15.2 Проведение горно-экспериментальных работ и промышленных испытаний новых или усовершенствованных способов и средств по выемке угля и проводке горных выработок на пластах, склонных к горным ударам, разрешается в установленном порядке при наличии положительного заключения ВНИМИ.

23


ПРИЛОЖЕНИЕ 1 МЕТОДИКА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ УДАРООПАСНОСТИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ И ПОРОД 1 Основные понятия и определения Методика предназначена для производственных объединений, которые будут выполнять эти работы На конкретном месторождении должны применяться только те методы прогноза, которые рекомендованы ВНИМИ с учетом реальных горно-геологических условий. Необходимую научно-методическую помощь в выполнении комплекса работ, принятии первоочередных профилактических мер борьбы с горными ударами на шахтах, где выявлены угрожаемые или удароопасные пласты, осуществляет ВНИМИ. Горный удар представляет собой мгновенное разрушение целика или краевой части массива угля (породы), проявляющееся в виде выброса угля (породы) в подземные выработки с нарушением крепи, смещением машин, механизмов, оборудования и вызывающее нарушение технологического процесса. Удар сопровождается резким звуком, сильным сотрясением горного массива, образованием большого количества пыли и воздушной волной На газоносных угольных пластах горному удару сопутствует повышенное газовыделение. На крутых газоносных пластах горный удар может сопровождаться высыпанием и обрушением угля с повышенным газовыделением Микроудар проявляется в виде выброса или осыпания угля (породы) в горные выработки без нарушения технологического процесса и сопровождается звуком, сотрясением горного массива, образованием пыли, а на газоносных пластах—газовыделением Толчок проявляется в разрушении пласта угля (породы) в глубине массива без выброса в горную выработку и сопровождается звуком, сотрясением массива, образованием пыли, а на газоносных пластах — газовыделением. Стреляные — явление отскакивания кусков угля (породы) от массива, сопровождающееся резким звуком. Горно-тектонический удар — мгновенное разрушение породы (угля) в глубине массива, проявляющееся в виде толчка, вызывающего хрупкое разрушение краевой части массива в форме горного удара. Горно-тектонический удар сопровождается сильным сотрясением массива, резким звуком, образованием пыли и воздушной волной. Угрожаемый пласт — пласт, обладающий высокими упругими свойствами и склонностью к хрупкому разрушению в условиях повышенных концентраций напряжений. Угрожаемые каменноугольные и антрацитовые пласты, как правило, залегают в боковых породах (песчаниках), прочностью более 80 МПа, склонных к зависанию в очистных забоях на больших площадях. Мощные буроугольные пласты могут быть угрожаемыми по ударам при наличии слабых боковых пород. Опасный пласт — пласт, имеющий все признаки угрожаемого пласта, на котором в пределах данного этажа (яруса) шахтного поля происходили горные удары (микроудары) или были выявлены участки с I и II категориями удароопасности Целик — участок опасного или угрожаемого пласта, оконтуренный отдельными выработками, отработанным пространством или геологическим нарушением не менее чем с двух сторон, а наименьший его размер в плоскости напластования не превышает величину зоны опорного давления I. Оценка склонности пласта к горным ударам — предварительное, как правило на стадии геологоразведочных работ, прогнозирование возможности возникновения горных ударов на данном шахтном поле в процессе ведения горных работ на основе анализа показателей: глубины залегания, механических свойств, мощности и тектонической нарушенности пласта и боковых пород. Региональный прогноз — выявление значительных по площади очагов повышенной 24


напряженности отдельного шахтного поля или одновременно нескольких шахтных полей в пределах всего месторождения. Региональный прогноз осуществляется непрерывно с помощью сеисмостанции, предназначенных для этой цели. Локальный прогноз степени удароопасности (прогноз степени удароопасности участка пласта)—определение на конкретном участке (забой, целик, выработка) относительной величины повышенной напряженности в зоне опорного давления и расстояния до этой зоны. По степени опасности локальные участки делятся на три категории: I — участок повышенной опасности; II — участок опасный; III — участок не опасный. Зона опорного давления I — краевая часть пласта вокруг выработки (очистной, подготовительной), в пределах которой уровень напряжений выше, чем в нетронутом массиве (см. рис. 4). Критическая глубина — минимальная глубина от земной поверхности, в пределах которой ведение горных работ на данном шахтопласте сопровождалось проявлением горных ударов, внезапных выбросов или явлений комбинированного типа. Защитная зона n — разгруженная от напряжений краевая часть угольного пласта в результате применения локальных противоударных мероприятий, обеспечивающая изменение механических свойств угля и безопасное ведение горных работ (см рис. 2) Локальная выемка защитного пласта — первоочередная отработка ограниченного участка угольного пласта с целью создания безопасных условий ведения горных работ на отдельных участках смежных удароопасных пластов. Защитный пласт—угольный пласт (слой породы), отработка которого обеспечивает безопасность работ в отношении горных ударов на защищаемом пласте либо создает частичную разгрузку, облегчающую применение других способов борьбы с горными ударами на защищаемом пласте. Зона разгрузки — часть области влияния очистной выработки защитного пласта, в пределах которой напряжения, действующие перпендикулярно напластованию, меньше соответствующих напряжений в нетронутом массиве, Защищенная зона — часть зоны разгрузки, в пределах которой не происходит динамических явлений и не отмечается других вредных последствий горного давления при разработке удароопасного защищаемого пласта Угол защиты δi, — угол между боковой границей защищенной зоны и плоскостью очистной выработки защитного пласта. Угол давления φi, — угол, под которым нарастает нормальное давление на почве очистной выработки защитного пласта. Критическая мощность m0 — значение мощности защитного пласта, начиная с которой дальнейшее ее уменьшение приводит к увеличению углов давления и соответственно к уменьшению размеров защищенной зоны. Зона повышенного горного давления (зона ПГД) — часть угольного массива и боковых пород, испытывающая повышенные напряжения, передаваемые краевыми частями, отдельными оставленными целиками или другими концентраторами, расположенными на смежном пласте (пластах). 2. Определение основных геологических и горно-технических факторов Удароопасность пластов определяют следующие геологические факторы: значительная глубина залегания; высокая прочность боковых пород, мощность основной кровли; склонность краевой части угольного пласта к упругому деформированию и хрупкому разрушению, зависящая от прочностных и фазово-физических свойств угля; отсутствие в непосредственной кровле и почве на контактах с пластом слабых пластических слоев пород; тектоника месторождения и характер нарушенности угольных 25


пластов В результате предварительной разведки месторождения (шахтного поля), выполняемой геологоразведочными организациями Министерства геологии СССР, дается начальный прогноз об удароопасности пластов. На стадиях детальной и эксплуатационной разведок, а также на действующих шахтах геологические данные уточняются по методикам 2—4 данного приложения На начальной стадии пласт считается склонным к горным ударам, есливыход керна составляет 85—100%, уголь крепкий (коэффициент крепости f =1), представленный более чем на 80% матовыми и полуматовыми петрографическими разностями. Пласты, склонные к горным ударам, отличаются однородностью, монолитностью и, как правило, не содержат слабых пачек. Влияние основных геологических факторов на удароопасность каменноугольных и антрацитовых пластов оценивают по комплексному критерию Р = Р1 -Р2- РЗ (табл 1.1). Т а б л и ц а 1.1 Глубина Балл Прочность Балл Мощность Балл зале Р1 пород кровли Р2 основной Р3 пания мощностью кровли м пласта м 10 м МПа 200

1,0

80—100

1,0

10

1,0

250

2,5

150

1,5

15

15

300

3,0

200

2,0

20

2,0

350

35

250

2,5

25

25

400

4,0

300

3,0

30

30

450

4,5

35

3,5

500

5,0

40

4,0

550

5,5

45

4,5

5:600

60

50

5,0

55

5,5

60

6,0

Каменноугольные и антрацитовые пласты относятся к угрожаемым по горным ударам при Р≥З При Р =3 минимальная глубина залегания пласта составляет 150 м, прочность образцов пород основной кровли на одноосное сжатие 80 МПа, мощность монолитного слоя основной кровли 8 м В процессе ведения горных работ признаками удароопасности пластов являются голчки, стреляния и микроудары в очистных и подготовительных забоях при работе выемочных машин, отбойных молотков, бурении и взрывании шпуров.

26


3. Определение склонности угольных пластов к горным ударам Для условий Кузбасса установлена зависимость между коэффициентом удароопасности К угля и его прочностью (рис. 11).

Рис. 1,1. График зависимости показателя удароопасности К от прочности угля σ

Рис. 1.2. Графики изменения прочности f петрографических типов углен Кузбасса: 1 — матовый, 2 — пол матовый оцнородный, 3 — матовый полосчатый, 4 - полублестящий. 5 — блестящий 6 — сажистый ОВД стадии метаморфизма, VГ — выход летучих веществ, %

Коэффициент удароопасности находят из соотношения К=εУ/εП 100 где εУ — упругая относительная деформация краевой части п гас га угля при искусственно создаваемой с помощью давильной установки нагрузке, составляющей 75— 80% от разрушающей, εП — полная относительная деформация При К≥70% уголь пласта считают удароопасным Зная прочность угля, по графику (см рис 1 3) определяют значение К, по которому судят об удароопасности пласта Угольные пласты, состоящие из нескольких слоев разного петрографического типа, условно представляют в виде двух па чек- слабой и крепкой В слабую пачку включают слои, прочность которых меньше или равна 0,6 по шкале проф М. М. Прогодьяконова, а в крепкую — с прочностью более 0,6 Прочность угля каждого петрографического слоя на разных стадиях метаморфизма (по А. В. Травину, В. П. Шорину, Т А. Юсупову) находят по графикам (рис. 1.2) Прочность угля каждой пачки определяют как средневзвешенную по мощности слоев. Прочность угольного пласта в целом f рассчитывают по формуле: f = fКР \ (1 + (fКР \ fСЛ -1)m \ mСЛ) где и fКР и fСЛ — прочность пачек соответственно крепкого и слабого угля; т—мощность пласта; mCМ — мощность пачки со слабым углем. При определении коэффициента удароопасности по графику (см. рис. 1) прочность принимают σ = 100f. Коэффициент удароопасности пласта, сложенного разнопрочными пачками угля, может быть определен непосредственно по формуле: КП = ККР / (1+ (ККР / КСЛ - 1) mСЛ / m где ККР и Ксл — коэффициенты удароопасности соответственно крепкой и слабой пачек пласта. Для определения склонности угольных пластов к горным ударам рекомендуется 27


использовать показатель интенсивности разрушения КИ в виде отношения запредельной работы упругой деформации к допредельной. Для этой цели в шахтных условиях на крупногабаритных образцах размером не менее 40 X 40 X 80 см с помощью гидродомкратов получают полные диаграммы прочности угольного массива (рис. 1.3) Из точки перегиба А на диаграмме проводят прямую АД, параллельную участку упругого деформирования ОЕ, и опускают перпендикуляр АС.

Рис. 1.3. Схема определения коэффициента интенсивности разрушения угольного пласта: σ— напряжения, ε- деформации Из точки С проводят прямую СВ, параллельную ОЕ до пере сечения с кривой диаграммы в точке В. Отношение площадей А2:А1 = КИ является показателем склонности пласта к горным ударам. Если КИ = 1, то угольный пласт склонен к пластическому деформированию, при КИ = 0 происходит идеально хрупкое разрушение. Пласт является склонным к горным ударам при КИ =0,9. 4 Выявление пластов, склонных к горным ударам и одновременно склонных к ударам и выбросам, на основании информации о фазово-физических свойствах угля Оценка и прогноз механического и газодинамического состояния угольных пластов осуществляется на основе анализа горно-геологических условий, определения макро- и микропористой структуры угля и степени его водонасыщения. Для этого определяются три параметра фазово-физического состояния (ФФС) пластов-максимальная гигроскопичность угля и WМГ, характеризующая «сорбционный» поровый объем по отношению к жидкой фазе, включая переходные поры (коллектор влаги и газа); структурный показатель GМГ, отражающий долевое участие в общей пористости «сорбционного» порового обьема (чем меньше показатель Gмг, тем более крупнопористой является структура угля); естественная влажность We (или степень водонасыщения (Ge) при сравнении с Wмг и Gмг характеризует напряженность и газоносность пласта. Определение этих параметров осуществляется в лабораторных условиях по кинетике сорбции парообразной влаги углем из образцов, отбираемых в разведочных скважинах или горных выработках Закономерности изменения параметров ФФС пластов (иWмг, Gш, Gе) определяются степенью их метаморфизма, газоносностью, газовым давлением и напряженным состоянием. Возрастание газоносности и газового давления приводит к снижению отношения Wе/WМГ и- показателя Gмг, связанного степенной зависимостью с прочностными и упругими характеристиками угля. При небольших нагрузках (до 10—15 МПа) уровень We будет выше Wм,, с ростом нагрузок — Wе < Wмг Если в пласте есть газ, то при газовом давлении, большем 0,6—0,7 МПа влажность Wе также будет ниже WМГ. Горные удары и внезапные выбросы угля и газа проявляются только при конкретных значениях и соотношениях параметров ФФС Зная эти параметры, можно выявлять склонность угольных пластов к горным ударам или 28


внезапным выбросам угля и газа и разрабатывать мероприятия для конкретных геологических и горно-технических условий. 4 1. При выборе участков бурения необходимо предусматривать возможность проведения работ в горных выработках, находящихся на максимальной глубине от поверхности в нетронутом угольном массиве и в зонах ПГД. Участки должны располагаться в зонах влияния крупных дизъюнктивных или пликативных нарушений и вне этих зон на расстоянии не менее 10 амплитуд дизъюнктива. Ширина зоны влияния нарушения ZВ на степень удароопас-ности пласта зависит от амплитуды дизъюнктива Н и составляет в каждом крыле ZВ = (2—3) Н при H> 10 м; ZВ = 5H при H< 10 м, но не менее мощности пласта. Для каждого участка должно быть проведено три цикла определения через 10—20 м подвигания подготовительного или очистного забоя; в целиках угля не менее 6 контрольных скважин через 5—10 м по длине выработки. Всего для одного шахтопласта бурят не менее 18 контрольных скважин и отбирают 9 бороздовых проб (для пласта простого строения). При оценке склонности пластов или их участков к выбросо-или удароопасности основные принципы выбора мест определения аналогичны В пластах простого строения парные-контрольные скважины бурят через 1 —1,5 м друг от друга по мощности пласта при m> 2 м, либо в его средней части при m≤2 м. Образцы угля размером не менее 10—30 мм отбирают по борозде через равные интервалы по мощности пласта общей массой не менее 1 кг. В пластах сложного строения, вначале по одному участку в трех циклах апробации проводят бурение контрольных скважин и отбор образцов во всех угольных пачках мощностью не менее 0,2 м. Эти работы проводят в забоях подготовительных выработок вне зоны влияния горных работ по обследуемому пласту или по другим пластам в свите, расположенным в 100 м в почве или кровле. Бурение контрольных скважин и отбор бороздовых проб угля осуществляют в наиболее представительных пачках пласта. С точки зрения выбросоопасности — в наиболее нарушенных слабых пачках мощностью не менее 0,2 м, а удароопасности — в наиболее представительных по мощности однородных крепких пачках, составляющих 70% и более по мощности пласта. Пробы угля для определения естественной влажности набирают при поинтервальном бурении контрольных скважин глубиной до З√m, в целиках угля — до 4√m Общее количество проб из каждой скважины должно быть не менее 4—5. 4.2. Методика отбора бороздовых проб угля, их предварительная подготовка в ОТК. шахты и порядок проведения лабораторных анализов подробно изложены в «Методических указаниях по прогнозированию динамических явлений на угольных пластах по их фазово-физическим свойствам» {Л., 1981) 4.3. При оценке ударо- и выбросоопасности угольных пластов в пределах бассейна, месторождения, отдельных его участков или геологических блоков, наряду с определением параметров фазово-физического состояния пластов (особенно для буроугольных и низкометаморфизованных каменноугольных пластов), необходима информация о марочном составе угля и геологической характеристике месторождения: сейсмичности, региональном и контактовом метаморфизме, тектонической нарушенности. Роль вмещающих пород определяют по настоящим рекомендациям (см. п 2, прил. 1). При геологических изысканиях на стадии предварительной и детальной разведки вместо естественной влажности пластов при сильной нарушенности угля используют сведения о его газоносности (в том числе остаточной). На буроугольных пластах проявление удароопасности наблюдается, как правило, в 29


сейсмически активных районах и в зонах современных тектонических движений земной коры с высокой контрастностью, преимущественно в зонах влияния крупных разрывных и складчатых нарушений. Буроугольные пласты, склонные к горным ударам и другим динамическим формам разрушения, при иWе и Wмг> 4% имеют степень водонасыщения Gе<0,85. Методика определения Gе рассмотрена в прил. 6. Выбросоопасность на таких пластах, за исключением зон контактового метаморфизма, не проявляется. Аналогичная тенденция имеет место и на низкометаморфизованных каменноугольных пластах (марки угля Г и Д) при Wмг>4%, .Wе<WМГ, Gмг>0,5. На антрацитовых и каменноугольных пластах средней и высокой стадий метаморфизма (марки угля Г, Ж, К, ОС, Т при Wмг<4%) возможны проявления горных ударов и внезапных выбросов угля и газа. Критерии отнесения каменноугольных пластов (марки угля Г, Ж, К, ОС, Т) к ударо- или выбросоопасным при Wмг<4% следующие. Пласты, склонные к горным ударам: Гмг>0,5, Wе≤Wмг (или Gе≤Gмг). В опасных зонах Gмг→0,7—0,8 (или 0,35); Wе ≤ WМГ, WМГ ≤ 3% Пласты, склонные к внезапным выбросам угля и газа: GМГ<0,5; Wе<Wмг. Как правило Ge=0,35. В опасных зонах WМГ = 1,5—3%; Gмг≤0,35, Ge≤0,25. Для неударо- и невыбросоопасных пластов и их участков в зависимости от степени метаморфизма, конкретных горно-геологических и горно-технических ситуаций возможны различные сочетания параметров ФФС между собой. Для антрацитовых пластов значения WМГ не ограничиваются, а предельные значения параметров, дифференцирующих пласты по склонности к внезапным выбросам угля и газа и горным ударам, следующие: Gмг≈ 0,7—0,8, Gе ≈ 0,35. В выбросоопасных зонах: Gмг≤0,35; Gе≤0,25. В зонах влияния крупных тектонических структур для газоносных каменноугольных пластов средней и высокой стадий метаморфизма выделяют 2 типа пластов для которых характерно снижение их выбросоопасности с возможным проявлением разнообразных динамических и газодинамических явлений (I тип преимущественно стреляния и микроудары, WМГ<1,5%,Wе≤WМГ, II тип обрушения с небольшим газовыделением, W≥1,5%, Gмг≤0,35, Wе≥Wмг, в опасных зонах Wе≤Wмг) При установлении ударо- и выбросоопасности этих пластов дополнительно привлекают методы ВНИМИ, МакНИИ или ВостНИИ, основанные на определении выхода буровой мелочи и скорости газовыделения при бурении контрольных шпуров На пластах, склонных к горным ударам, при переходе от менее к более нагруженным участкам, например, от забоев подготовительных (капитальных) выработок, проходимых в нетронутом массиве вне влияния очистных работ, к зонам ПГД преобладает увеличение Gмг и снижение Wе ниже уровня Wмг На выбросоопасных пластах естественная влажность уже впереди забоя подготовительной (капитальной) выработки, проходимой в нетронутом массиве вне влияния очистных работ, существенно ниже WМГ, а Ge≤0,3—0,35, что свидетельствует о высокой газоносности угля Если пласт на 70% и более по мощности представлен углем по ФФС, отвечающим условиям удароопасности, при соответствующих горно-геологических условиях (см п 2 прил I) его относят к угрожаемому или опасному по горным ударам Наличие в 1аком пласте хотя бы одной пачки мощностью более 0,2 м по своим ФФС, отвечающим условию выбросоопасности, дает основание относить его к пластам, склонным к горным уда рам и внезапным выбросам угля и газа * 30


5 Прогноз удароопасности пород На угольных месюрождепимх прогнозу удароопасности подлежат в первую очередь породы с пределом прочности на одно осное сжатие более 80 МПа, залегающие на глубине более 500 м Порода является склонной к горным ударам, если имеется один из следующих признаков в породе присутствует кварц, керновое бурение скважин со скоростью не более 50 мм/мин сопровождается делением керна на выпукло-вогнутые диски толщиной менее 1/3 диаметра, соотношение предела прочности породы на сжатие к пределу прочности на растяжение превышает 25 * Вопрос об отнесении пластов к выбросоопасным должен быть согласован с МакНИИ или ВостНИИ и горнотехнической инспекцией Прогнозирование по минералогическому составу, дискованию керна и соотношению пределов прочности на сжатие и растяжение рекомендуется осуществлять на стадиях геологоразведки и строительства шахт С целью уточнения результатов предварительного прогнозирования по керну при развитии горных работ на шахтах рекомендуется метод прогноза удароопасности пород непосредственно в выработках, основанный на оценке хрупкости краевой части породного массива вдавливанием жестких штампов Оценка хрупкости производится с помощью гидравлических скважинных приборов БП—18 Методика оценки хрупкости состоит в следующем Перфоратором бурят скважины диаметром 60 мм Забой каждой скважины шлифуют без доступа воды специальными коронками, имеющими сплошной контакт с породой Минимальная глубина скважины 0,4 м Прибор устанавливают в скважине, расклинивают с помощью гидравлическою механизма, фиксируют исходные показатели манометра и индикаторов Производят внедрение штампа до момента разрушения породы В процессе разрушения породы измеряют Р1 и Р2— соответственно максимальное и минимальное давление в гидросистеме на моменты начала и окончания разрушения, МПа, h1 — глубину внедрения штампа на момент разрушения, мм, h2—глубину лунки в породе после разрушения, мм Коэффициент хрупкости вычисляют по формуле КХР = (Р1h1) /( Р2h2) Минимально необходимое число определений коэффициента хрупкости 10 Породы, имеющие Кхр ≥3, являются склонными к горным ударам При КХР< 3 породы не склонны к горным ударам ПРИКАЗ по производственному объединению и управлению округа Госгортех надзор а Гор. _____ № _____ от ________ На основании § 132 ПБ, руководствуясь требованиями пп. 1.5 и 1.6 «Инструкции по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих пласты, склонные к горным ударам» (Л., 1988), и заключения ВНИМИ, утвердить список шахтопластов, отнесенных к опасным и угрожаемым по горным ударам. список ШАХТОПЛАСТОВ, ОТНЕСЕННЫХ К ОПАСНЫМ И УГРОЖАЕМЫМ ПО ГОРНЫМ УДАРАМ

31


Шахта

Индекс и название пласта

Пласт

Глубина, начиная

угрожае- опасный с которой мый пласт относится к опасным или угрожаемым

Генеральный директор Начальник управления производственного объединения округа Госгортехнадзора ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ПОЛОЖЕНИЕ О КОМИССИИ ПО ГОРНЫМ УДАРАМ 1. Общие положения 1.1. Комиссия по горным ударам создается при производственном объединении по добыче угля в соответствии с § 132 ПБ и действует на основании настоящего Положения. 1.2. Состав комиссии ежегодно утверждается приказом по производственному объединению. Численный состав комиссии рекомендуется не свыше 10—12 человек. Председателем комиссии назначается технический директор объединения, его заместителем—начальник технического управления объединения или заместитель технического директора по охране труда и технике безопасности. Членами комиссии назначаются ведущие специалисты производственного объединения, а также представители ВНИМИ, отраслевого бассейнового технологического института и управления соответствующего округа Госгортехнадзора СССР или союзной республики. В комиссию включаются также представители МакНИИ или ВостНИИ в случаях, когда на шахтах имеются пласты угля, одновременно склонные к горным ударам и внезапным выбросам угля и газа. 1.3 Комиссия решает вопросы ведения работ в особо сложных горно-технических условиях и в случаях, не предусмотренных настоящей Инструкцией, а также определяет меры безопасности для конкретных условий. Принятые решения оформляются протоколом и являются обязательными для исполнения. 1.4. Вопросы для решения на комиссии по горным ударам выносятся шахтами или технической дирекцией производственного объединения. Для решения отдельных вопросов на комиссию приглашаются главные инженеры и маркшейдеры шахт, инженеры по горным ударам и руководители групп прогноза и борьбы с горными ударами. 1.5. Подготовка н оформление материалов для рассмотрения вопросов на комиссии по горным ударам возлагается на техническую дирекцию производственного объединения. 2. Задачи и обязанности комиссии 2.1. Ежегодное решение вопроса по отнесению угольных пластов или отдельных шахтопластов месторождения к угрожаемым и опасным по горным ударам 2.2. Рассмотрение способов вскрытии, схем подготовки и систем разработки 2.3. Рассмотрение технологических вопросов ведения очистных и подготовительных работ 24 Рассмотрение паспорта ведения горных работ в ударо-опасных условиях. 2.5. Рассмотрение вопросов организации служб прогноза и предотвращения горных ударов па шахтах объединения 32


2.6 Рассмотрение новых, более совершенных и эффективных методов прогноза и мер борьбы с горными ударами 2.7. Контроль за внедрением нормативных документов по безопасному ведению работ на пластах, опасных и угрожаемых по горным ударам, и за выполнением решений комиссии. 2.8. Разработка предложений по вопросам годового и перспективного планирования и ведения горных работ на шахтах объединения. 2.9. Обсуждение проектов нормативных документов безопасного ведения работ на удароопасных пластах. 2.10. Периодическое заслушивание отчетов технических руководителей шахт о состоянии ведения работ на удароопасных пластах. 2.11. Подготовка и проведение научно-технических совещаний и семинаров по проблеме горных ударов. 3. Права и ответственность Комиссия имеет право: 3.1. Привлекать к участию в своей работе главных инженеров, главных маркшейдеров и технологов шахт, руководителей групп прогноза удароопасности, инженеров по горным ударам. 3.2. Рассматривать причины наиболее характерных горных ударов, происшедших на шахтах объединения. 3.3. Рассматривать состояние работы по прогнозированию и предотвращению горных ударов. 3.4. Останавливать горные работы в случаях нарушений требований инструктивных документов, касающихся вопросов безопасной отработки удароопасных пластов. 3.5. Вызывать в установленном порядке представителей организаций, работающих по проблеме борьбы с горными ударами. 3.6. Требовать от руководителей шахт необходимую документацию по вопросам прогнозирования и предотвращения горных ударов. 3.7. Вносить предложения руководству производственного объединения о поощрении и представлении к награждению работников производственных объединений, шахт и научно-исследовательских институтов, внесших существенный вклад в решение вопросов борьбы с горными ударами. 3.8. Ходатайствовать о наложении дисциплинарных взысканий на лиц, разрешающих и ведущих горные работы с нарушениями настоящей Инструкции или других нормативных документов, а также не выполняющих решения комиссии. 3.9. Комиссия несет ответственность за разработку единой технической политики в области прогноза и борьбы с горными ударами и обоснованность принятых решений. ПРИЛОЖЕНИЕ 3 ТИПОВОЕ ПОЛОЖЕНИЕ О СЛУЖБЕ ПРОГНОЗА И БОРЬБЫ С ГОРНЫМИ УДАРАМИ НА ШАХТАХ 1 Общие положения 1.1. На шахтах, разрабатывающих опасные или угрожаемые по горным ударам пласты угля создается специальная служба, включающая группы прогноза и борьбы с горными ударами. 1.2. Группы прогноза и борьбы с горными ударами состоят в штатах соответствующих участков (например, группа прогноза может состоять в штате участка ВТБ, группа борьбы с горными ударами — в штате участка профилактических работ) Если на шахте существует группа прогноза и борьбы с внезапными выбросами угля и газа, то в ее штат вводятся работники по прогнозу и борьбе с горными ударами с правами и обязанностями, определяемыми настоящим Типовым -положением. 33


1.3. Численный состав групп прогноза и борьбы с горными ударами определяется объемом работ по прогнозированию и приведению участков в неудароопасное состояние. 1.4. Руководство работой групп прогноза и борьбы с горными ударами осуществляется главным инженером шахты, а на группе шахт — техническим директором производственного объединения. 1.5. Руководители групп прогноза и борьбы с горными ударами должны иметь высшее или среднее техническое образование и подземный стаж работы не менее 2 лет. 1.6. Рабочие групп прогноза и борьбы с горными ударами должны иметь подземный стаж работы не менее 1 года. 1.7. Инженерно-технические работники групп прогноза и борьбы с горными ударами обязаны изучить настоящую Инструкцию под руководством сотрудников ВНИМИ со сдачей экзамена (§ 135 ПБ). Рабочие указанных групп должны проходить обучение в соответствии с § 134 ПБ. 1.8. Группы прогноза и борьбы с горными ударами работают под научно-методическим руководством ВНИМИ 1.9. Положение о службе прогноза и борьбы с горными ударами утверждается техническим директором производственного объединения. 2. Задачи и обязанности. 2.1. Основные задачи службы прогноза: своевременное выявление участков пластов, опасных по горным ударам; периодический контроль изменения степени удароопасности выработок, ранее приведенных в неудароопасное состояние; контроль эффективности мероприятий по предупреждению горных ударов; сравнительная оценка удароопасности пластов в свите для установления очередности их отработки; участие в расследовании (учет и анализ) причин динамических явлений. 2.2. Для решения названных задач служба прогноза и борьбы с горными ударами выполняет следующие функции. принимает участие в разработке мероприятий по прогнозу и предотвращению горных ударов; ведет прогноз удароопасности во всех очистных и подготовительных забоях в объемах, установленных паспортом, согласно утвержденному графику; своевременно представляет главному инженеру шахты сведения о результатах оценки удароопасности; контролирует соответствие параметров мероприятий утвержденному паспорту, ведет техническую, графическую и у четно-контрольную документацию, предусмотренную настоящей Инструкцией и решениями комиссии по горным ударам; контролирует знание рабочими и лицами участкового надзора мероприятий по предотвращению горных ударов и проводит занятия по повышению знаний в этой области; участвует в составлении и рассмотрении проектов и паспортов подготовки и отработки пластов в части разработки мер борьбы с горными ударами; принимает участие в составлении заявок на необходимые материалы, оборудование, аппаратуру и приборы для прогноза и борьбы с горными ударами; участвует в экспериментальных работах, в промышленных испытаниях, во внедрении новых способов и средств прогноза и предотвращения горных ударов. 3. Права и ответственность 3.1 Руководители групп прогноза и борьбы с горными ударами имеют право разрабатывать предложения главному инженеру шахты по безопасному ведению горных 34


работ в особо сложных горно-технических условиях, давать указания начальникам участков и их заместителям, а также горным мастерам о приведении забоев в неудароопасное состояние; запрещать работы в очистных и подготовительных выработках, в которых установлена I— II категория удароопасности; останавливать горные работы при несвоевременном или некачественном осуществлении мероприятий по приведению краевой части пласта в неудароопасное состояние и сообщать об этом руководству шахты; вносить предложения руководству шахты о поощрении работников службы за достижение высоких производственных показателей; вносить предложения о привлечении к дисциплинарной ответственности нарушителей трудовой и технологической дисциплины. 3.2. Руководители групп прогноза и борьбы с горными ударами несут ответственность за следующее-своевременность и правильность прогноза степени удароопасности участков пластов, выполнение в полном объеме разработанных мероприятий и рекомендаций по безопасному ведению горных работ на удароопасных пластах, своевременность и правильность оценки эффективности мероприятий по предупреждению горных ударов; своевременность остановки забоя при определении I—II категории удароопасности, а также при недостаточном объеме или неэффективности работ по приведению участка пласта в неудароопасное состояние; исправность и правильное использование оборудования и аппаратуры для прогноза удароопасности и контроля эфффек-тивности профилактических мероприятий; правильность ведений контрольно-учетной документации по регистрации результатов работ, прогнозу и борьбе с горными ударами. ПРИЛОЖЕНИЕ 4 КАРТОЧКА ГОРНОГО УДАРА № Шахта, производственное объединение _______________ _________________________________________________ Дата и время проявления горного удара _______________ _________________________________________________ Наименование пласта и выработки __________________ _________________________________________________ Элементы залегания пласта и вмещающих пород ________ __________________________________________________ Глубина от поверхности ________________________ Геологическая характеристика района горного удара ______ ___________________________________________________ Сведения о системе разработки, управлении кровлей, технологии работ __________________________________ Сведения о наличии зон повышенного горного давления ___ ____________________________________________________ Сведения об удароопасности участка ________________ ___________________________________________________ Предупредительные признаки (их наличие) ____________ ___________________________________________________ Работы, выполнявшиеся перед горным ударом __________ ___________________________________________________ 35


Сведения о применявшихся профилактических мероприятиях Сведения о горном ударе и его последствиях ____________ ___________________________________________________ Причины горного удара ________________________ Основные выводы комиссии, расследовавшей горный удар, и решения по обеспечению безопасности работ ____________ ______________________________________________________ Эскиз горного удара (планы, разрезы) _______________ ______________________________________________________ Главный инженер шахты Главный маркшейдер _______________________ ___________________ (подпись) (подпись) ПРИЛОЖЕНИЕ 5 ПОСТРОЕНИЕ ЗАЩИЩЕННЫХ ЗОН И ЗОН ПОВЫШЕННОГО ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ 1. Построение защищенных зон 1.1. Для построения границ защищенных зон, которое производится в соответствии со схемами, представленными на рис. 5.1 и 5.2, необходимы следующие исходные данные: глубина разработки защитного пласта Н, м; вынимаемая мощность защитного пласта m, м; принятый способ управления кровлей на защитном пласте; угол падения пласта а, градус; процентное содержание песчаников в составе междупластья n; размеры очистной выработки защитного пласта а, b, м (см. рис. 5.1 и 5.2).Схема (см. рис. 5.1, в) может быть преобразована для случая столбов по восстанию (при пологом залегании) путем замены угла δ4 углом δ3, угла φ1 углом φ2 и размера L1 размером L2. Под глубиной разработки понимается расстояние от дневной поверхности до нижней границы очистной выработки защитного пласта. В приведенных схемах (см. рис. 5.1 и 5.2) предполагается управление кровлей на защитном пласте полным обрушением или закладкой выработанного пространства по всей площади. Способ управления кровлей учитывается эффективной мощностью mэф защитного пласта: при полном обрушении mЭФ = m; в случае применения закладки выработанного пространства значение ЭФ определяется по формуле: mЭФ= (0,1 + КУ)m, где КУ — коэффициент, учитывающий усадку закладочного материала. Для пластов крутого падения Центрального района Донбасса при управлении кровлей удержанием на кострах принимается КУ = 0,6. Вопросы построения защищенных зон при частичной закладке решаются на основе специального заключения ВНИМИ. При последовательной отработке этажей по простиранию или столбов по падению без оставления, соответственно, межэтажных

36


Рис. 5.1. Схема к построению защищенной зоны при отработке защитного пласта столбами по падению: а — сечение по простиранию при b < 2L3, б — то же при b> 2L3; в — сечение вкрест простирания, 1 — защитный пласт, 2 — защищаемый пласт, 3 — направление подвигания очистного забоя на защитном пласте, □ — защищенная зона, \\\ — область восстановления опасных нагрузок (подзона I)

37


38


или межлавных целиков, а также при оставлении целиков размером менее 0,1l (на мощных пластах — 8 м), за величины а или b принимают суммарную ширину выработанного пространства, соответственно, по падению или простиранию. Если размер целика больше 0,1l (на мощных пластах — 8 м), то за величину а или b принимают, соответственно, ширину выработанного пространства по падению или простиранию, ограниченную с одной стороны целиком, а с другой — угольным массивом. 1.2. Размеры защищенной зоны в кровлю S1 и в почву S2 (см. рис. 5.1 и 5.2) определяются по формуламS1 = β1β2S1; S2 = β1β2S2 , где β1—коэффициент, учитывающий значение mэф; β1=mЭФ/mО, но не более 1; m0 — критическое значение мощности защитного пласта, определяемое по номограмме рис. 5,3; а—наименьший размер выработки (а или b — см. рис. 5.1 и 5.2), если а> 0,3H, то при определении то принимают а = 0,3H, но не более 250 м; β2 — коэффициент, учитывающий процентное содержание песчаников в составе междупластья ц: β2= 1 -(0,4(η\100), значения 1 и 2 берут из табл. 5.1.

Рис. 5.3. Номограмма для определения критической мощности защитного пласта 1.3. Если y h1 <S1 при подработке или h2<S2 при надработке, то необходимо завершить построение защищенной зоны со стороны границ выработанного пространства и выделить участки, характеризующиеся восстановлением опасных нагрузок, как это показано на рис. 5.1 и 5.2. Для этого используют углы защиты δi, (i =1,2, 3, 4) и углы давления φi, (i= 1, 2, 3), значения которых в функции от угла падения а приведены в табл. 5.2.* * Если направление подвигания очистного забоя не совпадает ни с линией простирания, ни с линией падения, то за величину а принимают угол наклона пласта в сечении, перпендикулярном направлению подвигания забоя.

39


Таблица 5.1 Глубина 1 работ Н, При наименшем размере (м) α или b ч очистной выработки защитного пласта 50 75

100 125 150 175 200 ≥250

300

70 100 125 148 172 190 205 220

400

08 85

!12 134 155 170 182 194

500

50 75

100 120 142 154 164 174

600

45 67

90

109 126 138 146 155

800

33 54

73

90

103 117 127 135

1000

27 41

57

71

88

100 114 122

1200

24 37

50

63

80

92

104 113

Продолж табл 5.1 Глубина S2 при наименшем размере (м) α работ Н, или b очистной выработки м защитного пласта 50 75

100 125 ПО 200 ≥250

300

62 74

84

92

97

100 102

400

44 56

64

73

79

82 84

500

32 43

54

62

69

73 75

600

27 38

48

56

61

66 68

800

23 32

40

45

50

55 56

1000

20 28

35

40

45

49 50

1200

18 25

31

36

41

44 45

Таблица 5.2 Угол падения α (...0) защиты

Углы (..°) давлении

40


δ1

δ2

δ3

δ4

φ1

φ2

φ3

0

80

80

75

75

64

64

64

10

77

83

75

75

62

63

63

20

73

87

75

75

60

60

61

30

69

90

77

70

59

59

59

40

05

90

80

70

58

56

57

50

70

90

80

70

56

54

55

60

72

90

80

70

54

52

53

70

72

90

80

72

54

48

52

80

73

90

78

75

54

46

50

90

75

80

75

80

54

43

48

1.4. Для условий Печорского бассейна при одновременном соблюдении условий мощность междупластья h≥25 м, α≤30°, m≥1,3 м и управление кровлей полным обрушением допускается принимать углы защиты δi, равными 90°. 1 5 Область восстановления опасных нагрузок (подзона I) на схемах б и в (см. рис. 5.1 и 5.2) образуется лишь при одновременном соблюдении двух условий: α≥L1+L2 и b≥2L3. Параметры Li (i=1, 2, 3), используемые для построения зоны восстанорления опасных нагрузок (подзоны I), защищенной зоны в кровле и почве, рассчитываются по формуле: Li = βiLi (I=1,2,3) Значения Li определяются по номограмме (рис. 5.4). Например, при угле падения α = 45° значения L1 = 185 м,L2 = 220 м и L3 = 200 м. В подзоне I вследствие восстановления опасного уровня нагрузок могут происходить горные удары, внезапные высыпания угля и другие динамические явления.

Рис. 5.4. Номограмма для определения величин Ц (г = 1. 2, 3) Величины допустимых опережений (минимального и максимального) очистным забоем защитного пласта горных работ на защищаемом пласте (см. рис 5.1 и 5.2) приведены в табл. 5.3. В отдельных случаях с разрешения Комиссии по горным

41


ударам при наличии экспериментальной оценки защитного действия пластов размеры защищенной зоны могут быть изменены. Таблица 5.3* Условия разработки Величина допустимого опережения Минимальное опережение при подработке

b1' = 0.6h1,

при падработке

b2' = h2

Максимальное опережение** при надр<1ботке

b1 — не ограничено

при подработке

b2 — не ограничено

I орные работы в пределах подзоны I при подработке

b1<L3+h1ctgφ3

при надработке

b2<L3-0,3h2

** В таблице даны максимальные опережения при велении очистных работ по препиранию При ведении горных работ по падению (см рис 5.2) вместо ветичин L3 и φ3 принимают L1 и φ1 , а по восстанию — L2 и φ2 ** Максимальные опережения следует определять при отходе очистного забоя от разрезной печи на расстояние более 2L3 (либо L1+L2 при ведении горных рaбот по падению или восстанию), но по времени не более 5 лет 1.6. У границ шахтного поля или охранных целиков угля, а также у геологических нарушений проведение разрезной печи на удароопасном пласте следует производить после определенного развития горных работ на защитном пласте. Минимальные параметры над- и подработки, при которых допускается начало работ по проведению разрезной печи на удароопасном пласте, показаны на рис. 5.5. Участок между разрезной печью и границей барьерного целика следует отрабатывать очистным забоем от разр-езной печи как в зоне ПГД.

Рис. 5.5. Схема заложения разрезной печи на защищаемом пласте: 1 — линия створа с границей барьерного (охранного) целика, оставленного на защитном пласте, 2 — разрезная печь, 3 — направление очистных работ 42


1.7. При разработке свиты пластов малой мощности (при mэф<m0) для расширения границ защищенных зон целесообразно применять повторные надили подработки удароопасных пластов. В этом случае защищенная зона строится по схемам (рис. 5.6) от базового пласта, за который принимают разрабатываемый пласт, ближайший к опасному. Размер SR определяют

рис. 5.6. Номограмма (а) и схема (б) к построению защищенной зоны при повторной надработке (подработке): 1— защитный пласт (базовый), 2—защитный пласт (дополнительный), 3 — удароопасный пласт по номограмме (рис. 5.6), где mэф1 и mэф2,— эффективные мощности, соответственно, базового пласта и дополнительного, используемого для повторной над- или подработки; N = К mЭф2/m0, где К = 1,67 — 0,67hi /Si — степень влияния на дополнительный пласт зоны разгрузки от базового пласта. Значение N = 0 соответствует влиянию одиночной разработки базового пласта. 1.8. При разработке мощных пластов с использованием опережающей выемки подкровельного защитного слоя размер защищенной зоны в почву находят умножением параметра 52, определяемого по формуле п. 1.2, на коэффициент, определяемый по табл. 5.4. Таблица 5.4 Мощность разрабатываемого пласта, м до 5

от 5 до 10

от 10 до от 20 до 2О 50

1

1.2

1,3

1,4

1 9. Параметры локальной выемки защитных пластов при надработке определяют в соответствии со схемами, показанными на рис. 5.7. В случае подработки размер защитной выемки определяют аналогично, но размер h2(h2) заменяют на h1(h1). 2. Построение зон повышенного горного давления 2.1. Зоны повышенного горного давления (зоны ПГД) формируются под и над целиками и краевыми частями смежных угольных пластов свиты. Целиком при построении зон ПГД называют часть угольного массива, наименьший размер которой L не превышает 2l, где l — ширина зоны опорного давления, определяемая по номограмме (см. рис. 4). Если указанный размер больше 2/, то речь идет о краевой части угольного массива. Построение границ зон ПГД на разрезе вкрест простирания пластов и по 43


простиранию выполняют в соответствии с рис. 5.8. 2.2. Размеры зон ПГД в кровлю d1 и в почву d2 (в метрах) от краевой части определяют в зависимости от размеров выработанного пространства α и глубины разработки H по табл. 5.5. При отработке этажей без целиков или при оставлении межэтажных целиков размером по падению менее величины 0,1l за величину а принимают суммарную ширину выработанного пространства; при размерах целика более 0,1 l за величину а принимают наклонную высоту этажа.

Рис. 5.7. Схемы к определению параметров локальной защитной выемки; а — защита горизонтальной выработки на опасном пласте, б — защита на клонной выработки на опасном пласте, в — защита забоя квершлага, гтрово димого по удароопасной породе, 1 — опасный пласт, 2 — .защитный пласт, 3удароопасная порода

Рис. 5.8. Схемы к построению зоны ПГД: а — на разрезе вкрест простирания пластов, б — на разрезе по простиранию пластов 1 — зона ПГД Таблица 5.5 H d1

d2

44


α 100 125 130 200 ≥250 100 125 150 300 92

98

200 ≥250

105 11О 115 80

92 104

108 НО

400 105 113 120 122 125 93

105 115

118 120

500 115 125 130 132 135 105 115 125

128 130

600 120 130 135 138 140 117 127 135

138 140

800 135 145 150 155 157 125 133 140

145 146

1000 145 155 160 165 168 132 140 148

150 153

1200 155 165 173 177 180 140 148 155

158 160

При α <100 м величины d1 и d2 принимают равными их значениям для α =100 м, а при α α > 250 м параметры d1 и d2 принимают равными значениям для α = 250 м. Значения углов δ1, δ2, δ3 и δ4 берут из табл. 5.2. При построении зоны ПГД в сечении по простиранию углы δ1 (δ2) и δ3 (δ4) принимают, соответственно, равными 80° и 75°. 2.3. При построении зоны ПГД от целиков (рис. 5.8) размеры d1 и d2 рассчитывают умножением соответствующих для краевой части величин d1 и d2 на коэффициент К, учитывающий ширину целика L и определяемый по табл. 5.6. Таблица 5.6 L/l ≤0,1 0,15 0,20 0,25 0,35 0,5 1,0 1,5 ≥2,0 К

0

0,25 0,50

0,75 1,00 1?13 1,г5

1,13 1,00

В этом случае за глубину H принимают расстояние от нижней кромки целика до земной поверхности, а за размер а — максимальный размер выработанного пространства, прилегающего к целику (при α> 250 м принимать α = 250 м). От целиков шириной L, менее 0,1l зоны ПГД не строятся. От целиков с изменяющейся шириной значение I определяют следующим образом Если в наиболее широкой части L< l, то за размер целика принимают его наибольшую ширину. Если в наиболее узкой части L>l, то за размер целика принимают его наименьшую ширину. Если в наиболее широкой части L> l, а в наиболее узкой L<l, то размер целика L принимают равным ширине зоны l. 2.4. В случае наложения зон ПГД от нескольких краевых частей или целиков соседних пластов на один и тот же участок рассматриваемого пласта построение зон ПГД производится отдельно от каждой краевой части или целика по принципу, положенному в основу схемы (см. рис. 5.8) 2.5. Наиболее опасна в отношении динамических явлений ситуация выхода очистного забоя из зоны ПГД в защищенную. Горные работы следует планировать так, чтобы переход створов осуществлялся в направлении из защищенной зоны в сторону зоны ПГД. В отдельных случаях (с разрешения 45


технического директора объединения) допускается переход створов в направлении защищенной зоны при условии применения мер предотвращения горных ударов с расстояния / до подхода к границе зоны ПГД. 2.6. Определение степени влияния зоны ПГД и выбор способа ведения горных работ при разработке удароопасных пластов в ней производится в соответствии с табл. 5.7. Таблица 57 Степень Условия разработки Способ ведения горных работ в зонах ПГД влияния плаcта в зоне ПГД зоны ПГД I

При h2≤ 0,5d2 h1≤ 0,5d1 Зоны ПГД, осложненные геологи геологическими нарушениями

Ширину защитной зоны в краевой части пласта принимают в соответствии с п 6.2 Инструкции

II

0,5d2 <h2≤ 0,8d2 0,5d1 <h1 ≤0,8d1

Прогноз степени удароопасности на опасных пластах осуществляют в соответствии с п 5.7, а на угрожаемых — согласно п. 5.8 Инструкции

III

При 0,8d2<h2≤d2 0,8d1 <h1≤ d1

Как на одиночном удароопасном пласте

2.7. В районах влияния ранее оставленных целиков и краевых частей по смежному пласту угля (участки d на рис. 5.9) ширину защитной зоны следует принимать равной 1,3n(при d = 0,4h2, но не менее 5 м и не более 25 м).

Рис. 5.9. Схема определения зон влияния участков пласта d. при надработке и подработке 3. Пример построения зон ПГД и выбора комплекса мер Определение параметров зон ПГД и выбор комплекса мер безопасности в этих зонах производят в следующей последовательности: По номограмме (рис. 4) с учетом глубины горных работ Н и мощности влияющего пласта т определяют ширину зоны опорного давления в плоскости пласта l Для краевых частей размеры зоны ПГД в кровлю d1 и почву d2 определяют по таблице 5.5 с учетом ширины выработанного пространства а и глубины горных работ Н. При построении зон ПГД от целиков угля предварительно определяют 46


минимальный размер целиков, подлежащих учету, и дополнительно величину коэффициента К, учитывающего ширину целика L. Для целиков переменной ширины параметр L определяют в соответствии с п. 2.3 Размеры зоны ПГД от целиков в кровлю и почву рассчитывают умножением табличных значений d1 и d2 на коэффициент К (см. табл. 5,6). С учетом установленных размеров зон ПГД в кровлю d1 и почву d2 и значений углов δ1, δ2, δ3, δ4 (см. табл. 5.2) в соответствии со схемой (см. рис. 5.8) производят построение зон ПГД на разрезах по простиранию и падению пластов. Полученные границы зон ПГД в плоскости удароопасного пласта переносят на планы горных работ. В зависимости от степени влияния зон ПГД производят выбор комплекса мер безопасности при разработке пластов (см. Ниже приведен пример расчета зон ПГД и выбора комплекса мер в этих зонах. Исходные данные. Шахта разрабатывает свиту пластов I, II и III (рис. 5.10). На вентиляционном горизонте защитного пласта I оставлен чежэтажный целик шириной L=15 м, очистной забой остановлен из-за геологического нарушения. Необходимо оценить влияние целика и краевой части пласта I на удароопасные пласты II и III

Рис. 5.10. Пример построения зон ПГД: α — разрез вкрест простирания, б — разрез по простиранию до начала их разработки и предусмотреть меры по предотвращению горных ударов. Построение зон ПГД производится в определенной последовательности. От целика. По номограмме (см. рис. 4) для условий разработки пласта I (H = 770 м и m= 1 м) определяем размер зоны опорного давления l = 48 м. В соответствии с п. 2.3 прил. 5 минимальный размер целика, подлежащего учету на этом пласте, составляет 0,1l= 4,8 м. Поскольку L= 15 м, то целик подлежит учету как источник ПГД. Для условий α = 150 м и Н = 770 м по табл. 5.5 принимаем d2=139 м. Отношение L/l = 15/48 = 0,3l. Принимаем по табл. 5.6 К = 0,87 и вычисляем размер d2 зоны ПГД от целика I: d2 = 139x0,87= 121 м От краевой части. Размер d2 принимаем из табл. 5.5 для H = = 910 м и α=150 м равным d2 = 144 м. Параметр l = 50 м (см. рис. 4). 47


Углы защиты δ3 и δ4 определяем по табл. 5.2: при α = 55° δ3 = 80° и δ4 = 70° На разрезе по простиранию (см. рис. 5.10,6) углы защиты равны δ = 75°. Строим зоны ПГД от каждого целика и краевой части и, сравнивая значения d2 с расстояниями до удароопасных пластов II и III, оцениваем степень влияния зоны ПГД по табл. 5.7 Участок пласта II под целиком и краевой частью находится в зоне ПГД с I степенью влияния. Горные работы в этих зонах должны вестись как на особоопасных участках в соответствии с п. 6.2 Инструкции. На пласте III под целиком и краевой частью зоны ПГД имеют II степень влияния. При его разработке на этих участках прогноз степени удароопасности следует производить в соответствии с пп. 5.7 и 5.8 Инструкции. ПРИЛОЖЕНИЕ 6 МЕТОДИКА ПРОГНОЗА СТЕПЕНИ УДАРООПАСНОСТИ УЧАСТКОВ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ И КОНТРОЛЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОФИЛАКТИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИЙ 1. Прогноз степени удароопасности участков угольных пластов в процессе бурения шпуров 1.1. Для прогноза степени удароопасности и контроля эффективности мероприятий по выходу буровой мелочи из шпуров диаметром 43 ± 1 мм на участке угольного пласта определяют следующие показатели: выход буровой мелочи, ее крупность, сейсмоакустическую активность и естественную влажность угля. Регистрацию данных производят через каждый метр подвигания забоя скважины, При появлении в пределах защитной зоны n сильных сейсмо-акустических импульсов, сопровождающихся зажатием бурового инструмента, бурение скважин следует прекратить, а участок отнести к I категории удароопасности. Результаты шахтных измерений и их обработки заносят в журнал по форме, приведенной в настоящем приложении. В этом же журнале помещают сведения о параметрах противоударных мероприятий и эскизы выработок с привязкой точек определения удароопасности. Определение категории удароопасности по выходу буровой мелочи производят в соответствии с номограммой (см. рис. 6). На каждом метре шпура измеряют объем (или массу) буровой мелочи, относят каждое измерение к середине интервала и откладывают на номограмме. Для примера определена степень удароопасности участка пласта Соленый на шахте им. Артема ПО «Артемуголь». Результаты выхода буровой мелочи представлены в табл. 61. Если хотя бы одна точка кривой выхода буровой мелочи попадает в I или II категорию, то участок пласта считается опасным по горным ударам (рис. 6.1). 1.2. Прогноз удароопасности по показателю крупности буровой мелочи выполняют в соответствии с номограммой (рис. 6 2). Проба буровой мелочи подвергается ситовому анализу для определения процентного содержания крупного класса.

48


Таблица 6.1 Место Мощность Номер Выход бурения сква буровой мелочи с скважин жины 1 ч скважины Р, л/м 1

2

3

4

Категория Дата ударо бурения опасности скважины, исполнитель

Уступ № 0,55 1

1

2,3 4,4

48

3,2 III

18.02.87 г. 1 смена Петров И.А

Уступ № 0,55 2

2

2,6 9,5

12

15

То же

II

Рис 6.1 Пример определения категории удароопасности по выходу буровой мелочи

Рис 6 2 Пример установления категории удароопасности по показателю крупности За показатель крупности принимается процентное содержа ние фракции класса более 2 или 3 мм в зависимости от физико механических свойств угля В напряженных участках, несмотря на измельчение штыба на 2,5—4% на каждом метре, процентное содержание крупных фракции с глубиной скважины возрастает

49


Прогноз удароопасности участка производят по изменению процентного содержания крупного класса буровой мелочи по длине скважины За начальное значение содержания крупного класса буровой мелочи принимают его величину г0 на первом метре скважины Показатели крупности на последующих интервалах скважины сравнивают с этим значением (r0 ± ri ) Для условий Кизеловского, Партизанского бассейнов и Баренцбургского месторождения за показатель крупности принимают процентное содержание класса крупности более 3 мм, для остальных бассейнов класс крупности должен быть более 2 мм Исходные данные примера определения категории удароопасности по крупности штыба в охранных целиках на пласте Мощном шахты «Комсомольская» ПО «Воркутауголь» по результатам замеров буровой мелочи крупностью более 2 мм приведены в табл 6. 2 Таблица 6.2 Номер Поинтернальные значения показателя Категория скважи r>2 мм % уда ны роопасности 1 2 3 4 5 6 7 8 1

r0 = 35

20

15

8

10 10

2

г0 = 32

25

22

15

27 45

25

27

II

I

Определение степени удароопасности производят по номограмме рис 6 2 1 3 Прогноз степени удароопасности по сейсмоакустической активности производят в соответствии с номограммой (см рис 7), где по вертикали откладывают максимальную зарегистрированную на данном метре амплитуду импульса Участок оценивают как удароопасный, если хотя бы одна из полученных точек кривой сейсмической активности попадает в I и II категорию Регистрацию сейсмоакустической активности осуществляют переносной станцией ЭУ-7 конструкции ВНИМИ, в искробезопасном исполнении, датчик которой располагают на расстоянии 1—5 м от скважины и крепят с помощью клинового устройства, забиваемого в уголь, или к реперу, устанавливаемому в шпурах длиной 20 - 30 см Возникающие при бурении скважин импульсы регистрируют по микроамперметру и одновременно прослушивают при помощи головного телефона 1 4 Прогноз степени удароопасности по изменению естественной влажности на Шурабском буроугольном месторождении производят в соответствии с номограммой (рис 63) Отбор проб для определения влажности производят поинтервально через каждые 0,5—1 м С каждого интервала штыб хорошо перемешивают и набирают пробу с крупностью не более 1 мм

50


Рис. 6.3. Номограмма для установления категории удароопасности по изменению естественной влажности: W¯ — среднеарифметическая из всех единичных показателей влажность, определяемая через интервалы 0,5 м на ширине защитной зоны n ; WКР — влажность угля, соответствующая сте-пени его водонасыщения 0,85, Х1 — расстоянние от обнажения пласта до участка с мини мальной влажностью угля При контроле эф фективности_ мероприятий участки пласта со значением W¯ \ WКР=<0,9 относят ко II категории удароопасности независимо от величины X1 в металлические бюксы. Последние помещают в герметическую упаковку и в химлаборатории немедленно производят определение влажности по ГОСТ 11014 — 81, а затем рассчитывают сред-неарифметическую_влажность W по всей скважине. Далее определяют значение W¯ \ WКР и Х1 (см. рис. 6.3), Пример определения степени удароопасности участка пласта «В» на шахте 8 им. В И. Ленина ПО «Средазуголь» представлен в табл. 6.3. Таблица 6.3 Место Влажность угля по интервалам, % W¯, W¯ Категория бурения % \W X , КР 1 опасно 0,5 1 15 2 25 3 35 4 скважин % м сти Конвейерный штрек

29,5 28,3 27.0 28.6 29,7 29,9 30,1 30,2 29,2 0,94 1,5 I

Лава

30,8 30.7 30,4 29,7 29,3 29,0 29,2 30,5 30,0 0.97 3,0 III

В тех случаях, когда распределение влажности в краевой части пласта имеет сложный характер, параметр Х\ принимают в соответствии с рис. 6 4 1.5. На Кызыл-Кийском месторождении удароопасность определяют по значению степени водонасыщения Gе. Участок относится к удароопасному при Gе<0,85. При этом периодически должно проводиться контрольное определение степени удароопасности по выходу буровой мелочи. Для определения Gе используют следующую упрощенную методику. Из свежеобнаженного забоя отбирают 6—8 образцов однородного угля без включений породы массой по 100—150 г каждый и помещают их в полиэтиленовый мешок. В химлаборатории определяют исходную массу Р1 каждого из образцов и помещают их на 1 час в сосуд с водой; вынимают из воды, с поверхности образцов удаляют свободную воду и определяют их массу

51


Рис. 6.4. Характерные зависимости для определения параметра Х1 Р2. По ГОСТ 11014 -81 определяют весовую влажность W (в процентах) для каждого образца, но с пересчетом к сухому остатку. Степень естественного водонасыщения Ge рассчитывают по формуле: Ge = ( P1 - ((P2 - P1)\ 0,01 W)) \ P2- α, где а поправочный коэффициент, учитывающий расхождения со стандартной инженерно-геологической методикой. Для пласта Основного Кызыл-Кийского месторождения α = 0,05. При использовании рассмотренной методики на других буроугольных пластах необходимо провести специальные работы согласно авторскому свидетельству № 834354, либо принять ориентировочно α = 0,05. На Ткибули-Шаорском месторождении степень удароопасносги определяют в соответствии с номограммой (рис. 6.5).

Рис. 6.5. Номограмма для установления категорий удароопасности для ТкибулиШаор-ского месторождения 2. Расположение шпуров для прогноза степени удароопасносш Для прогноза степени удароопасности расположение шпуров и их количество устанавливают с учетом следующих положений. Из забоя выработки шпуры следует бурить в двух точках, отстоящих друг от друга не ближе 1,5 м. В боках проводимой подготовительной выработки шпуры бурят в обе стороны. В прямолинейном очистном забое — в зависимости от горно-технических условий разработки и особенностей проявления горных ударов — удароопасность оценивают в нижней, верхней или средней частях очистного забоя. При этом длина прогнозируемого участка должна составлять не менее 0,5l. На этом участке бурят не менее 3—4 шпуров. В потолкоуступном очистном забое шпуры бурят: в нижней части лавы — в

52


кутках магазинного и первого уступов, в верхней части — в середине верхнего и кутке второго от верха уступов "В средней части лавы шпуры бурят в кутках через один уступ Направление шпуров следует выдерживать горизонтальным или с небольшим подъемом. В ранее пройденных капитальных и подготовительных выработках вне зоны опорного давления лавы шпуры бурят в обе стороны на расстоянии не более 100 м друг от друга, а в выработках, охраняемых целиками угля, — на расстоянии не более 25 м друг от друга. На сопряжениях выработок удароопасность оценивают с каждой стороны по двум шпурам, пробуриваемым на расстоянии 5 и 10 м от сопряжения. Перед проходкой ниш, камер, водосборников, заходок, располагаемых в пределах пласта угля,а также перед засечкой печей и ортов, осуществляют прогноз удароопасности, как и в забоях подготовительных выработок. В подготовительных выработках впереди действующих очистных забоев прогноз удароопасности осуществляют на ширине зоны опорного давления лавы в обоих боках выработки. С каждой стороны выработки бурят не менее 3—4 скважин. Прогноз удароопасности пласта вблизи мест, где произошли горные удары, выполняют на участках выработок, равных ширине зоны опорного давления. Контроль эффективности мероприятий обязателен на всех участках приведения выработок в неудароопасное состояние; при этом скважины располагают в тех же местах, где был произведен прогноз удароопасности. При нагнетании воды в пласт оценку эффективности производят в средней части интервала между соседними нагнетательными скважинами. В местах разгрузочных скважин прогнозные шпуры следует бурить на середине интервала между двумя смежными скважинами и на расстоянии от плоскости расположения осей этих скважин не менее двух диаметров разгрузочной скважины.

53


Ж У Р НАЛ прогнозирования степени удароопасности участков угольного пласта и контроля эффективности мероприятий по показателям, регистрируемым в процессе бурения скважин Шахта _____________________ Выработка пласт горизонт ____________________________________ Номер Привязка Дата, Показа- Мощность Значение Категория Подписи от скважины скважины смена тели пласта, м показателей удароопасно ветственного по глубине сти лица скважины, м 1 2

Указания главного инженера Х

3 ..... 10

* Указания о приведении выработки в неудароопасное состояние об эффективности мероприятии и сроках последующею прогнозирования

54


ЖУР НАЛ прогнозирования степени удароопасности участков угольного пласта и контроля эффективности мероприятий по изменению естественной влажности угля Шахта _____________________ Выработка пласт, горизонт ____________________________________ Номер Привязка Дата,смена Влажность WКР,% W‾, Х1,м Категория Подпись от угля W, % % удароопасности ветственного по лица глубине скважины, м 05 I 1 5

5

55

Указания глав ного инженераХ


ЖУРНАЛ мероприятий по профилактике горных ударов Шахта ______________ пласт ______________ горизонт ______________ выработка ______________ Тип мероприятия __________________________________________________________,_______________ Параметры мероприятия по паспорту длина скважин _______, диаметр , скважин _______ мм, расстояние между скважинами _______, м, масса заряда ВВ в скважине _______кг, глубина герметизации _______м, объем нагнетаемой в скважину воды _______м3 максимальное давление нагнетания _______Мпа Номер Дата сква смена жины

Фактические параметры мероприятия

Причины от- Категория клонения от удароопасности паспорта и до полнительные Длина Диаметр Расстоя Масса Обьем Давление меры до после про скважины,м скважины нис за во нагнета профи филактики мм между ряда ды , ния, тактики 3 скважина кг м МПа Ми, м

56

Сведения о толчках, микроударах о толчках мик роударах

Подпись ответ ственного за вьполнение ме роприятия


ПРИЛОЖЕНИЕ 7 ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ И ПАРАМЕТРОВ МЕР БОРЬБЫ С ГОРНЫМИ УДАРАМИ Область эффективного применения методов приведения массива в неудароопасное состояние определяется геологическими и горно-техническими условиями разработки пласта с учетом степени его нагруженноети. Любое профилактическое мероприятие на каменноугольных и антрацитовых пластах эффективно только при влажности Wе, меньшей максимальной гигроскопичности Wмг (т. е. при Wе < Wмг), что особенно важно на мощных пластах сложного строения. Эффективность увеличивается при увеличении соотношения WМГ/Wе и приближении уровня Wе к уровню прочносвязанной влаги. При GМГ> 0,5 (как правило, при GМГ≥(0,6—0,7)*, а .также при Wмг≤1,5%*, наибольший эффект достигается при бурении разгрузочных скважин (РС), а в движущихся забоях капитальных, подготовительных и очистных выработок — при использовании РС, гидроотжима, камуфлетного взрывания или гидрообработки при ступенчатом повышении — сбросе давления воды в системе (целесообразно с контролем сейсмоакустической активности пласта). При этом гидроотжим рекомендуется применять на пластах мощностью не более 2—2,5 м. При GМГ≤0,5 и особенно если GМГ≤0,35, рекомендуется гидрорыхление с определением удельного расхода нагнетаемой воды по данным WМГ и Wе. В целиках и стационарных выработках, находящихся в зонах повышенного горного давления, при этих параметрах более эффективны разгрузочные скважины. В последнем случае показатели фазово-физического состояния определяются по пробам, отбираемым из глубины пласта. Для каменноугольных пластов при WМГ≥3—4% или GМГ≤0,5 (или 0,35) и We≈Wмг рекомендуется гидрообработка пластов в режиме увлажнения через скважины по напластованию или под углом к нему (в последнем случае область применения может быть расширена) * Если другой параметр фаяово физического состояния не оговаривается, то это означает любое его значение, но только при We≤ WМГ . 1. Увлажнение угольных пластов 1.1. Региональное увлажнение обеспечивает заблаговременную гидрообработку опасного пласта или свиты пластов в пределах выемочного этажа скважинами, пробуренными из полевых выработок или выработок, пройденных по другим пластам (рис. 7.1).

57


Рис. 7.1. Принципиальные схемы регионального увлажнения угольных пластов: α — ПО «Прокопьевскуголь», б - ПО «Воркутауюль», в — ПО «Грузуголь» Скважины для региональной гидрообработки бурят диаметром 56—90 мм и оборудуют на всю длину водоподающими трубами с фильтром. Породный интервал скважин герметизируют цементным раствором на глубину не менее 10 м. Конструкция гидрозатвора показана на рис. 7.2. Радиус эффективного увлажнения (м) ориентировочно можно' оценить по формуле: R = 31,6 √Q t \ (πm Nγ), где N—норма увлажнения пласта, л/т, Q —темп нагнетания, м3/ч; t — время нагнетания, ч, m — мощность пласта, м; π= 3,14. Расстояние между фильтрующей частью скважины и выработанным пространством по пласту должно превышать расчетный радиус эффективного увлажнения, а расстояние между скважинами должно отвечать условию: с≤1,5R. Норму увлажнения N (л/т) определяют с учетом недостатка водонасыщения порового пространства угля по формулеN = 10(WМГ-Wе), где Wмг — максимальная гигроскопическая влажность угля, % Wе — естественная влажность угля, %.

Рис. 7.2. Схема гидрозатвора: 1 - перфорированная труба, 2 — соединительная муфта, 3 — цементная пробка, 4 обсадная труба, 5 — труба для досылки цементного раствора Для условий Кузнецкого бассейна: N = 10 (WП - W e), где WП— полная влагоемкость угля, % Нормативный объем воды (м3) для закачки в каждую скважину определяют по формуле: V = 10 -3 N m c1 c2 γ, где c1, с2— расстояния между скважинами по падению и простиранию пласта; γ — объемная плотность угля, т/м3. При гидрообработке одной скважиной нескольких угольных пластов нормативный объем закачки определяется как сумма расчетных объемов для каждого пласта. Нагнетание воды по региональным схемам проводят с максимальным давлением и расходом, но первые кубометры рекомендуется закачивать при давлении, не превышающем (0,6—0,7) γН. Типовые параметры нагнетания по региональной схеме для некоторых 58


угледобывающих районов приведены в табл 7.1 Таблица 7.1 Месторождение Норма Давление Радиус увлаж на увлаж нения гнетания нения R, N, л/г Р МПа м Прокопьевско20—30 1—5 Киселевский район Кузбасса

50—70

Ткибули-Шаорское 30—50 10—20

30—50

Воркутинское

20—40

10—20 до 30

1.2. Схема заложения скважин при глубинном увлажнении выемочного этажа (подэтажа) показана на рис, 7.3

рве. 7.3. Схема глубинного увлажнения угольного плата впереди очистного забоя: 1, 2 — вентиляционный, откаточный штреки При большой протяженности очистных забоев нагнетательные скважины могут быть заложены с вентиляционного и откаточного штреков Скважины герметизируют гидрозатворами или цементируют на глубину не менее ширины защитной зоны я. Рас-стоян-ие с между скважинами должно соответствовать условию: с<2lг, где lг — глубина герметизации скважины. Нагнетание воды должно производиться за пределами зоны опорного давления с опережением L, удовлетворяющим требованию: L≤(tб +tг + tH +tВ)VПЗ, где tб — время бурения скважины на паспортную глубину, сут; t Г— время, необходимое для оборудования скважин, сут; tН— продолжительность нагнетания воды, сут; tВ = 30 сут —время выдержки пласта после нагнетания, VПЗ — скорость подвигания очистного забоя, м/сут. Объем воды для закачки в скважину при глубинном способе увлажнения рассчитывают по формуле: К=10-3 N m lссγ, где lс — длина скважины. Глубинное увлажнение при проходке подготовительных выработок производят по схеме рис 7.4. 59


рис. 7.4. Схема глубинного увлажнения мощных удароопасных пластов при 1роходке квершлагов: 1 — скат, 2 — квершлаг, 3 — нагнетатель ная скважина, 4 - глинистые сланцы, 5 — гшптобиолит, 6 — уголь, 7 — песчаник При проведении квершлагов по мощным угольным пластам объем воды определяют по формуле: V = 2,5 x 10-4 NB2 (3lФ +2B); при проходке штреков — по формуле: V = 10-3 NmВ (lФ + 0,8В)γ, В = 2n + α, где α — ширина выработки, м; n — ширина защитной зоны, м, lФ— длина фильтрующей части скважины, м. При проведении глубинного увлажнения в подготовительных выработках глубина герметизации скважины должна быть не менее п+ 0,5а. Требования к режиму нагнетания воды при глубинном способе увлажнения аналогичны изложенным в п. 3.1 данного приложения. 1 3. При гидрорыхлении схему расположения нагнетательных скважин принимают в зависимости от системы разработки, строения, мощности пласта и его отдельных пачек, свойств боковых пород. При нагнетании воды в режиме гидрорыхления глубина герметизации должна соответствовать условию: lг = (4—6)√m. Длина фильтрующей части скважины lф = 1,5—2,5 м. Общая длина нагнетательной скважины lс=lГ+lф, должна удовлетворять условию: lC≥n+b, где n — ширина защитной зоны, b — подвигание забоя за один или несколько циклов, но не более 12 м Расстояние между скважинами принимают из условия: с≤1,5lC, Удельный расход жидкости (норму нагнетания N, л/т) при гидрорыхлении через скважины глубиной 6—12 м определяют из выражения N— 10Wмг, при глубине скважины до 6 м принимают N = 25—30 л/т На мощных пластах сложного строения величина N может быть скорректирована ВНИМИ на основании изучения фазово-физических свойств отдельных пачек. Для буроугольных пластов Кызыл-Кийского месторождения удельный расход воды N составляет 40—50 л/т при гидрорыхлении через скважины глубиной 8 м Количество воды V (м3), закачиваемое в каждую скважину глубиной 6—12 м, составляет. в очистных забоях и стенках подготовительных выработок V= 1,3•10-3 Nmlcс; в забоях подготовительных выработок при нагнетании через одиночную скважину V=1,3•10-3 Nmlс(2n + а), в забоях подготовительных выработок при нагнетании через две скважины и болееV=1,3•10-3Nmlсc'.

60


где с' — расстояние между скважинами на уровне фильтрующей части скважины, м. При глубине скважины до 6 м объем воды необходимо увеличивать на 25—30% Давление нагнетания поднимается ступенями по (0,2—0,3) γН до величины, исключающей гидроразрыв пласта. Продолжительность нагнетания на первых ступенях должка составлять не менее 10 мин. На последней степени (0,8—0,9) γН нагнетание производят до закачивания необходимого количества воды Во избежание преждевременного гидроразрыва пласта целесообразно подключить к одному насосу 2—3 нагнетательные скважины. В случае гидроразрыва пласта нагнетание прекращают, бурят новую скважину на расстоянии 2,5 —3 м от старой и нагнетание продолжают до закачивания необходимого количества воды. Глубину герметизации скважин lг выбирают в зависимости от показателя Gмг, а длину фильтрующей части lФ — в зависимости от Gе, по номограмме (см рис 7.5; с округлением: результата

Рис. 7.5. Номограмма для определения глубины герметизации l и длины фильтрующей части скважины lФ (ключ — при GМГ = 0,35; lГ,=5,5 и при Gе = 0,3; lф = 2,5 м)

Рис. 7.6. Схема определения входа очистным забоем (подготовительным) в опасную зону по изменению величины закачиваемой в пласт жидкости Q при фиксируемом давлении нагнетания Р: А- спокойная зона ; Б- вход в опасную тон; В — опасная тона, Г— выход из опасной зоны

до 0,5 м. Номограмма построена для угольных пластов мощностью 1 м Для пластов мощностью более 1 м параметры необходимо умножить на величину √m . В зонах влияния тектонических нарушений и зонах ПГД параметры скважин необходимо корректировать Для увеличения эффективности гидрорыхления через скважины глубиной до 6 м в конце нагнетания целесообразно производить гидроразрыв или интенсивное гидрорасчленение угольного пласта Для выявления опасных зон на газоносных пластах рекомендуется способ, основанный на измерении расхода поступающей в пласт жидкости при одинаковом давлении нагнетания (рис 7.6). В спокойной зоне пласта нагнетание проводится через скважины длиной 9—11 м. Давление нагнетания повышают в три ступени: I. 5—6 МПа, 10 мин. II. 9—11 МПа, 15—20 мин. III. 15—17 МПа, до закачивания расчетного количества воды. После стабилизации давления на II ступени в течение 10— 15 мин фиксируют величину Q. Если значения Q составляют 6—8 л/мин и более, то нагнетание продолжается на III ступени. При резком падении расхода жидкости, т. е. при Q≤2,5 л/мин, считают зону пласта опасной и переходят на гидрорыхление через скважины lС = 4 м, lГ = 3 м, 61


увеличивают норму увлажнения в 1,5 раза и доводят нагнетание до гидроразрыва или гидрорасчленения пласта. При давлении РМ = 9—11 МПа расход Q, как правило, находится в пределах 1 л/мин. При выходе из опасной зоны расход увеличивается до 2—3 л/мин. Если такой расход ((Q≥2— 3 л/мин) при Рн = 9—11 МПа зафиксирован не менее, чем в трех последующих циклах, то считают, что очистной или подготовительный забой вышел из опасной зоны и переходят на гидрорыхление через скважины длиной 9—11I м. При трудности бурения скважин на необходимую глубину гидрообработку начинают через скважины с минимально возможной глубиной, но не менее n+b, где b — подвигание забоя за один цикл. Если по технологическим причинам значение lс необходимо увеличить, то переход к более длинным скважинам нужно осуществлять постепенно, в течение 3—4 циклов нагнетания. Глубину герметизации в этом случае выбирают таким образом, чтобы фильтрующая часть скважины располагалась в зоне максимума опорного давления. В конце нагнетания следует произвести гидроразрыв пласта. Расстояние между скважинами должно быть не менее lс. Бурение скважин в таких условиях целесообразно производить с продувкой или промывкой. Для повышения эффективности гидрорыхление может проводиться с контролем сейсмоакустической активности. Нагнетание осуществляют со сбросом давления воды в системе перед каждым его ступенчатым повышением, контролируя сейсмоаку-стическую активность в процессе нагнетания. Переход с одной ступени повышения или сброса давления на другую осуществляют после резкого снижения и начала стабилизации темпа нагнетания. 1.4. Гидроотжим краевой части пласта применяют только в действующих очистных или подготовительных забоях при вынимаемой мощности пласта (слоя) не более 2—2,5 м. Глубину герметизации выбирают в зависимости от мощности пласта или вынимаемого слоя из соотношения lГ = (3—4)√ m. Длину фильтрующей части скважины, как правило, принимают равной 0,3—0,5 м. При использовании нагнетательного оборудования, позволяющего поднять давление до 30—40 МПа, длину фильтрующей части скважины целесообразно увеличивать до 0,8—1,5 м Расстояние между скважинами принимают из условия с ≤3,5lC. Для выявления опасных зон на пластах повышенной прочности рекомендуется способ их обнаружения, основанный на измерении давления нагнетаемой воды при постоянном расходе. В спокойной зоне угольного пласта гидрообработку осуществляют через скважины с глубиной герметизации l1 = (1,5—2)√m. Нагнетание производят при постоянном расходе с фиксированием давления. При резком увеличении давления в 2 раза и более глубину герметизации увеличивают до (3,5—4)√ m, а длину фильтрующей части скважины принимают равной 0,5—1,5 м в зависимости от мощности нагнетательного оборудования и производят гидроотжим краевой части пласта. После падения давления воды в системе до 5 МПа и ниже нагнетание прекращают; при большем остаточном давлении, но не менее чем в 2 раза по сравнению с давлением до гидроразрыва, подачу воды в скважину продолжают в течение 10—15 мин. 2. Камуфлетное взрывание и бурение разгрузочных скважин 2.1. Основным параметром при камуфлетном взрывании является расстояние С между шпурами, величину которого устанавливают в зависимости от степени напряженности пласта, типа ВВ и вида забойки. Для патронированных аммонитов необходимо руководствоваться следующим На удароопасных участках каменноугольных пластов при глиняной забойке С = 0,8 м. 62


При использовании гидравлической забойки (табл. 7.2) расстояние между скважинами зависит от соотношения Рср/РHОМ, где РCP — средний выход буровой мелочи в зоне расположения заряда; РНОМ— ее номинальный выход. Таблица 7.2 РСР/ 1 — 1,5 1,5—2,5 2,5—5 РНОМ С, м

0,8

1,2

1,5

На антрацитовых пластах при выявлении I или II категорий удароопасности камуфлетное взрывание рекомендуется применять со следующими параметрами: глубина шпуров равна ширине защитной зоны, С = 3 м, вес одного заряда ВВ марки 6ЖВ равен 1,2 кг. Серия одновременно взрываемых зарядов состоит из 2—3 шпуров, забойка — глиняная. В условиях буроугольных пластов при забойке из водонапол-ненных ампул и глиняной забойке С = 0,8 м. При гидравлической забойке (табл. 7.3) параметр С зависит от соотношения W\ Wкр (W-cредняя влажность угля в месте расположения заряда, Wкр — критическая влажность, см. прил. 6). Для других типов ВВ расстояние между скважинами находят опытным путем. Таблица 7.3 W\WКР 0,95—1 0,8— 0,75-0,8 0,95 С, м

0,8

1,2

1,5

2.2. Расстояние между разгрузочными скважинами также выбирают в зависимости от категории удароопасности, диаметра скважин и мощности угольного пласта, используя формулу: С = К1К2К3, где С — расстояние между скважинами, м; К1, К2 и К3— эмпирические коэффициенты, учитывающие соответственно категорию удароопасности (табл. 7.4), диаметр скважины (табл. 7.5) и мощность вынимаемого пласта (табл. 7.6). Таблица 7.4 Категория III II I удароопасности К1

1,3

1,7

2

Таблица 7.5 Диаметр скважин, мм

100 150 200 300 400 500 600

К2

0,6 0,7 0,8 1,0 1,3 1,6 1,8

Таблица 7.6 Мощность пласта, м

0,5— 0,9— 1,5—2 2,1—3 >3 0,8 1,4

К3

0,8

0,9

1

1,1

1,2

63


На участках пласта, где разрушения стенок, скважин не происходит, а категория удароопасности в краевых частях пласта выработок может быть в дальнейшем I или II, коэффициент К1 принимают как для III категории. 2 3 Для антрацитовых пластов расстояние с между разгрузочными скважинами рекомендуется принимать равным: при диаметре скважин 300 мм и более — n; 200 мм — 0,7n, 150 мм — 0,5n ПРИЛОЖЕНИЕ 8 РЕГИОНАЛЬНЫЙ ПРОГНОЗ УДАРООПАСНОСТИ ШАХТНЫХ ПОЛЕЙ Региональный прогноз удароопасности шахтных полей основан на непрерывном контроле кинематических и динамических параметров сейсмических полей в инфразвуковом диапазоне частот (1 —100) Гц. Он предназначен для выявления сейсмически наиболее активных (угрожаемых) участков месторождения (шахтных полей) и контроля степени их опасности с учетом фактора времени В пределах отдельного шахтного поля региональный прогноз позволяет: выявить наиболее удароопасные зоны, оценить степень (категорию) их удароопасности, определить удароопасное состояние угрожаемых зон с учетом фактора времени; контролировать эффективность региональных мер предотвращения горных ударов. Региональный прогноз удароопасности шахтного поля осуществляют с помощью комплекса технических средств, которые размещают по спецпроекту, разрабатываемому институтом ВНИМИ применительно к условиям конкретного месторождения. Комплекс включает: телеметрическую систему сбора и передачи сейсмической информации во взрывобезопасном исполнении (ТАППС-В); аппаратуру сопряжения системы с мини-ЭВМ; мини-ЭВМ типа СМ-1420, «Электроника-60» или измерительно-вычислительного комплекса (например, К-754); кабельных линий связи «датчик-ЭВМ» при их удалении до 10 км и радиоканалов связи при больших расстояниях. Региональный прогноз удароопасности шахтного поля включает: микросейсморайонирование шахтного поля по уровню сейсмической активности (выделение угрожаемых зон), прогноз горных ударов с учетом фактора времени по изменению кинематических (частотая длительность, скорость разупрочнения) и динамических (амплитуда, энергия, удельная мощность) параметров сейсмических полей; по изменению кинематических и динамических показателей устойчивости массива горных пород, определяемых по спектрам сейсмических колебаний; Прогноз степени удароопасности при региональном способе осуществляют по номограмме (рис. 8.1) По оси ординат (см. рис 8.1) отложено количество сейсмических явлений N', а по оси абсцисс — их энергетический класс Кэ=log Е, где Е— сейсмическая энергия. Оценка количества сейсмических явлений и определение их энергетического класса производится автоматически с

64


Рис. 8.1. Номограмма для установления категории удароопасности при региональном прогнозе помощью сейсмотелеметрической аппаратуры передачи сейсмической информации (ТААПС-В), аппаратуры селекции и накопления— АСН и мини-ЭВМ типа СМ-4 или СМ-1420, устанавливаемой на сейсмической станции. Категорию удароопасности, выявленную региональным прогнозом сейсмоактивной зоны, оценивают по величине наклона графика повторяемости Ъ и параметру сейсмического режима а по формуле: log N′ = a - bКЭ. Параметры сейсмического режима: При третьей (неопасной) категории удароопасности а<1, b> l. При второй (опасной) категории удароопасности 1≤а<2; 0,5<b≤1. При первой (наиболее опасной) категории удароопасности а≥2; b≤0,5.

65


ОГЛАВЛЕНИЕ Введение 1. Общие положения ................... 2. Вскрытие и подготовка шахтного поля ........... 3. Порядок отработки свиты пластов ............. 4. Системы разработки .................. 5 Прогноз степени удароопасности шахтных полей и участков угольных пластов. Контроль эффективности профилактических мероприятий 6. Приведение горных выработок в неудароопасное состояние .... 7. Проведение и поддержание подготовительных выработок ..... 8. Очистные работы ................... 9. Горные работы в особо сложных горно-геологических и горно-техни-ческих условиях .................... 10. Особенности разработки удароопасных пластов угля в зонах влияния тектонических нарушений ................ 11. Особенности разработки удароопасных крутых и крутонаклонных пластов, склонных к высыпаниям угля, при потолкоуступной форме забоя 12. Особенности разработки пластов угля с вмещающими породами, опасными по горным ударам ................ 13. Оставление междушахтных противопожарных, водо- и глино-упорных целиков угля на опасных и угрожаемых пластах ........ 14. Меры безопасности в случае приведения выработок в неудароопасное состояние ...................... 15. Порядок перехода на режим, предусмотренный настоящей Инструкцией ........................ Приложение 1. Методика прогнозирования удароопасности угольных пластов и пород .................. Приложение 2. Положение о комиссии по горным ударам .... Приложение 3. Типовое положение о службе прогноза и борьбы с горными ударами на шахтах .............. Приложение 4. Карточка горного удара ..........

66


Приложение 5. Построение защищенных зон и зон повышенного горного давления ................... Приложение 6. Методика прогноза степени удароопасности участков угольных пластов и контроля эффективности профилактических мероприятий ..................... Приложение 7. Выбор технологических схем и параметров мер борьбы с горными ударами ................. Приложение 8. Региональный прогноз удароопасности шахтных полей

67

004  
Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you