Контроль эффективности способов предотвращения выбросов угля и газа

Контроль эффективности способов предотвращения выбросов угля и газа по динамике газовыделения. Способ по своей сущности является способом оценки выбросоопасности призабойной части пласта обработанной или не обработанной противовыбросными мероприятиями, так как в основе способа положено определении величины безопасной зоны разгрузки призабойной части пласта, выемка угля в пределах которой не сопровождается выбросами угля и газа.

Способ основан на поинтервальном с интервалом 0,5 м бурении шпуров диаметром 42 мм. На каждом интервале с помощью газозатвора ЗГ-1 герметизируют измерительную камеру длиной 0,2 м и прибором ПГ-2МА определяют начальную скорость газовыделения. По характеру изменения (динамике) скорости газовыделения по длине шпура делают заключение о размерах (протяженности) безопасной зоны разгрузки пласта.

Физическая сущность динамики газовыделения заключается в следующем (рис. 21.20).

Рисунок 21.20 – К обоснованию физической сущности динамики начальной скорости газовыделения: 1, 2, 3 – зависимости соответственно вертикальной компоненты напряжений σz, коэффициента газопроницаемости К и газоносности Х от расстояния до забоя l; 4 – график поинтервального измерения начальной скорости газовыделения q в нтервалах бурения шпура 0,5, 1,0, 1,5 и.2,0 м (динамика газовыделения); 5 – граница области практически нулевой газопроницаемости; lр – протяженность безопасной зоны разгрузки пласта, м

Вблизи груди забоя из-за низкой напряженности 1 пласта и высокой газопроницаемости 2 пласт дегазирован практически до уровня остаточной газоносности 3. Поступление газа по системе трещин в газовую камеру шпура незначительно, что определяет на первом (первых) интервалах близкие к нулевым значения скорости газовыделения 4. По мере углубления в массив в связи с ростом напряженности и уменьшением газопроницаемости происходит увеличение газоносности, что приводит при достаточном уровне газопроницаемости к закономерному увеличению (нередко стабилизации) скорости газовыделения на последующих интервалах измерения. При достижении определенного уровня напряженности (порядка 2,0-2,9 МПа) из-за смыкания системы трещин газопроницаемость пласта на границе (точке) 5 становится практически нулевой. На этом интервале, несмотря на высокую гаазоносность пласта, происходит снижение скорости газовыделения. Расстоянием от забоя до этого интервала и определяется протяженность (размеры) безопасной зоны рзгрузки l_р. Граница безопасной зоны разгрузки может рассматривается как своеобразный, определенного уровня напряженности газовый барьер, за пределами которого дегазация пласта практически отсутствует, а выемка угля в выбросоопасной зоне делает реальным возникновение выброса угля и газа. В сущности динамика газовыделения является интегральной характеристикой напряженно-деформированного и газодинамического состояния пласта.

На практике за безопасную зону разгрузки принимается расположение интервала, на котором рост или стационарность скорости газовыделения при поинтервальных замерах скорости сменится падением не менее чем на 15% по сравнению с предыдущим замером. При максимальной скорости газовыделения до 0,8 л/мин зона разгрузки считается равной длине шпура плюс 1 м. Если скорость газовыделения равна или превышает 0,8 л/мин и нет ее падения – зона считается равной длине шпура плюс 0,5 м.

Допустимая глубина выемки в пределах зоны разгрузки определяется с запасом неснижаемого опережения 1,3 м, т. е.

l_в = l_р – 1,3 м.

В случае если установлено, что глубина выемки за цикл больше величины зоны разгрузки или неснижаемое опрежение менее 1,3 м способ считается неэффективным и работы по выемке угля в выработке должны быть прекращены. Дальнейшее ведение работ в забое возможно после повторного выполнения способов предотвращения выбросов, изменения их параметров, пересмотра способов, временной (не менее смены) остановки работ по углю и повторного определения величины зоны разгрузки.

Контрольные шпуры в подготовительных выработках, нижних печах лав на крутых пластах и в нишах лав на пологих пластах располагают на расстоянии до 0,5 м от кутков и ориентируют их по ходу движения забоя или паралельно скважинам, через которые осуществляют предотвращение выбросов на расстоянии от них не менее 0,4 м[1]. При применении разгрузочных пазов контрольные шпуры бурят паралельно пазам на расстоянии 1,0-1,5 м. В прямолинейной части лав шпуры бурят в направлении подвигания забоя и располагают их между скважинами или на расстоянии не более 10 м друг от друга. При контроле эффективности пазов, щелей и гидроотжима контрольные шпуры бурят на глубину не превыщающую глубину щелей, пазов и шпуров для гидроотжима. Основные варианты схем расположения шпуров при контроле за эффективностью гидрорыхления, разгрузочных пазов и торпедирования приведены ранее на рисунках. 21.17 – 21.20.

Способ определения величины зоны разгрузки призабойной части пласта по параметрам акустического сигнала. Способ основан на зависимости параметров акустического сигнала от напряжённо-деформированного состояния призабойной части угольного пласта и предусматривает регистрацию акустического сигнала, формирующегося при бурении шпуров (скважин) в угольном пласте и его обработку на персональном компьютере. Область применения способа - очистные и подготовительные выработки на угрожаемых, выбросоопасных и особо выбросоопасных угольных пластах, в которых осуществляется контроль эффективности противовыбросных мероприятий или производится определение безопасной глубины выемки угля.

Способ выполняют в соответствии с Руководством по применению на шахтах Донбасса способа определения величины зоны разгрузки призабойной части выбросопасного угольного пласта. В качестве специальных средств для реализации способа используются: система передачи акустического сигнала из забоя на поверхность (типа АПСС) или шахтный регистратор (типа РАМШ); персональный компьютер, совместимый с IВМ; программа МакНИИ обработки и анализа акустической информации.

При контроле эффективности противовыбросных мероприятий или определении безопасной глубины выемки угля расположение, количество и диаметр шпуров определяется аналогично, как и для динамики газовыделения. Длина шпуров (скважин) должна быть не менее 3,5 метра. Для контроля эффективности противовыбросных мероприятий шпуры (скважины) необходимо бурить на 1 м длиннее глубины обработки пласта, которую обеспечивает применяемый способ.

Для регистрации акустического сигнала сейсмоприёмник (подземный блок АПСС) устанавливается на расстоянии 3-10 м от скважины по длине (ширине) забоя и подключается к магнитному регистратору или системе передачи сигнала на поверхность. Сейсмоприёмник закрепляется на глубине 0,3-0,5 м путём расклинивания в шпуре диаметром не менее 42 мм, расположенном в угле или вмещающих его породах.

Бурение шпуров (скважин) производиться непрерывно или поинтервально на проектную глубину. При бурении фиксация глубины шпура (скважины) осуществляется через 0,5 м для пластов мощностью до 1 м и через 1 м для всех остальных. Регистрацию акустического сигнала и контроль за бурением осуществляет горный мастер прогноза, а обработку акустического сигнала на компьютере – оператор сейсмопрогноза.

Величина зоны разгрузки равна расстоянию от забоя до интервала бурения шпура (скважины), на котором соблюдаются следующие условия: энергия акустического сигнала после достижения максимального значения уменьшилась не менее чем в полтора раза, амплитуда высокочастотной составляющей уменьшилась в двух и более интервалах и градиент уменьшения максимальный, значение отношения низко- и высокочастотной составляющей на этих интервалах не уменьшается.