Н. А. ЛИТВИНОВСКАЯ
ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ ИЗ ПОРОД ПОЧВЫ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК I КАЛИЙНОГО ГОРИЗОНТА
Газодинамические явления в виде разрушений пород почвы, сопровождающихся газовыделениями, происходят в результате непосредственной надработки подготовительной выработкой скоплений свободных приконтактных газов или миграции таких газов в призабойную зону под выработкой из окружающего массива, которая определяется изменением фильтрационных свойств при подвигании забоя выработки. Возникновение газодинамических явлений данного типа становится возможным, если активные силы (давление приконтактных газов) превышают силы сопротивления пород кровли разрушению.
Обеспечение безопасности работ в выработке, почва которой содержит приконтактные газы, требует производить оценку устойчивого состояния пород кровли по минимальным силам, способным нарушить их равновесие. При этом необходимо учитывать, что соляные породы плохо сопротивляются напряжениям растяжения, а динамизм протекания ГДЯ из почвы исключает возможность существенного перераспределения напряжений за счет развития пластических деформаций в разрушаемых породах.
Для предотвращения газодинамических явлений достаточно решить одну из трех задач: снизить давления газа до величины, при которой работы расширяющегося газа было бы не достаточно для дробления и выноса разрушенной породы; уменьшить напряженно деформированное состояние массива горных пород; изменить свойства пород в очаге – увеличить газопроницаемость массива.
Как показывает практика ведения горных работ на калийных пластах, опасных по ГДЯ, наиболее простым и эффективным способом предотвращения газодинамических явлений является бурение дегазационных шпуров и скважин.
В условия I калийного горизонта для дегазации пород почвы подготовительных горных выработок нами разработаны параметры мелкошпурового (рис. 1а) и глубокого (рис. 1б) профилактического бурения дегазационных шпуров. По мере проходки выработки в почву предлагается бурить дегазационные шпуры с шагом не более 2,5 м. Глубина шпуров принимается в соответствии с требованиями табл.1.
Таблица 1
Параметры мелкошпурового профилактического бурения дегазационных шпуров в почве подготовительных горных выработок на I калийном горизонте
Параметры профилактического бурения | Положение кровли выработки | ||
Не более 0,15-0,2 м от кровли 5-го сильвинитового слоя | В 5-м сильвинитовом слое | В почве 5-го сильвинитового слоя | |
Пролет выработки, м | Менее 4,5 | Менее 4,5 | Менее 4,5 |
Глубина шпуров, м | Не менее 1,8 | Не менее 1,5 | Не менее 1,3 |
Расстояние между шпурами, м | 2,5 | 2,5 | 2,5 |
| |
| |
 |
В местах, где ширина горных выработок составляет 4,5 м и более в почву выработки предлагается производить бурение глубоких дегазационных шпуров с шагом не более 5,0 м глубина шпуров принимается в соответствии с требованиями таблицы 2.
Таблица 2
Параметры глубокого профилактического бурения дегазационных шпуров в почве подготовительных горных выработок на I калийном горизонте
Параметры профилактического бурения | Положение кровли выработки | ||
Не более 0,15-0,2 м от кровли 5-го сильвинитового слоя | В 5-м сильвинитовом слое | В почве 5-го сильвинитового слоя | |
Пролет выработки, м | 4,5 и более | 4,5 и более | 4,5 и более |
Глубина шпуров, м | Не менее 4,3 | Не менее 4,1 | Не менее 3,9 |
Расстояние между шпурами, м | 5,0 | 5,0 | 5,0 |
Профилактическое бурение глубоких дегазационных шпуров в почву производится до начала расширения выработки. Допускается производить бурение глубоких дегазационных шпуров через устья мелкошпурового профилактического бурения. Наиболее эффективным будет бурение шпуров в центре выработки.
В выработках проводимых параллельно друг другу и при размерах целиков между выработками 2,5-3,0 м предлагается проводить заблаговременную дегазацию пород почвы.
Осуществлять заблаговременную дегазацию почвы предполагается из ранее пройденной выработки с помощью самоходной буровой машины типа UBW. В угол или стенку проводимой выработки, под контур будущей выработки бурятся шпуры под углом α (рис. 2).
Угол α меняется в зависимости от привязки кровли выработок от 20º, при кровле расположенной на 15 см ниже 5 сильвинитового слоя до 30º, при кровле расположенной на 20 см выше 5 сильвинитового слоя. Длина шпуров составит соответственно 4,5 м и 4,8 м.
Рис. 2. Технологическая схема заблаговременной дегазации пород почвы
При ширине сечения штрека более 4,5 м, угол наклона дегазационных шпуров составит 45º при расположении кровли на 15 см ниже 5 сильвинитового слоя и 40º, при расположении кровли на 20 см выше 5 сильвинитового слоя. Длина шпуров в этом случае составит 5,5 м, расстояние между шпурами составляет 5 м. Бурение будет производиться в ремонтную смену, а оставшуюся часть после отхода комбайна, во время перегона его в соседнюю выработку. Таким образом, будет обеспечена заблаговременная дегазация пород почвы ещё до проведения выработки.
Результаты выполненных исследований вошли в новую редакцию «Инструкции по безопасному ведению горных работ на пластах, опасных по газодинамическим явлениям», регламентирующей безопасное ведение горных работ в условиях Старобинского месторождения калийных солей.
