Охрана труда в горно-геологической отрасли → Охрана труда в угольной промышленностиОхрана труда в горно-геологической отрасли → Охрана труда в угольной промышленностиОхрана труда в горно-геологической отрасли → Охрана труда в угольной промышленностиВнезапные разрушения пород почвы с прорывами метана зарегистрированы практически во всех типах выработок при разработке 22-х угольных пластов (h10,l21,l41 и др.) на глубинах 930-1150 м. Наиболее часто они происходят на сопряжении подготовительной выработки с выработанным пространством лавы при наличии в почве выработки угольного пласта (пропластка) или прослойка углистого сланца. Внезапным разрушениям пород почвы, как правило, предшествуют глухие удары в надрабатываемом массиве. Продолжительность загазирования выработок может изменяться от нескольких часов до нескольких суток. Прогнозирование возможных мест прорывов метана и применение мероприятий по их предупреждению проводится в соответствии с Инструкцией по прогнозу и предупреждению внезапных прорывов метана из почвы горных выработок
По мнению некоторых специалистов к газодинамическим явлениям следует относить также суфлярные выделения метана, которые по признаку генезиса трещин подразделяются на суфляры геологического и эксплуатационного происхождения. К первым относятся суфляры, при которых газовыделение происходит из трещин и пустот, образовавшихся в результате различных геологических процессов. Ко вторым относятся выделения газа, вызванные перераспределением напряжений в связи с ведением горных работ. Как правило, суфляры эксплуатационного происхождения приурочены к отдельным пластам, а суфляры геологического происхождения распространяются на все угольные пласты в пределах шахтного поля.
Структура газодинамических явлений на шахтах Донбасса за последние годы приведена в таблице 21.2, из которой следует, что проблема газодинамических явлений фактически сводится к решению проблемы выбросов угля и газа уже более 170 лет решаемой в мировой и отечественной науке и практике угледобычи и в определенной степени выбросам породы и газа.
Таблица 21.2 - Структура газодинамических явлений на шахтах Донбасса
|
Газодинамические явления |
Удельный вес числа газодинамических явлений, % |
|---|---|
|
1 |
2 |
|
Внезапные выбросы угля и газа |
2,7 |
|
Прожолжение таблицы 21.2 | |
|
1 |
2 |
|
Внезапные обрушения угля и газа с повышенным газовыделением |
3,2 |
|
Внезапные выдавливания угля с повышенным газовыделением |
4,3 |
|
Выбросы угля и газа при дистанционном управлении |
12,3 |
|
Выбросы угля и газа при сотрясательном взрывании по углю |
59,3 |
|
Выбросы породы (песчаника) угля и газа при сотрясательном взрывании |
18,2 |
Первый внезапный выброс угля и газа зарегистрирован в 1834 г. во Франции на шахте «Исаак» бассейна Лауры. Затем выбросы угля и газа стали происходить почти во всех угледобывающих странах и к настоящему времени они зарегистрированы в Австралии, Болгарии, Бельгии, Германии, Великобритании, Венгрии, Франции, Канаде, КНР, Японии, Мексике, ЮАР, Турции, Чехии, Югославии, Польше, Чехии, Болгарии, Румынии.
В России выброс угля и газа впервые зарегистрирован в Донбассе в 1906 г. на шахте «Новая Смолянка» при вскрытии квершлагом пласта Смоляниновского на глубине 711 м. В дальнейшем помимо Донбасса выбросы стали происходить в Кузнецком и Карагандинском бассейнах, на Воркутинском, Егоршинском месторождениях, месторождениях Дальнего Востока.
О масштабах проблемы выбросов угля и газа в период послевоенного восстановления и интенсивного развития Донбасса, а также о потенциальной опасности его отдельных геолого-промышленных районов свидетельствуют данные таблицы 21.3.
Таблица 21.3 - Сведения о выбросах угля и газа в Донецком бассейне в 1946-1987 г.
|
Наименование геолого-промышленных районов |
Число внезапных выбросов |
Число выбросов при взрывных работах |
Всего |
|---|---|---|---|
|
Центральный |
894 |
333 |
1227 |
|
Донецко-Макеевский |
305 |
1978 |
2283 |
|
Селезневский |
107 |
67 |
174 |
|
Алмазно-Марьевский |
28 |
28 |
56 |
|
Краснодонский |
22 |
46 |
66 |
|
Торезкий |
68 |
364 |
452 |
|
Хрустальский |
65 |
161 |
226 |
|
Белокалитвенский |
44 |
34 |
78 |
|
Каменский |
32 |
62 |
94 |
В эти и последующие годы над проблемой выбросов активно работали практически все отраслевые научно-исследовательские и проектно-конструкторские институты, многие лаборатории академических и кафедры учебных институтов.
Общее руководство проблемой, координацию и контроль за выполнением научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ и ряд других функций возлагалось на Центральную комиссию по борьбе с внезапными выбросами угля, породы и газа, а по Донбассу конкретно на секцию Центральной комиссии по Донецкому бассейну, которая заменена на созданную в 1993 г Центральную комиссию по борьбе с газодинамическими явлениями в шахтах угольной промышленности Украины.
Наибольший вклад в теорию и практику проблемы выбросов внесли ученые: Н.Н. Черницын, Н.П. Соловьев, Л.Д. Шевяков, А.А. Скочинский, В.Б. Комаров, В.Л. Биленко, Л.Н. Быков, И.М. Печук, В.И. Николин, С.Г. Авершин, А.М. Карпов, В.И. Белов, Г.А. Коньков, В.В. Владимирский, И.В. Бобров, В.Л. Божко, В.В. Ходот, В.А. Шатилов, О.И. Чернов, В.Н. Пузырев, А.Е. Ольховиченко, Н.М. Проскуряков, А.Э. Петросян и др. При этом следует отметить особую роль проф. Николина В.И., чей вклад фактически во многом определяет современное состояние решения проблемы выбросов угля, породы и газа. Приоритет научных решений отечественных ученых в решении проблемы выбросов является общепризнанным.
Зарубежный опыт разработки выбросоопасных пластов последних десятилетий не обогатился результатами фундаментальных исследований по вопросам теории и практики проблемы выбросов угля и газа. Решение проблемы выбросов угля и газа в большинстве угледобывающих стран сводилось главным образом к прекращению разработки выбросоопасных пластов. Если это необходимо и позволяют горно-геологические условия традиционно применяется опережающая отработка защитных пластов, сотрясательное взрывание (которое рассматривается как провоцирование выброса угля и газа), дегазацию пласта, бурение так называемых опережающих разгрузочно-дегазирущих скважин.
В Донецком бассейне большинство из этих направлений является проблематичным. Выбросы угля и газа происходят при разработке пластов углей всех марок Д, Г, Ж, К, ОС, Т и А, причем наиболее выбросоопасными являются пласты наиболее ценных коксующих углей. Возможности увеличения объемов применения опережающей отработки защитных пластов практически исчерпаны. Бурение опережающих разгрузочных скважин, хотя и является нормативным способом, практически не применяют из низкой эффективности, обусловленной резким уменьшением их разгружающего действия в реально опасных зонах и высокой вероятности внезапного выброса при бурении – при бурении скважин и шпуров различного технологического назначения произошло 192 внезапных выброса угля и газа.
В последние десятилетия актуальность проблемы выбросов угля и газа в целом несколько снизилась, в основном, по двум причинам. Во-первых, из-за кризисных явлений в угольной промышлености и проводимой реструктуризации шахт существенно сократилось число разрабатываемых выбросоопасных пластов. Во-вторых, все большее подтверждение находит ранее установленная проф. В.И. Николиным закономерность, что выбросоопасность пластов углей одной степени метаморфизма с увеличением глубины разработки вначале возрастает, затем происходит ее закономерное снижение.
Значимость проблемы выбросов пород и газа подтверждает и опыт ведения горных работ в других странах: выбросы соли и газа (Германия, Польша), песчаников, песчано-глинистых сланцев и нефтесодержащих песчаников (Польша, Чехия. Япония), песчано-медистых сланцев и песчаников (Германия). Значительное количество выбросов породы (соли) и газа произошло на Березниковском и Соликамском рудниках (Россия), а также Солигорских рудниках (Белоруссия) на глубинах 400-900 м.
В 1977-1979 гг. впервые в мировой практике произошли выбросы изверженной (не осадочной) породы (термометаморфизованных порфиритов) и газа (углекислого) при проведении в Армении тоннеля Арпа-Севан через Варденийский хребет на глубине около 600 м. Один из первых этих выбросов, при котором погибло девять проходчиков, можно отнести и фактически отнесли по всем критериям (незнания возможности возникновения и последствий этого явления, применение по этой причине огневого взрывания и др.) к категории «внезапных», но последствия одного из последующих выбросов, при котором погибли три инженерно-технических работника, явились результатом грубейшего нарушения производства взрывных работ в режиме сотрясательного взрывания.
Первые выбросы породы и газа в Донбассе произошли в 50-х годах двадцатого столетия при проведении квершлага в песчаниках шахты «Кочегарка» ПО Артёмуголь на глубине 750 м. По мере развития горных работ на глубинах 700-1300 м и строительстве новых шахт число выбросоопасных слоев и выбросов песчаников в Донбассе непрерывно росло. Особенно актуальным являлось решение проблемы выбросов породы и газа при строительстве шахты «Петровская-Глубокая» (ныне им. А.А. Скочинского), основные капитальные выработки которой были «заложены» проектом в песчаниках, которые или отдельные слои которых оказались выбросоопасными. Из-за необходимости ликвидации последствий выбросов средние темпы проведения выработок составляли 10-15 м. Строительство шахты затянулось на несколько лет.
В настоящее время организационно и во многом технически проблема выбросов пород (песчаников) и газа в Донбассе практически решена. В часности, разработан надежный способ (способы) прогноза выбросопасности песчаников, в том числе по геологоразведочным данным, позволяющий свести к минимуму проведение выработок по выбросоопасным пластам (слоям) песчаника.