При увлажнении пласта влажность угля следует доводить до 5% и более, а количество поданной в скважину воды должно составлять 0,02—0,04 м3/т. При этом давление нагнетания не должно вызывать гидравлического разрыва пласта.
Значение региональных способов устранения выбросоопасности особенно велико в условиях применения механизированных крепей и добычных механизированных комплексов, поскольку использование локальных мер защиты при этих средствах механизации затруднительно и по существу свело бы на нет преимущества механизации очистных горных работ.
11.7.2. Локальные способы предупреждения горных ударов
и внезапных выбросов.
В отличие от региональных действие локальных способов ограничивается призабойной частью массива в подготовительных или очистных выработках. Предложено большое число локальных способов, применяемых в тех или иных горно-геологических условиях. При этом в ряде случаев одновременно применяют несколько способов в оптимальном их сочетании для конкретных условий.
По характеру воздействия можно выделить следующие группы локальных способов:
а) снижение напряженности призабойной части массива;
б) изменение прочностных и упругих свойств призабойной части массива;
в) дегазация призабойной части массива;
г) провоцирование небольших по силе динамических проявлений горного давления.
Способ бурения опережающих скважин применяют в качестве локальной меры предупреждения горных ударов и внезапных выбросов в подготовительных и очистных выработках. Он способствует как уменьшению напряженности, так и изменению механических свойств призабойной части массива, а также ее дегазации.
Скважины бурят перпендикулярно к забою выработки, пересекая ими зону повышенных напряжений. Вокруг скважин возникают области предельного напряженного состояния. Если скважины пробурены достаточно часто, эти области взаимно перекрываются, в результате чего призабойный массив в той или иной степени разрушается. Одновременно через скважины происходит интенсивная дегазация. Зона повышенной концентрации напряжений перемещается в глубь массива.
В ряде случаев, требующих более эффективной дегазации, наряду с опережающими бурят бортовые скважины, направленные в сторону стенок выработок. Эти скважины относительно мало изменяют напряженное состояние окружающего массива, но обеспечивают более интенсивное снижение давления газа, т. е. существенно активизируют процесс дегазации.
Следует подчеркнуть, что, в отличие от региональной дегазации, в данном способе увеличение диаметра скважин обеспечивает больший эффект. Длина скважин не ограничивается, но в очистных забоях наиболее часто бурятся скважины длиной 15—20 м диаметром 80— 250 мм.
Бурение опережающих скважин наиболее эффективно в подготовительных выработках, при ведении же очистных работ оно связано со значительным снижением добычи и, кроме того, требует больших объемов буровых работ.
Способ создания разгрузочных врубов и щелей. Создание опережающего вруба, щели либо нескольких щелей приводит к более интенсивному неупругому деформированию массива вокруг этих полостей, чем вокруг отдельных скважин (цилиндрических полостей). Опережающий вруб создают бурением сближенных параллельных скважин, отстоящих одна от другой на минимально возможном расстоянии. Целички - стенки между скважинами при бурении разрушаются. Таким же образом создают разгрузочные щели (рис 11.6).
|
Рис 11.6. Создание разгрузочной щели бурением параллельных шпуров с применением шаблона.
Для предотвращения внезапных выбросов угля и газа при проведении подготовительных выработок смешанными забоями создают разгрузочные щели и полости во вмещающих породах. Выбуривание полостей производится обычно на расстоянии 0,5—0,6 м выше опасного пласта, высота полости принимается 0,15—0,20 м.
Наряду с буровым способом для создания опережающих полостей применяют также гидровымывание.
При проходке выработок в выбросоопасных песчаниках иногда применяют способ локализации выбросов, основанный на использовании опережающего вруба, площадь которого не превышает 1/3 общей площади забоя. На последующей стадии взрывают серию шпуров, расположенных концентрически относительно опережающей выемки, доводя сечение выработки до проектных размеров. При таком порядке взрывных работ резко снижается вероятность выбросов, а если они все же происходят, то имеют меньшую интенсивность.
Способ возведения бутовых полос широко применяют при проходке выработок в условиях, опасных по горным ударам. Проходку ведут широким ходом с раскоской, которую заполняют породой и кострами. Ширину раскоски в каждую сторону принимают равной 3—6 кратной мощности отрабатываемого пласта или слоя.
Этот способ предусматривает не предотвращение горных ударов, а эффективную защиту людей и оборудования на случай горного удара. Создаваемая породная подушка гасит силу удара и предохраняет выработку от разрушения
На рис 11.7 в качестве примера приведена схема проходки и поддержания уклонов, рекомендованная для условий разработки удароопасных угольных пластов Кизеловского басссйна.
|
Рис 11.7. Схема проходки и под-держания уклонов в удароопасных условиях.
I — на момент проходки; II — на момент окончания процесса сдвижения пород; 1 — уклон 2 — часть бутовой полосы, выкладываемая на глине.
Способ камуфлетного и сотрясательного взрывания.
Камуфлетное взрывание представляет собой взрывание заряда внутреннего действия, при котором происходит рыхление горной породы в глубине массива и трещинообразование в окрестности заряда, не сопровождаемое отбрасыванием разрыхленной породы в выработку. В отличие от этого сотрясательное взрывание — это взрывание заряда внутреннего действия без рыхления горной породы. Основная часть энергии сотрясательного взрывания расходуется на возбуждение упругих колебаний массива в окрестности заряда.
Эффект камуфлетного и сотрясательного взрывания достигают путем выбора соответствующих конструкций заряда, ВВ различной бризантности, последовательности взрывания шпуров в комплекте.
При взрывании камуфлетных зарядов в призабойной части массива происходит снижение концентрации напряжений, зона опорного давления перемещается в глубь массива, нагрузки в призабойной части массива распределяются равномернее и на более значительной площади. Разрыхленная и расчлененная трещинами краевая часть массива служит также препятствием для проявления горного удара или внезапного выброса в сторону выработки.
При сотрясательном взрывании динамические напряжения накладываются на статическое поле напряжений, что приводит к превышению уровня предельных напряжений и провоцирует горный удар или внезапный выброс.
Таким образом можно в определённой степени регулировать силу вызываемых горных ударов, не допуская выделения больших количеств энергии, т. е. вызывать горные удары относительно небольшой силы, в ожидаемое время, которые не могут привести к серьезным нарушениям горных выработок.
К недостаткам камуфлетного и сотрясательного взрывания как способа борьбы с внезапными выбросами пород и газа, относят вывалы пород из кровли, образование значительных пустот от спровоцированных выбросов, опасность запоздалых выбросов, нарушение ритмичности горных работ, особенно нежелательное при ведении очистной выемки.
Предложен ряд локальных гидравлических способов борьбы с горными ударами и внезапными выбросами. Наибольшего внимания из них заслуживают способы: низконапорного увлажнения призабойной части массива, гидровымывания, гидрорыхления и гидроотжима.
Способ низконапорного увлажнения применяют для устранения как удароопасности, так и выбросоопасности. Способ основан на изменении механических свойств горных пород. При увлажнении снижаются характеристики прочности и модуль упругости, повышается способность к пластическим деформациям и возрастает значение коэффициента поперечных деформаций.
В результате повышается деформационная способность краевой части массива и снижается способность массива к хрупкому разрушению. Происходит перераспределение напряжений с перемещением максимума опорных нагрузок в глубь массива, а в краевой части напряжения уменьшаются.
Способ увлажнения, однако, оказывается эффективным лишь при условии обеспечения равномерности увлажнения массива, так как если отдельные участки приконтурного массива окажутся неувлажненными, то они могут воспринять дополнительные нагрузки и явиться очагами динамических проявлений.
Низконапорное увлажнение применяется преимущественно в подготовительных выработках мощных пластов и осуществляется через передовую скважину, пробуренную по оси выработки, или через барьерные скважины, пробуренные по бокам выработки из специальных ниш. При диаметре скважин 45 мм их длина обычно составляет 25— 80 м. Давление нагнетания не должно превышать 0,75 gН, при этом во избежание гидроразрыва пласта нагнетание воды в начальный период производится под минимальным давлением. Увлажнение считается эффективным, если влажность угля после нагнетания воды составляет не менее 5%.
При ведении очистных работ применяют различные схемы увлажнения, предусматривающие бурение увлажнительных скважин параллельно очистному забою, перпендикулярно к нему, либо комбинированные схемы. Схема бурения параллельно очистному забою позволяет проводить работы по увлажнению независимо от добычных работ в забое. Схема же бурения скважин перпендикулярно к забою обеспечивает большую равномерность увлажнения.
Способ гидровымывания применяют как средство предотвращения внезапных выбросов при вскрытии квершлагами крутых пластов, содержащих мягкие пачки угля с коэффициентом крепости менее I, а также при проведении подготовительных выработок в выбросоопасных пластах, в которых имеются пачки нарушенного угля с коэффициентом крепости не более 0,6.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
Основные порталы (построено редакторами)