автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.04, диссертация на тему:Прогноз и предотвращение газодинамических явлений в пластовых выработках угольных шахт

л П '

г--'

На правах рукописи

ЗЫКОВ ВИКТОР СЕМЕНОВИЧ

ПРОГНОЗ И ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ В ПЛАСТОВЫХ ВЫРАБОТКАХ УГОЛЬНЫХ ШАХТ

Сиецнальность:05.26.04-"Промышленная безопасность"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Кемерово 1997

Работа выполнена исследовательском институте стн (ВостНИИ)

в Государственном Восточном научно-по безопасности работ в горной промышленно-

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Чернов О.И.

доктор технических наук, профессор Егоров П.В.

доктор технических наук, профессор Калинин С.И.

Ведущее предприятие: Национальный научный центр горного

производства - Институт горного дела им.А.А-Скочинского

Защита диссертации состоится "26"декабрц 1997 г. в 14.00 ч

т заседании диссертационного совета Д.063,70.01 Кузбасского государствен ного технического университета по адресу: 650026, г.Кемерово, ул.Весснняя 28.

С диссертацией можно ознакомиться а библиотеке Кузбасского государ ственно) о технического университета.

Автореферат разос «ан "25" ноября ] 99.7 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, .

профессор Б.А.Алексалдров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время на большинстве шахт России разработка угольных пластов ведется ниже глубин, начиная с которых проявляется опасность по газодинамическим явлениям. Наиболее типичные газодинамические явления для угольных шахт России - это внезапные выбросы угля и газа, внезапные вылавливания угля с повышенным газовыделением, внезапные обрушения (высыпания) угля с повышенным газовыделением, суфлярные выделения газа и кратковременные загазирования выработок.

Самыми опасными по последствиям и сложными по своей природе являются внезапные выбросы угля и газа.

На угольных шахтах России зарегистрировано более 700 внезапных выбросов угля и газа.

Внезапные выбросы происходили на угольных шахтах Кузбасса, Ворку-тинского месторождения Печорского бассейна. Партизанского и Подгороднен-ского месторождений Приморского бассейна, Ростовского района Донбасса, Бошняковского месторождения острова Сахалин, Норильского района. Тунгусского бассейна, Егоршинского месторождения на Урале. Основная часть внезапных выбросов (около 80%) произошла при проведении пластовых подготовительных выработок.

В настоящее время разрабатывается 107 опасных и 122 угрожаемых по внезапным выбросам угля и газа шахтопласта.

В условиях потенциальной или фактической выбросоопасностн горные работы ведут 67 шахт.

Газодинамическая опасность шахт значительно возросла за период 19901995 гг. в связи с тем, что на значительном числе шахтопластов горные работы достигли глубин ниже критических по внезапным выбросам. На шахте №¡2 в Кузбассе в 1990 г. произошел самый мощный в бассейне внезапный выброс угля и газа, при котором количество выброшенного угля составило 682 т, а количество выделившегося газа - 41400 м3 (61 м3 метана иа одну тонну выброшенного угля). В конце 1990 г. на шахте "Анжерская" в Кузбассе и начале 1991 г. на шахте "Северная" в Печорском бассейне произошли внезапные выбросы, повлекшие за собой групповые смертельные случаи.

В 1995 г. на шахте «Первомайская» АООТ «Северокузбассуголь» вследствие внезапного выдавливания угля с повышенным газовыделением произошел взрыв метана и угольной пыли с катастрофическими последствия г.! и.

Следует отметить, что при относительно невысокой частоте внезапных выбросов в Кузбассе они представляют большую угрозу для шахт, так как мощные и очень газоносные пласты этого бассейна имеют большие запасы газа, который в огромном количестве высвобождается при выбросах к может привести к катастрофе. Удельное количество газа при выбросах (на I т выброшенного угля) в Кузбассе, как правило, значительно выше, чем в Донбассе;.

При проведении подготовительных выработок ■ по углю, кроме внезапных выбросов, за последние 10 лет произошло около ! 10"газодинамических яв-

лений, которые характеризовались в значительном числе случаев выделением более 50 м3 газа на 1 т отторгнутого от массива угля, т.е. по газовыделению эти явления бывают сопоставимы с выбросами и, следовательно, могут создать опасную газовую ситуацию.

Ожидается, что о число наиболее выбросоопасных угольных районов войдет Южный Кузбасс, где разрабатываются наиболее мощные и газоносные пласты.

Из вышеизложенного следует, что проблема прогноза и предотвращения гаэолшшмичесих явлений, и, особенно, внезапных выбросов угля и газа, при проведении подготовительных выработок по угольным пластам является одной из самых актуальных.

Диссертационная работа выполнена а соответствии с тематическими планами и программами научно-исследовательских работ ВостНИИ 1973-1996 гг., являвшимися составными частями отраслевого плана научных исследований Минуглепрома СССР, а в дальнейшем - отраслевой научно-технической программы "Уголь России". В рамках этих программ автор принимал участие в выполнении 18 работ в качестве исполнителя, ответственного исполнителя и руководителя.

Цель работы - разработка методов прогноза и способов предотвращения газодинамических явлений и технологии их выполнения, позволяющих повысить безопасность и эффективность проведения выработок по угольным пластам.

Идея работы состоит в использовании теоретически и экспериментально установленной зависимости вида газодинамического явления в забое горной выработки от соотношения факторов, определяющих напряженно-деформированное состояние газонасыщенного угольного массива, и разработке на этой основе методов их прогноза и способов предотвращения.

Задачи исследований;

- исследовать факторы проявления газодинамических явлений в подготовительных угольных забоях и выбрать перспективные параметры для прогнозирования газодинамической опасности и ее вида;

- исследовать связь газодинамических и геофизических параметров при-забойиого массива с опасностью по газодинамическим явлениям;

- усовершенствовать критерии и метод прогноза опасности подготовительных забоев по онез лным выбросам угля и газа, внезапным выдавливаниям угля с повышенным газовыделеннем, внезапным обрушениям (высыпаниям угля с повышенным .газовыделением, суфлярным выделениям газа и кратковременным загази'рованним выработок;

- разработать технологию предотвращения опасных проявлений газоди намической реакции на выполнение локальных способов предотвращения газодинамических явлений, основанных на интенсивной разгрузке от газового I горного давления;

- разработать способы предотвращения газодинамических явлений, ис ключаюшме опасные проявления реакции массива на их выполнение;

- усовершенствовать метод определения невыбросооласных параметров подвигания забоя;

- разработать надежные методы контроля эффективности способов предотвращения газодинамических явлений.

Методы исследований. Анализ состояния проблемы борьбы с газодинамическими явлениями на угольных шахтах, теоретические исследования газодинамического состояния массива и механизма развязывания газодинамических явлений, лабораторные определения физико-химических свойств угля а исследуемых зонах, экспериментальные исследования в шахтных и лабораторных условиях по проверке теоретических положений, изучению характеризующих газодинамическую активность пласта параметров, проверке показателей и установлению их критических значений и отработке технологии прогноза и предотвращения газодинамических явлений, методы геомеханики, геофизики, математической статистики, теории вероятности, апробация и внедрение разработок на шахтах. . . •

Объектами исследований являются опасные« угрожаемые по внезапным выбросам угля и газа, внезапным выдавливаниям угля с повышенным газовыделением, внезапным обрушениям (высыпаниям) угля с повышенным газовыделением, суфлярным выделениям газа и кратковременным загазировакнш угольные шахтопласты.

Научные положения, представленные к защите:

- вид газодинамического явления в забое подготовительной выработки определяется долей участия в процессе нарушения разновесного состояния призабойной части угольного массива основных факторов, определяющих газодинамическую опасность, - горного давления, давления газа, характеристик пласта и физико-химических свойств угля;

- параметры, характеризующие динамику газовыделения в шпур и в выработку и выхода бурового штыба, зависят от соотношения факторов, определяющих газодинамическую опасность зоны пласта н ее вид, и могут применяться для текущего прогноза опасности зон пластов по газодинамическим явлениям:

- увеличение активности электромагнитного имучеяия (ЭМИ) с амплитудой импульсов более 20 мкВ на 1-3 порядка при входе в выбросоопасную зону по отношению к невыбросоопзсным зопам свидетельствует об интенсивном процессе развития квазипараллсльиых забою трещин, янляк>шихсл одним из обязательных условий проявления выбросоопасности;

- предварительное увлажнение Массива позволяет уменьшить в 2-10 рез скорость газоотдачи угля при его разрушении и исключить опасные проявления реакции массива (загазирования выработки, развязывание газодинамических явлений) о процессе выполнения основанных на интенсивной его разгрузке от газового и горного давлений локальных способов предотвращения газодинамических явлений и взрывной отбойки угля;

- использование низконапорного увлажнения пласта и бурения дренажных скважин (шпуроя) малого диаметра (42 мм) б качестве локальных спосо

бон предотвращения газодинамических явлений обеспечивает безопасную по проявлениям реакции массива низкоинтенсивную разгрузку массива от газового и горного давлений; • :

- в значительном диапазоне условий проведения подготовительных выработок в выбросооласных зонах угольных пластов (примерно в 50%) предупреждение выбросов обеспечивается применением невыбросооиасных параметров подвигания забоя - средней скорости подвигания и глубины заходки;

- с уменьшением неравномерности подвигания забоя снижается выбросо-опасность в связи с возрастанием минимальной протяженности области влияния выработки на напряженное состояние пласта, однако она увеличивается не более чем 1м глубину выемки угля за один цикл подвигания даже при переходе к непрерывному подвигаиию забоя (комбайном бурового типа);

- выбор мероприятий по предотвращению газодинамических явлений должен определяться необходимостью воздействия на те факторы газодинамической опасности, которыми в наибольшей степени определяется возможность развязывания угрожающего, согласно результатам прогноза, явления; конечным результатом ее применения должно быть снижение газовой активности или повышение динамической устойчивости призабойной части массива до уровня, исключающего нарушение ее равновесного состояния;

- применение способов предотвращения газодинамических явлений, основанных на увлажнении массива, повышает пластичность пласта и снижает интенсивность образования квазипараллельных забою трещин и может контролироваться по увеличению активности ЭМИ с амплитудой более 20 мкВ.

Достоверность научных положений подтверждается:

- теоретической обоснованностью принятых представлений о геомеханических закономерностях формирования опасности призабойной части пласта по газодинамическим явлениям;

- значительным объемом (более 1000 циклов измерений) длительных (23 года^ инструментальных наблюдений в шахтных условиях с целью проверки научных положений и установления критических значений показателей газодинамической опасности в условиях потенциальной и фактической опасности по газодинамическим явлениям;

- результатами проверки разработанных в диссертации методов прогноза и способов предотвращении газодинамических явлений, мероприятий по исключению опасных проявлений реакции массива на выполнение способов, интенсивно разгружающих массив от газового и горного давлений, ни стадиях экспериментальных исследований, испытаний и внедрения при проведении подготовительных выработок общей протяженностью более 2000м по потенциально опасным по газодинамическим явлениям пластам, показавшими:

- соответствие установленных критериев прогноза фактической опасности зон по газодинамическим явлениям, исключение пропусков опасных зон и уменьшение о 2,5 раза по отношению к прежнему нормативному методу числа зон, необоснованно классифицируемых как выбросоопзсныс;

- отсутствие газодинамических явлений в установленных прогнозом опасных зонах после их приведения в неопасное состояние;

- отсутствие опасных проявлений реакции массива при интенсивной разгрузке массива от газового и горного давлений.

. Научная новизна работы:

- установлена зависимость величины градиента приведенной начальной скорости газовыделения из контрольных шпуров от степени выброгоопасности наблюдаемой зоны пласта;

- установлена зависимость для расчета ожидаемой максимальной концентрации метана при подвигакии забоя на основе сопоставления диаграммы записи концентрации метана в выработке и соответствующих эпюр изменения скорости газовыделения из шпуров;

- разработана методика выявления структур нарушенного угля в сечении забоя инструментальным способом при сложной структуре пласта;

- установлены зависимости для определения параметров применения увлажнения с целью предупреждения опасных проявлений газодинамической ре-зкции массива при бурении опережающих скважин иГ гидроотжиме приззбой-яой части пласта;

- разработаны новые локальные способы предотвращения газодинамиче-:ких явлений на основе применен!« низконапорного увлажнения и скважин иалого диаметра, исключающие опасные газодинамические проявления п процессе их выполнения;

- получены зависимости, определяющие величину области влияния выработки на напряженное состояние пласта в любой момент конкретного цикла тодвнгагшя забоя относительно начала проходки;

- разработан способ оперативного измерения давления [аза в угольном маете, заключающийся в ступенчатом сбросе или увеличении давления пред- . »зрительно закачанной в замерную камеру герметизатора воды до момента его ггабилизацнн на уровне, соответствующем величине давления газа о пласте;

- предложены более надежные по сравнению с применявшимися ранее ¡стоды контроля эффективности способов предотвращения газодинамических влений, впервые выполняемого на двух этапах, - в остановленном забое непо-редственно после выполнения способа и в процессе подвипшия забоя я обработанной зоне по параметрам газовыделения о выработку при отбойке угля, рс-истрируемым с помощью аппаратуры АКМ.

Практическая ценность работы заключается .в разработке бол?е совер-зенных мероприятий по прогнозу и предотвращению газодинамических явле-ий при проведении подготовительных выработок по угольным пластам. Важ-ыми для практики результатами являются повышение достоверности прогноза" о внезапным выбросам угля и газа, суфлярам и кратковременным загазирова-иям выработки; разработка трех новых безопасных локальных способов пре-отвращения газодинамических явлений; разработка мероприятий по исключе-шо загазирований и развязывания газодинамических явлений в процессе ло-зльной обработки массива из забоя выработки; усовершенствование метода ;

определения невыбросоопасных параметров подвигания забоя; повышение надежности и оперативности контроля эффективности способов предотвращения газодинамических явлений.

Личный вклад автора состоит: : - в использовании для оценки степени выбросоопасности зон пластов в окрестности забоя градиента приведенной начальной скорости газовыделени* из контрольных шпуров;

- в установлении критериев и разработке методических положений, позволяющих после установления склонности обследуемых зон к газодинамическим явлениям производить их окончательное разграничение по видам опасности; •

- в обосновании возможности использования сопоставления полученных с использованием аппаратуры АКМ диаграмм концентрации метана при отбойке угля и соответствующих эпюр изменения начального газовыделения из контрольных шпуров для прогнозирования максимальной концентрации метана при подвигании забоя;

- в разработке методического подхода к выявлению в сечении забоя вы-бросоопасных пачек тектонически нарушенного угля;

- в разработке новых способов предотвращения газодинамических явлений в подготовительных забоях;

- в разработке рекомендаций по выбору способов предотвращения газодинамических явлений в соответствии с результатами текущего прогноза;

- в разработке методической основы и технологии использования увлажнения для предотвращения интенсивных проявлений газодинамической реакции пласта при применении в качестве локальных способов предотвращения газодинамических явлений бурения опережающих скважин и гидроотжнма пласта;

- в установлении новой зависимости для определения зоны влияния выработки на напряженное состояние пласта, позволяющей точнее учитывать связь между ее величиной и режимом подвигания забоя;

- в разработке способа оперативного измерения давления газа в угольном пласте на основе создания равного ему противодавления г&зоводяной среды в области влияния измерительной скважины;

- в использовании '■ля контроля эффективности противовыбросиой гидрообработки пласта показателей активности электромагнитной эмиссии в обработанной зоне и определении области применения этих показателей;

•• в разработке новой технологии выполнения контроля эффективности способов предотвращения газодинамических явлений на двух этапах' - в остановленном забое после обрабогкн массива и при подвнгании ззбоя в обработанной зоне и разработке основных методических положений контроля эффективности.

реализация работы.. На основе научных результатов и практических рекомендаций, полученных в процессе диссертационных исследований или с их

использованием, разработаны следующие отраслевые и региональные норма-тнвно-методические документы:

1. "Схемы и технология прогноза и предотвращения внезапных выбросов при проведении подготовительных выработок комбайнами на выбросоопасных мощных и средней мощности пластах". - Кемерово, 1989.

2. "Временная методика дифференцирования газодинамической опасности забоев подготовительных выработок на шахтопластах Беловского района". - Кемерово, 1991.

3. "Методические указания по классификация газодинамических явлений на угольных шахтах". - Донецк, 1991.

4. "Руководство по предотвращению загазироваиий выработок при применении локальных противовыбросяых мероприятий и проходке". - Кемерово, 1992.

5. "Методика выявления выбросоопасной угольной пачки при текущем прогнозе выбросоопасности". - Кемерово, 1992.

6. "Методика составления "Комплекса мер по борьбе с внезапными выбросами угля и газа при разработке выбросоопасных к угрожаемых шахтопла-стов". - Кемерово, 1992.

7. "Методика контроля эффективности протнвопыбросной гидрообработ-ки призэбойных зон угольных пластов при проходке на шахтах Беловского района Кузбасса". - Кемерово, 1994 .

8. "Руководство по применению аатоматизированного метода прогноза выбросоопасных зон угольных пластов и контроля эффективности протива-выбросных мероприятий в подготовительных выработках шахт Кузбасса" -Люберцы - Кемерово, 1995.

9. "Временная инструкция по применению сотрясательного взрывания на угольных шахтах". ~М., Кемерово, 1996.

10. "Методика контроля эффективности протизовыбросного гидрорыхления и увлажнения в подготовительных забоях". -Кемерово, 1997.

П. "Временная методика текущего прогноза газодинамической опасности при проведении подготовительных выработок по угольным пластам." -Кемерово, 1997.

12. "Временная методика автоматизированного текущего прогноза выбросоопасности при проведении нисходящих подготовительных выработок на крутых пластах." -Кемероьо, 1997.

Методы, способы, технологические схемы и мероприятия, регламентированные настоящими нормативно-методическими документами, прошли промышленные испытания и внедрены на угольных предприятиях. Их применение позволяет повысить безопасность ведения горных работ ниже критической выбросоопасной глубины, сделать более технологичными профилактические меры по предупреждению газодинамических явлений н получить значительный экономический эффект.

Перечисленные выше нормативно-методические документы согласованы и утверждены в установленном порядке. " .

Разработанные в результате -диссертационных исследований новые способы предотвращения газодинамических явлений а подготовительных забоях, мероприятия по предупреждению проявлений газодинамической реакции массива в процессе лохальной противовыбросной обработки, метод контроля эффективности протнвовыбросного увлажнения и гидрорыхления включены в проект подготавливаемой к изданию новой отраслевой "Инструкции по безопасному ведению горных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля, породы и газа".

Апробация работц. Основные положения диссертационной работы док* ладывались л обсуждались на заседаниях Ученого совета ВостНИИ, Технических советов акционерных обществ "Северокузбассуголь", "Беловоуголь", Комиссии по борьбе с внезапными выбросами угля, породы и газа на угольных шахтах России, Всесоюзном семинаре по электрометрии горных массивов (г.Кемерово, 1977), XXIV Международной конференции научно-исследовательских институтов по безопасности работ в горной промышленности (г. Донецк, 1991), Конференции по методам исследования напряженного состояния угольного массива (г.'Алма-Ата, 1992), Отраслевом совещании по вопросам проветривания угольных шахт (г. Ростов-на-Дону,1993), Международном симпозиуме по-горным ударам и внезапным выбросам в шахтах (г. Санкт-Петербург, 1994), Симпозиуме-семинаре по управлению и контролю за высоким газовыделением и внезапным» выбросами на угольных шахтах (г. Воллонгонг, Австралия, 1995).

Публикации. Результаты диссертационных исследований, включая научные положения, выводы и рекомендации автора, содержатся в 51 опубликованной работе, включая 12 отраслевых и региональных нормативно-методических документов. А авторских свидетельства, 2 патента, брошюру, статьи, тезисы докладов.

Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, 9 глав и заключения, изложенных на 306 страницах, содержит 56 рисунков, 22 таблицы, список литературы и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. ПРОБЛЕМНЫЕ ВОПРОСЫ И АКТУАЛЬНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ

ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ПРОГНОЗУ И ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ В УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ

Проблема борьбы с газодинамическими явлениями наиболее едтро проявляется при проведении подготовительных выработок, в забоях которых происходит примерно 80% внезапных выбросов опт всего их количества и подав-• яяющая часть других газодинамических явлений.

Механизм явлений в целом или отдельные его 'Элементы исследовались многими учеными: Ф.А.Абрамовым, Н.И.Аммосояым, И.В.Бобровым, М.И:Большинским, А.А.Борисенко, Л.Н.Быковым, Г.И.Грнцко, А.В.Докукиным, П.В.Егоровым, А.Н.Зориным. Б.М.Ивановым, А.М.Карповым,

Р.М.Кричевскнм, В.Г.Крупеней, С.В.Кузнецовым, А.П.Куликовым, Г.Д.Лидиным, А.М.Ликьковым, В.И.Мурашевым, С.В.Мучнитем, Я.Э.Некрасовским, В.И.Николиным, Б.К.Норелем, А.Е.Ольховиченко, И.М.Петуховым, А.Э.Петросяном, И.М.Печуком, Г.Я.Полевщнковым,

B.Н.Пузыревым, А.А.Скочинским, Г.Н.Фейтом, В.В.Ходотсм,

C.А.Христиановичем, В.С.Черкасовым, О.И.Черновым, Г.А.Шевелевым и др. Наибольшее внимание уделялось самым опасным и сложным явлениям - внезапным выбросам угля и газа. К настоящему времени разработаны методы прогноза и способы предотвращения внезапных выбросов при проведении подготовительных выработок по угольным пластам.

Прогноз выбросоопасности основывается на непосредственном измерении в забое выработки характеризующих ее параметров. Совершенствование текущего прогноза выбросоопасности в направлении повышения его достоверности и оперативности остается важнейшим аспектом проблемы борьбы, с газодинамическими явлениями.

Как указывалось выше, для шахт России актуальна проблема прогноза и предотвращения и других газодинамических явлений, которые по своим последствиям приближаются к внезапным выбросам (табл. 1).

Таблица I

Виды и определения происходящих в подготовительных _выработках газодинамических явлений____;_

Вид явления Определение явления

Внезапное высыпание (обрушение) угля с повышенным газоиыделе-нпем Внезапное выдавливание угля с повышенным га- зовыдслением Внезапный выброс угля и газа Разрушение под действием собственного веса и частично давления газа нависающей прнзабойноЗ части угольного массива, сопровождающееся зага'ифовани-ем выработки Быстропротекающий процесс отжима угля горным и газовым давлением из призабойной части пласта в выработку Быстропротекающий лавинообразный процесс разрушения угольного массива горным и газовым давлением и отброс токкоизмельченного угля газом

Кратковременное зага-эированне выработки Суфляр Кратковременное интенсивной выделение- газа при отбойке угля в забое из отбитого угля н маюзамезныч трещин на ебнзженных поверхностях призабойинЯ! части пласта Высокое стабильное локальное выделение raja из ад-! димых пустот и трещин - • '

Разработка и совершенствование способов прогноза и предо?вращения наряду с внезапным» выбросами и других газодинамических явлений при проведении подготовительных выработок по угольным пластам является существенным этапом на пути реализации концепции -общего подхода к прсбтеис

борьбы с газовой и динамической опасностью на угольных шахтах, которая была обсуждена и одобрена на Международном симпозиуме по прогнозированию и предупреждению горных ударов и внезапных выбросов угля, породы н газа в 1989 г. в г. Остраве (ЧСФР).

На шахтах России применяются преимущественно столбовые системы разработки, характеризующиеся большим объемом проведения по угольным пластам подготовительных выработок для создания достаточного фронта очистных работ. Способы прогноза и предотвращения внезапных выбросов угля и газа в подготовительных выработках должны быть оперативными и высокоэффективными, чтобы обеспечить высокопроизводительную проходку. В частности, практикуемое в Донбассе широкое применение для обеспечения безопасности по выбросам режима сотрясательного взрывания неприемлемо из-за низких темпов проходки (35-50м/мес), обусловленных практической возможностью осуществления взрывания лишь один раз в сутки в специально отведенное время.

При разработке и совершенствовании способов предотвращения газодинамических явлений должна решаться задача исключения опасных проявлений реакции массива в процессе их выполнения - интенсивного газовыделецнч с за-газированием выработки и развязывания газодинамических явлений, а также достижения нормальной газовой обстановки при проведении выработки в обработанной зоне.

Перспективное направление развития мероприятий по предотвращению внезапных выбросов угля и газа - совершенствование разработанного Вос-тНИИ метода определения невыбросоопасных параметров подвпгання забоя с целью повышения точности расчетов.'Его применение может обеспечить, согласно предварительного анализа, предупреждение внезапных выбросов без дополнительных мер примерно в половине диапазона условий проведения подготовительных выработок в опасных по результатам текущего прогноза зонах.

Контроль за изменением условий проведения виработки может осуществляться с помощью автоматизированных методов прогноза выбросоонасности с применением АКМ, сейсмоакустической или акустической аппаратуры и других измерений и наблюдений, проводимых в забое выработки (определение скорости газовыделения чз контрольных шнуров, давления газа в пласте, коэффициента крепости, мощности слагающих пласт угольных пачек и т.п.). При необходимости должны вноситься коррективы в технологические параметры проведения выработки."

Необходима разработка рекомендаций по выбору способа предотвращения газодинамических явлений, воздействие которого должно быть напраачено на те факторы газодинамической опасности, которыми в наибольшей степени определяется возможность развязывания угрожающего явления.

Актуальным вопросом является повышение надежности и оперативности методов контроля эффективности мероприятий по предотвращению газодинамической опасности.

В соответствии с изложенным выше были поставлены цель и задачи исследований.

2. АНАЛИЗ ФАКТОРОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ГАЗОДИНАМИЧЕСКУЮ ОПАСНОСТЬ МАССИВА, И ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ОПАСНЫХ ПО ГАЗОДИНАМИЧЕСКИМ ЯВЛЕНИЯМ ЗОН ПЛАСТА

Возникновение и развитие всех рассматриваемых газодинамических явлений определяются одними и теми же факторами - давлением газа, горным давлением, характеристиками пласта и свойствами угля, однако их доля в каждом виде явлений различна. Под влиянием этих факторов формируются активные силы, стремящиеся нарушить равновесное состояние угольного массива, и пассивные силы, препятствующие развитию внезапного выброса. Активными являются силы газового и горного давления, пассивными - силы сопротивления угля отрыву. При проведении наклонных выработок на соотношение активных и пассивных сил оказывают влияние гравитационные силы, изменяя его з ту или другую сторону.

Роль давления газа возрастает в ряду явлений: внезапное обрушение (высыпание) - внезапное выдавливание - внезапный выброс - кратковременное загазиропание - суфляр, а роль горного давления, если исключить первое явление, наоборот, уменьшается. Проявление опасности по внезапным обрушениям в соответствующих условиях определяется, в основном, гравитационными силами, которыми в значительной мере при проведении наклонных выработок может определяться и возможность выбросов и выдавливаний.

Проявление факторов газодинамической опасности зависит от горнотехнических параметров проведения выработки, основными из которых являются глубина разработай, размеры выработки, скорость и равномерность подвигания забоя.

Во многих случаях применение мероприятии по предотвращению газодинамических явлений, влияя на соотношение активных и пассивных сил, приводящих к развязыванию газодинамических явлений, может изменять вид газодинамической опасности. Так, например, используя для борьбы с внезапными выбросами угля и газа на мощном и сильно нарушенном пласте создание з массиве полостей, можно ослабить его настолько, что произойдет внезапное обрушение угля с повышенным газовыделеннем. Известны случаи, когда внезапное обрушение угля в иризабойиой части перерастало во внезапный выброс угля и газа.

Общность газодинамических явлений определяет 'наличие общих параметров для их прогнозирования. Оценивая количественно с помощью этих параметров потенциальные возможности каждого из факторов, принимающих участие в газодинамических явлениях, можно прогнозировать опасность забоя по какому-либо их виду. Учитывая, что внезапные выда&чивания можно считать не развившимися до конца внезапными выбросами, опасные но этим; двум

явлениям зоны нецелесообразно разграничивать, тем более, что способы их предотвращения идентичны. Поэтому в дальнейшем опасность по выбросам будет означать и опасность по внезапным выдавливаниям.;

Результаты выполненных ранее исследований позволяют отнести к наиболее надежным параметрам прогнозирования характеристики газодинамической реакции массива на бурение - скорость газовыделения д и выход бурового штыба В из опережающих контрольных шпуров. Ках известно, для текущего прогноза выбросоопасности широко используются поинтервальиые значения скорости газовыделекия из шпуров, которые связаны с давлением газа и пористостью массива зависимостью, основанной на законе Дарси:

9 " <•>

* Р/Нп* • а г

с

где д - скорость газовыделения с интервала скважины единичной длины *

на расстоянии х от забоя; кх - проницаемость пласта на расстоянии х от забоя; Ре - давление газа на контуре питания скважины на расстоянии х от забоя; Рс -давление газа в скважине; Ра - атмосферное давление; г, - радиус контура питания скважины; гс - радиус скважины; ц - коэффициент динамической вязко-сги газа

Выход бурового штыба из интервала шпура длиной / определяется в соответствии с исследованиями К.В.Руппенейта формулой

•т к. г2/

5 „ --г--•

1 —

ак с/я рг0а*г (2)

где к„ - коэффициент разрыхления угля; г - радиус шпура; а = 351^,5-; к - ко-

1 - Б1П р

эффициент сцепления угля ;р- угол внутреннего трення угля; г - средний безразмерный радиус области неупругих деформаций; ф - модуль сдвига;

Приведенные выше зависимости подтверждают, что скорость газовыделения и выход бурового штыба характеризуют факторы, определяющие возможность проявления в забое выработки газодинамической опасности.

В настоящее время ведутся исследования параметров, которые могут быть использованы для создания достаточно надежного автоматизированного бесконтактного метода текущего прогноза (контроля) газодинамической опасности. К числу таких параметров, в частности, относится концентрация метана в выработке С', непрерывно регистрируемая с помощью аппаратуры контроля mcip.hu ЛКМ.

Выбросоопасная ситуация в прнзабойной зоне подштовителыюй выработки складывается при наличии большого градиента газового давления, изменения уе.чаннчоскич свойств угля н сторону уменьшения тючности и обр,но-

вания систем связанных, но замкнутых трещин. Вскрытие систем газонаполненных трещин или быстрое разрушение заключенным в них газом утончающихся слоев при выемке угля в забое должны сопровождаться всплесками газовыделения, информация о которых при непрерывной регистрации концентрации метана вблизи забоя может служить основой текущего прогноза выбро-соопасности.

Контроль за напряженным состоянием массива может осуществляться по его сейс.моакусгическлм и электромагнитным характеристикам, возможное^ применения которых для этой цели обусловлена тем, что при увеличении напряжений в пласте до величин, близких к предельным, начинается локальная динамическая перестройка структуры массива (раскрытие и увеличение числа трещин), сопровождающаяся эмиссией акустических и электромагнитных волн.

В технологии контроля за газодинамической опасностью целесообразно использование электрозондирования для оценки свойств пласта вблизи- забоя выработки.

Описанные исследования позволяют считать, что установление газодинамической опасности массива и ее вида может осуществляться по характеризующим призабойную часть массива газодинамическим и геофизическим параметрам. Необходимо проведение экспериментальных исследований по установлению связи этих характеристик с различными видами газодинамической опасности и рационального порядка их использования для прогноза (контроля! за опасностью.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СВЯЗИ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ И ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МАССИВА С ОПАСНОСТЬЮ ПО ГАЗОДИНАМИЧЕСКИМ ЯВЛЕНИЯМ

При проведении экспериментальных исследопаний парамсгроз масснпа, выбранных для текущего прогноза газодинамической опасности, выполнено более 1000 циклов измерений в опасных и неопасных зонах на шахтах Российской Федерации и СНГ.

В результате исследований газодинамических характеристик массива па бз'рение опережающих контрольных шнуров получен очень важный ,оля разработки метода прогноза вывод о том, что измеренные значения начальной скорости ггзовыделения д„ и интервалах контрольных шпуров не могут применяться для оценки опасности, поскольку они несопоставимы при их определении в разных условиях бурения, что связано с различными величинами деформации и разрушения стенок шпуров. Автором предложена формула для приведения измеренных в интервалах длиной 1 м значений дн к диаметру буро пот резна, что делает их значения сопоставимыми:

9* =9 Р1 . (3)

"¡у^ • 1 *

где 1 - порядковый номер интервала шпура; дн - значение приведенной начальной скорости газовыделения в 1 • том интервале шпура, л/мин.; £„ • выход бурового штыба, соответствующий диаметру резца при отсутствии деформаций на стенках шпура, л (для бурового резца диаметром 42 мм 5„=2 л).

Анализ измерений показал, что отличающий выбросоопасные зоны характер изменения начальной скорости газовыделения с увеличением глубины внедрения в массив по кривым, имеющим высокий максимум в пределах длины контрольного шпура (рис. 1,а), становится еще бЬлее выраженным при переходе от измеренных значений газовыделения к приведенным. Это подтверждается тем, что среднее значение градиента -(д ,д - соответст-

/д "та* Н3

венно максимальное по длине шпура и измеренное в ближайшем к забою интервале шпура значения начальной скорости газовыделения, 1д - расстояние от

устья шпура до середины интервала, где измерена д ) в выбросоопасных

шах

зонах превышает тот же параметр в невыбросоопасных зонах в 4,54 раза; для приведенного 1азовыделения эта цифра составляет 7,14, т.е. отношение возрастает на 57%. ;

В зонах, опасных по внезапным обрушениям (высыпаниям) угля с повышенным газовыделением, в большинстве случаев д({ возрастает по мере углубления в массив, что объясняется увеличением зоны дренирования вокруг шпурз. Об этом свидетельствует возрастание выхода бурового штыба по его длине.

Причиной суфляров является вскрытие забоем полостей, заполненных газом под высоким давлением. При приближении забоя выработки к этим полостям контрольными шпурами подсекаются связанные с ними трещины и увеличивается газовыделение, в связи с чем в суф/>яроопасных зонах измеряются высокие значения начальной скорости газовыделения, но без характерных кривых

изменения д„ по длине шпуров. В опасных по суфлярам зонах газовыделение

снижается во времени очень медленно (рис 1,6), часто в течение времени измерения незаметно, что отличает их от зон. опасных по другим яапениям.

71 .

или

12 10 8 б

4

г о

я

30 25

20

15 1.0

5

0

Ду3

< Г

/Т\\ Г4 N

4

< |./1\ \ щ

1 2 3 4 е в

ЛАШН 20

\

15

I10

; 5 ■ ! О

1 го

ч —сЪ Тх 121* я

5 10 15 20 25 £

\ «У

У / ( >

] V /■}

7 \ ¿3

1 2 3 4 5 I , и

2 4 6 3

МИН

Рис.1.

Примеры кривых изменения параметров газодинамической реакции угольного массива на бурение.

.¡не -6)

а) приведенной начальной скорости -газовыделения по длин контрольных опуров с в опасных (1-3) и неопасных (4-6) по внезапным выбросам угля и газа зонах;

б) скорости газовыделения (I во времени £ в интервале ее высоких начальных значений в оыВроооолаеных (7-55 и суфля-роопзеных (10-12) зонах;

в) выхода бурового штыба 8 по длине шпуров € в опасных (13-15) и неопасных (16-18) по внезапным высыпаниям угля

/ с повышенным газовыделенкеы зонах;

Г) скорости выхода бурового штыба при бурения без подачи / начиная от ее значении при бурении с подачей в интервала высоких значений «> в опасных (19-21) и неопасных (22-24) по внезапным внокпачйям зона-/?

1,2 - пласт ВладкмярозскиЯ вахты "'Северная" (Кузбасс);

3 - пласт Мощный иахм "Комсомольская4 (Печорский с^сеенн):

4 - пласт Горелый пахты "Коксовая"; 5 - пласт Андреевский мхтя "Анжерская"; 6 - пласт Мощный вахты "Коксовал";

7-9 пласт Владимировский иахти "Северная", (Кузбасс);

пласт П захты "Аркоао" (остров'Сахалин)-; 11.32 - пласт "Центральная".; 13-14 - пласт ДосятиЯ иахги

Рнгор секты

"Судагнехая^; ------

16 - пласт Горелый вахты

15 - пласт Лееятый такты "Анжеоская";

коксовел"; I? - г.лао.т Волкове*;:?,

шахты "Севернал"; 15,20,21 - пласт Десятый вахты "Сувалн-ская"; 32 - пласт Андреевский пахты "Судагеискад"; 23,24 -апаст НяадимкройсккЯ вахта "Судаейекая" 'Кузбасс)

Зоны, опасные по кратковременным загазированиям выработки, также характеризуются высокими значениями дн, но во времени <?но снижается быстро.

Результаты измерений выхода бурового штыба в зонах различной опасности по газодинамическим явлениям показали, что в неопасных зонах он имеет, как правило, небольшую величину. В выбросоопасных зонах выход штыба может значительно увеличиваться за счет больших деформаций и разрушений на стенках шпуров, обусловленных горным давлением, высоким градиентом давления газа в окрестности шпура и низкой прочностью выбросоопасной пачки угля.

Высокий и сохраняющийся приблизительно на одном уровне в течение времени измерения, равного, как минимум, 2 мин, выход бурового штыба в интервале шпура, соответствующем его максимальной величине 5гапл или близкому к ней значению, при бурении без подачи примерно ранен его значению при бурении с подачей и является отличительной особенностью опасных по внезапным обрушениям угля с повышенным газовыделением зон (рис.1, в, г).

В качестве параметра, характеризующего газовыделенне из прнзабойной части массива в выработку, принята концентрация метана, регистрируемая забойным датчиком аппаратуры АКМ.

Исследования показали, что при подходе забоя к зонам проявления как внезапных выбросов, так и внезапных обрушений наблюдаются аномально высокие всплески концентрации метана при отбойке угля, которые могут быть использованы для прогноза газодинамической опасности.

Проведены лабораторные и шахтные исследования по изучению возможности оценки Быбросоонасности прнзабойной области пласта по активности электромагнитного излучения (ЭМИ). При выполнении в подготовительном забое, имеющем потенциально выбросоопасную угольную пачку, в невы-бросоопасноП зоне измерений активности ЭМИ прибором "Волна-2" установлено, что на переем канале, пропускающем сигналы амплитудой более 2 мхВ, число импульсов изменяется от 300 до 2000. На втором канале, отсеивающем сигналы амплитудой менее 20 мкВ, активность ЭМИ равна нулю или считанному числу импульсов (рис.2). При входе в выбросоопасную зону каких-либо особенностей при измерениях активности ЭМИ на первом канале не отмечено. На втором же канале ч..сло импульсов резко возрастает. Можно утверждать, что высокэампдигудные импульсы соответствуют образованию кшдншарал-лельных забою трещин, интенсивностью развития которых в наибольшей степени определяется выбросоопасность забоя. Эти трещины прорастают при значительно более упругих деформациях, чем трещины, направленные к забою. Измерения активности ЭМИ, благодаря своей простоте и оперативности, перспективны ,цля использования как при текущем прогнозе опасности по газодинамическим явлениям, так и при кон-фоле эффективности способов их предотвращения.

Рис.2. Примеры изменения ййтивяости.ЭМИ о неопасной (1,2) к опасной (1* , 2' ) по выбросам зонах на низко-вмплигудиоы (1, 1*) и высокоамшшгуднои (2, 2*) каналах 1, 2 - пласт 4 шахты "Новая" А8ЬТ*,5еловоуголь"; 1* ,2 - пяаст XXI вахты "Первомайская" АООТ "Севере-кузбасоуголь"

Электрометрические измерения показали, что контроль эффективности способов предотвращения внезапных выбросов, основанных на увлажнении призабойного массива, может осуществляться по удельному электрическому сопротивлению (УЭС) угля. Если величина УЭС не превышает 3 ком-м, то влажность угля выше 5%, что является достаточным для приведения зоны в неопасное состояние.

Доследована возможность применения сейсмо- и электроразведки для своевременного выявления угольных пластов и включений впереди забоев вскрывающих выработок и зон геологических нарушений впереди угольных забоев. Установлено, что при соответствующем развитии оба метода могут применяться для исследования и прогнозирования горно-геологических условий проведения выработок.

В целом в результате шахтных экспериментальных исследований установлено, что для оценки газодинамической опасности забоев подготовительных выработок имеет смысл использовать в качестве основных параметры, характеризующие реакцию массива иа его разрушение при бурении и отбойке угля, зависящие от тех же факторов, которыми определяется возможность газодинамических явлений, и разработанные Иа их основе показатели.

Для повышения надежности, оперативности, технологичности, снижения влияния субъективных факторов следует максимально использовать для текущего прогноза (контроля) опасности, заблаговременного выявления зон геологических нарушений геофизические методы обследования зон пластов.

4. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПРОГНОЗА ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК ПО УГОЛЬНЫМ ПЛАСТАМ

На основании установленных экспериментальными исследованиями закономерностей изменения характеристик газодинамической реакции массива на бурение в 1978 г. в ВостИИИ в результате выполнения под руководством проф. В.Н.Пузырева научно-исследовательской работы, ответственным исполнителем которой являлся автор, разработан метод дифференцированного текущего прогноза опасности газодинамических явлений в подготовительных выработках. Для прогноз? применяются показатели газовой активности и динамической устойчивости Я), определяемые по формулам:

"г *

1 V,

те ^пи«-'"5!

г

(4)

п

где ш„ - мощность потенциально выбросоопасной угольной пачки в сечении забоя, м; диг - граничное значение начальной скорости газовыделения (дцг - 4 л/мин); - расстояние до середины интервала шпура, в котором измерен ЯП|М.

Показатели Кг и Яу позволяют оценивать соотношение определяющих газодинамическую опасность зон факторов.

Дополнительно было предложено опасность по суфлярам уточнять по стабильному во времени газовыделению из интервала с высоким значением начальной скорости газовыделения, а опасность по обрушениям угля с повышенным газовыделением - по остающемуся высоким выходу бурового штыба из шпура после прекращения подачи бурового инструмента.

В процесйе дальнейших диссертационных исследований автором выполнено значительное усовершенствование метода, заключающееся в следующем:

1. Разработана методика выявления потенциально выбросоопасной угольной пачки или совокупности пачек инструментальным способом.

2. Разработан более достоверный показатель выбросоопасности В.

3. Установлена формула расчета ожидаемой ^максимальной концентрации метана при отбойке угля в забое С0^.

4. Повышена достоверность установления опасности по суфлярам за счг*; использования С°т1Х.

5. В число прогнозируемых явлений включены кратковременные загази-рованля выработок, проявляющиеся при отбойке угля, и установлены показатели для определения опасности нх проявления.

Решение вопроса прогноза и предотвращения кратковременных загази-ропаний иыработок, происходящих при отбойке угля на газоносных пластах, имеет большое практическое значение, так как эти явления представляют значительную опасность и сдерживают темпы проходки на газоносных пластах.

В усовершенствованном методе прогноза газодинамической опасности при проведении подготовительных выработок по угольным пластам применяются предварительные показатели и Г£у и уточняющие показатели В, п?. п.,

Показатели IV и Я, позволяют определять склонность исследуемых зон к тому или иному типу явлений, а также большую часть зон сразу, без учета дополнительных уточняющих характеристик газодинамической опасности, классифицировать как неопасные.

При К, < 0 и II). > 5 зона относится к неопасным по газодинамическим явлениям. При 11г > 0 и Яу < 5 возможна опасность зоны по внезапным выбросам

угля и газа. Уточнение этой опасности производится по показателю

* »

' (6)

V

где г,, ^ - соответственно эквивалентный полураииус площади обнажения и коэффициент крепости по М.М.Прокоаьяконову потенциально зыбросо-

£

опасной угольной пачки, м и усл. ед.; гв в -е-, где Ц, - площадь обнажения

"в

и периметр пачки в сечении забоя, м2 и и. \

Если В£1, зона опасна по внезапным выбросам; если В<1 - неопасна, ч* Показатель В позволил в 2,3 раза уменьшить число зон, необоснованно классифицируемых до усовершенствования метода как выбросоопасные.

При получении значения показателя газовой активности Я, £ 0 возможна опасность по суфлярным выделениям газа или загазированиям выработки при отбойке угля. Для уточнения этой опасности рассчитываются значения показателя динамики газовыделения п а и ожидаемой максимальной концентрации метана ¡при Пересечении наблюдаемой зоны С0,»» по формулам

(С'.-СЩ -д) (С^-С'^-д ) с° -:---м. 3 +-----М-. • (8)

И» * о» _„'•

__ »» » н 'м

9 и. Я»,- соответственно начальная и через 5 мин скорость газовыдеяения в интервале, где замерена %»•» или в следующем за ним интервале; • фоновая концентрация метана на момент осуществления очередного цикла прогноза, %; С' щи * максимальная концентрация метана при пересечении забоем зоны, для которой осуществлялся предыдущий цикл прогноза, %; С\ - минимальная концентрация метана на момент окончания цикла выемки угля при пересечении той же зоны,%; д. - скорость газовыделеиия через 5 мни после измерения

ее начальной величины 9 первом интервале шпура, л/мин; § и, д' , д' - те

... ^м '»

же параметры для предыдущего цикла прогноза.

Второй член зависимости выражает прирост концентрации метана за счет газовыделеиия из забоя и боковых стенок выработки, а третий - за счет газовыделения из отбитого угля.

Зона считается опасной по суфлярам при Пд 2 0,9; С°тю ¿С*», и опасной по кратковременным загазированиям при П0 < 0,9; С0^ ¿Сдоп, где С*,,, • предельно допустимая концентрация метана в забое.

При значения показателя Яу<3 и наличии нависающего массива слабого угля возможна опасность по-внезапным обрушениям (высыпаниям) угля с повышенным газовыделениам. Для уточнения этой опасности определяется показатель динамики выхода бурового штыба

о «

где 5 ^ - выход бурового штыба в интервале шпура» Где измерен 8лт, или и следующем за ним интервале, л; 5 " - выход бурового цгтыба при бурении в течение 2 мин в том же интервале без подачи, л.

Если зона опасна по внезапным обрушениям (высыпаниям) угля с

повышенным газовыделениям; если пч < 0,9 - неопасна.

При отсутствии потенциально выбросоопасиых структур обследуемая зона считается не опасной по внезапным выбросам угля и газа и внезапным обрушениям (высыпаниям) угля с повышенным газовыделением.

По результатам исследований изменения концентрации метана в подготовительных забоях разработан метод автоматизированного текущег о прогноза газодинамической опасности в нисходящих Выработках на крутонахлоиныч и крутых пластах по величине максимальной концентрации метана после взрывной отбойки угля в забое См» и эффективной газоносности угля в призабоШгой зоне Х,ф, определяемым с применением аппаратуры АКМ. Показатель Сгаю использован впервые и в большинстве случаев позволяет обходиться без расчета величины X,),, что упрощает технологию прогноза.

Промышленные испытания метода прогноза газодинамической опасности показали его высокую надежность и хорошее соответствие результате и прогноза фактической опасности забоев по газодинамическим явлениям. Отмечалось значительное повышение достоверности прогнозирования выбросоопасиых зон по сравнению с нормативным методом, решение актуальной для шахт задачи выявления зон, опасных по кратковременным загазировлниям при отбойке угля в забое, и возможность прогнозирования ожидаемой максичаль-ной концентрации метана в забое выработки.

Экспериментальная проверка автоматизированного метода прогноза для кругопадаюших выработок показала, что он эффективен и удачно сочетается с технологией проходки (с помощью буровзрывных работ). В настоящее время проводятся промышленные испытания метода.

5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ОПАСНЫХ ПРОЯВЛЕНИЙ РЕАКЦИИ МАССИВА ПРИ БУРЕНИИ ОПЕРЕЖАЮЩИХ СКВАЖИН

И ГИДРООТЖИМЕ

Применение некоторых локальных способов предотвращения газодинамических явлений в подготовительных выработках на угольных пластах связано с ишененвным воздействием на призабойную часть угольного пласта с целью разгрузки от газового и горного давления, что может привести к развязыванию газодинамического явления ил» интенсивному и часто неуправляемому выделению газа в прнзабойиое пространство » процессе выполнении способа. Из этих способов широкое практическое применение нашли гидроотжим, пласта и бурение опережающих скважнн. Как показала практика, самым технологичным способом является гидроотжим пласта, отличающийся от остальных

небольшими затратами времени и средств на его выполнение и низкой трудоемкостью. Однако применение способа сдерживается проявлениями интенсивного гаю ни деления в выработку, а иногда и развязыванием газодинамических яплений в процессе гидроотжима вследствие резкой разгрузки массива, Автором диссертации предложено с целью исключения этих явлений осуществлять гидроотжим пласта с предварительным увлажнением. Его отличие в том, что он выполняется в два этапа. Йа первом этапе в скважины для гидроотжима закачивается вода в низконапорном режиме под давлением не более 0,75 уН. В первую очередь она заполняет имеющие наибольшее развитие квазипараллельные забою трещины, а затем просачивается в направлении к забою, постепенно > влажная всю разгруженную зону, проникая в тонкую структуру угля и блокируя газ в угольных порах. На втором этиле осуществляется гид роотжим, при этом, поскольку в водоиасышснном массиве газ вытеснен из крупных пор и трещин, блокирован в мелких порах, газодинамические проявления исключаются. Дополнительным эффектом является повышение надежности способа вследствие запирающего действия закачанной воды.

Количество воды, закачиваемой в низконапорном режиме, определяется по предложенным в диссертации зависимостям с таким расчетом, чтобы максимальная концентрация метана при гидроотжиме не превысила допустимую концентрацию, .

При сопоставительной проверке на шахте "Первомайская" иа пласте XXI в процессе гидроотжима с предварительным увлажнением зафиксирована концентрация метана на исходящей более чем в 2 раза ниже, чем при обычном гидроотжиме (рис.3).

Мероприятия, применяемые при бурении скважин, включают выбор порядка бурения скважин, ограничение скорости бурения, использование защитного действия соседних скважин, поэтапное бурение, предварительное увлажнение, дегазацию угольного массива.

Предусматривается три основных варианта дегазации - дегазация барьерными скьажинами, дегазация из ранее пройденных выработок и бурение веера раззедочно-дегаззционных скважин из забоя шработки. Дегазация угольного массива в зоне прохода может применяться как способ предотвращения выбросов. В этом случае ее параметры должны определяться в соответствии с "Инженерными методами расчета параметров региональных способов предотвращения внезапных выбросов угля и газа " (Кемерово, 1986).

Промышленные испытания и внедрение технологии снижения интенсивное!:! 'реакции массива на бурение опережающих скважин и гидроотжим пла-. ста показали, что она эффективна н позволяет исключить опасные явления.

0,30

0,24

а ь

ф

а

§

а ь х

О) Я X

о к

ь и о

а

с

3 ж

3 ж

и «

я а

0,27

0.12

22.04.1989г. 24.04

25,04 28.04

Дата выполнения гидроотаииа

Рис.3. Сопоставление максимальной концентрации метаиь на исходящей из забоя конвейерного штрека № 22 вахты "Первомайская" в процессе гкдроотчииа без предварительного уалаанения (не заштрихована) и о увлалнеииеы (заштриховано) >■

6. РАЗРАБОТКА НИЗКОИНТЕНСИВНЫХ ЛОКАЛЬНЫХ СПОСОБОВ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ

Из нашедших практическое применение локальных способов предотвращения газодинамических явлений можно считать низкоинтеисивкым, не вызывающим существенной реакции массива «а его применение кизконапорное увлажнение угольных пластов через скважины глубиной 25-80 м, однако этот способ нетехнологичен, поскольку для качественного увлажнения пласта на необходимую глубину требуете* значительное время (несколько суток), требующее длительной остановки забоя, иди оборудование специальных нищ.

Проведенные при выполнении данной работы исследования позволили предложить другой способ, основанный на увлажнении призабойной части пласта • низконапорную пропитку, выполняемую через скважины диаметром от 45 до 60 мм, длиной от 5,5 до 6,5 м. Ннзконапорная пропитка, сохраняя досто-инстза н!пконапорного увлажнсния, является вполне технологически приемлемым способом, который может осуществляться в одну-две смены.

При проверке эффективности низконапорной пропитки в шахтных условиях достигалось приведение выбросоопасных зон в неопасное состояние и снижение в л-10 раз максимальной концентрации метана в выработке.

Разработан безопасный автоконтрольный способ предотвращения газодинамических явлений, позволяющий в определенных условиях проходки нс-лолбзовать для локальной обработки призабойного массива вместо скважин диаметром от 130 до 250 мм шпуры диаметром 42 мм, исключить из техноло--гического цикла операции по сооружению предохранительного шита, осуществлять контроль за снижением степени выбросоопасности обрабатываемого массива непосредственно в процессе бурения и исключить специальные мероприятия по выходу m опаской зоны.

Наглядным подтверждением эффективности способа являются результаты его проверки яа шахте "Ягуновская" АООТ "Северокузбассуголь" при проведении основного штрека №¡ 702 в выбросоопасной зоне пласта Лутугинского в районе геологического нарушения типа флексуры. За период проверки пласт полностью уходил из сечения забоя, а затем «Нова появляйся, т.е. по опасности условия проходки были сопоставимы е условиями вскрытия пласта. В табл.2 приведены максимальные значения начальной скорости газовыделения днт», полученные при бурении первых двух (прогнозных) шпуров, количество шпуров N, которое потребовалось для приведения зоны в неопасное состояние, количество вееров шпуров п и максимальное значение начальной скорости газовыделения в последней серии

Таблица 2

Результаты применения авюконтролыюго способа В осноином штреке №702 ио пласту Лутугинскому шахты "Ягуноэская"

I Дата 9нтач» N, п. 9'пг-л.

[ л/мин шпуров вееров л/мин

04.09.89 30,0 24 5 2,0

I 06.09.89 17,0 28 5 4,0

J 08.09.89 ! 1,0 32 5 4.0

| I3.09.X9 45 26 5 4,0

Из таблицы видно, что применение автоконтрольною способа позволило снизить значения начальной скорости газовыделения до неопасных величин. Дополнительным подтверждением эффективности способа явилось отсутствие газодинамических явлений при подвигами« забоя в обработанной зоне с применением самого опасного способа отбойки угля - буровзрывного.

Автоконтрольный способ наиболее целесообразно применять в забоях, имеющих выбросоопасную пачку мощностью до 60 см, когда для достижения необходимого эсЬфекта достаточно 12 вееров шпуров.

Разработанные способы внедрены ни ныбросоопасных шахтах "Ятунонская", "11ер1юмаПская","Лнжерская" (АОО'Г'Сеперокузбассуголь') н "Черншская" (АООТ "Беловоут оль') и позволили проводить выработки в сложных юрногеолотическнх условиях лих шахт при наличии опасности внезапных ьыбросов и кратковременных загазирований.

7. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ В ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТКАХ

В диссертационной работе проведены аналитические исследования по изучению возможности предупреждения внезапных выбросов выбором невы-бросоопасных технологических параметров проходки с использованием разработанной g ВостНИИ проф. В.ИМурашевым модели развязывания внезапного выброси угля и rata.

Выполнены расчеты невыбросоопасных параметров подвигани* подготовительных выработок на опаснои по выбросам пласте XXI шахты •'Первомайская" АООТ'Сеперокузбассуголь" (табл.3), условия проведения которых наиболее типичны для шахт Кузбасса.

Таблица 3

Исходные данные для расчета невыбросоопасных

параметров подвиганчя выработок __

Глубина залегания выработки Нд Природное давление fluí пласте Г„.МПа Средневзвешенный коэффициент крепости угла Сечение выработки по углю S.h1 Мощность потенциально выбросооласной пачки т,,м Средняя скорость подвигани-язабоя V.m/ч Глубина заходки 1.«

пласта а сечами ибо» Г потенциально вы-бросоонасной пачки или совокупности пачек fa

35« 2,8 0.3 Л9 0.3 -0.6 15 0,2-2,5 1,67-6.67 <50-200м/мес) 0,1-0,7

При выполнении текущего прогноза в указанных условиях зона пласта в призабойной области классифицируется как выбросоопасная.

В результате расчетов получено, что возможно предупреждение внезапных выбросов путем выбора невыбросооъасных параметров подвигания забоя с темпами от 50 до 200 м/мес примерно в половине диапазона Приведенных выше условий проходки без применения дорогостоящей и требующей довольно длительной остановки забоя локальной противовыбросной обработки призабойной части пласта. Суть невыбросоопасной технологии проведения выработок можно понять из графиков изменения зоны влияния выработки на напряженное состояние призабойной части массива X во времени t при движении забоя, начиная от ее величины X,. соответствующей остановке забоя на длительное (несколько суток) время (рис.4). В течение времени выемки угля в забое At¡ (i -!,2,3,...,n - номер цикла выемки угля от начала подвигания) зона влияния начинает резко сокращаться, а затем, в течение последующего промежутка времени At'¡, соответствующего работам по креплению выработки и различным вспомогательным операциям, она вновь увеличивается. Для конкретных условий проведения выработки существует критическое значение протяженности зоны влияния выработки Х«р, соответствующее равенству равнодействующих активных и пассивных сил. Если зона влияния уменьшается до величины Хкр и менее, то возникает опасная по внезапным выбросам ситуация. Из сопоставления графиков 1 и 2 видно, что при одной и той же средней скорости подвигания выработки технология с непрерывной выемкой угля более безопасна по сравнению с циклической, однако она не может дать выигрыша по величине зоны влияния выработай более половины величины заходки при дискретном подзигании забоя. В результате выполненных Теоретических исследований уточнена зависимость для определения зоны влияния выработки, что сделало возможным определение ее величины для самого опасного момента (сразу после взятия заходки) с учетом вместо среднесуточной скорости подви-1вния параметров, характеризующих режим выемки угля в забое,и позволило повысить точность расчета. •

При постоянном режиме подвигания забоя после установления стабильного характера изменения зоны влияния будут создаваться опасные ситуации,

I - зыеыка угля заходками; 2 - непрерывная выемка угля

если ее минимальная величина Хти, будет ниже величины Хгр. Установлена зависимость

Х^-Х,- еаПч _ 5, (Ю)

где (. - глубина заходки, м' V - средняя скорость подвигания забоя выработки, м/сут.; а - реологический параметр, 1/ч (а » 0,08 1/ч).

Значительное повышение точности определения невыбросоои'асных параметров достигнуто разработкой оперативного способа измерения давления газа в угольном пласте. Способ позволяет производить измерения в течение 1520 мин, то есть делает техноло! ически приемлемым периодическое уточнение величины газового давления. Способ основан на ступенчатом сбросе или увеличении давления предварительно закачанной в замерную камеру воды до момента его стабилизации на уровне, состветствующем давлению газа в месте измерения.

Предупреждение внезапных выбросов применением невыбросоопасных параметров подвигания забоя практически возможно при относительно выдержанной по мощности и прочности потенциально выбросоопасной пачке.

Автором диссертации рекомендованы различные вариачты предотвращения газодинамических явлений в зависимости от вида прогнозируемой опасности (табл.4).

Таблица 4

Рекомендации по предотвращению газодинамических явлений при различных видах опасности

Вцд угрожающего газодинамического явления Рекомендуемые мероприятия по предотвращению газодинамических явлений

Внезапный выброс угля и газа I вариант. Выполнение одного из локальных способов предотвращения газодинамических явлений. II вариант. Заблаговременная дегазация угольного массива п зоне проходки. Ш вариант. Проходка с невыбросоопаснымн параметрами подвигания забоя

Суфляр Дегазация массива в зоне проходки

Кратковременное зага-зирование выработки I вариант. Усиление проветривания. II вариант. Выполнение одного из следующих локальных способов - низконапорной пропитки, низконапорного увлажнения, гидроотжима пласта с предварительным увлажнением, автоконтрольного способа. ■ III вариант. Дегазация угольного массива в зоне ппоходки

Вид угрожающего газодинамического явления Рекомендуема мероприятия по предотвращению газодинамических явлений

Внезапное обрушение (высыпание) угля с повышенным газовыделением Мероприятия но уменьшению поверхности нависающего массива и его упрочнению

Даны рекомендации для случаев, когда прогнозом установлена опасность более чем по одному виду явления.

Конечным результатом должно быть снижение газовой активности или (и) повышение динамической устойчивости призабойной части массива до уровня, исключающего нарушения ее равновесного состояния.

Практическое применение разработанных рекомендаций покачало, что они позволяют выбрать наиболее эффективную технологию предотвращения газодинамической опасности в зависимости от результатов текущего прогноза И условий проведения выработки.

8. РАЗРАБОТКА МЫ ОДА КОНТРОЛЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СПОСОБОВ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИИ

При применении для прошноныбросном обработки массива лю'юго способа предотвращения газодинамических явлении обязательным является требование снижения показа|еля газовой активноеIи призабойной части пласта до значения ниже нуля. Это значит, что, если методом контроля эффективности противовыбросной обработки установлено, что зона приведена в неьыбросо-опасное состояние, то она является неопасной и но суфлярам, и по кратковременным '«газированиям при-отбойке угля. Выполнение способов предупреждения виоапныч обрушений (высыпаний) угля с повышенным газовыделением оценивается соответствием технологии и параметров способа их проектной регламентации.

После внезапного выброса с тяжелыми последствиями в 1990 г. на шахте "Анжерская" был поставлен под сомнение и отменен нормативный метод контроля эффективности применения гидрорыхлення н низконапорного увлажнения дли ирогнвоьыбросной обработки в подготовительных выработках. Была посывдсиа задача по ршраОотке более надежного метода. Исследовання( проведенные при выполнении диссертационной работы (раздел 3), позволили эту задачу выполнить.

Повышение надежности контроля эффективности достигается:

- осуществлением контроля впервые на двух этапах - в остановленном забое мосле гндрообработ ки я в процессе подвигали* а обработанной зоне;

применением дополнительной характеристики напряженно* деформированного состояния призабойной части пласта - активности электромагнитного излучения;

- исключением из числа применяемых при контроле характеристик обработанной чоим количества выбуриваемого в интервалах контрольных шпуров бурового штыба, измерение которого во влагоиасьнценном массиве имеет большую погрешности.

Метод отличается большей оперативностью по отношению к предшествующему, обусловленной исключением операций по измерению выхода бурового штыба и отсутствием необходимости примерно в половине циклов кон-тролг эффективности бурить контрольные шпуры, поскольку однозначно можно оценить эффективность гидрочоработки по параметрам активности ЭМИ.

При выполнении первого змпа с помощью прибора "Волна-2" производятся измерения активности ЭМИ призабойной части пласта параллельно на высокопмплнтудно.м и низкоамплитудном каналах - 30 пар одновременных измерений за интервал времени 10 с. Для каждой пары значений активности ЭМИ определяется показатель газодинам..ческой активности по формуле

-чф

где .V(,.V: - парные значения активности ЭМИ соответственно на первом и втором каналах (количество импульсов за 10 сек); Л'ц, Njф - фоновые значения активности ЭМИ на первом и втором каналах (минимальные значение A't и Д'2 из всех измеренных); к„ - поправочный коэффициент.

Полученные значения показателя а сравниваются с его критическим значением о,г=5. За показатель выбросоопасности обработанной зоны Па принимается число значений показателя а, превышающих его критическое значение.' Если Па< 4, зона считается приведенной в результате гидравлической обработки в невыбросоопасное состояние. Если Па>4, то производится уточнение эффективности гидрообработкн, для чего бурятся контрольные шпуры и измеряются поинтервальные значения начальной скорости газовыделения. Если днюй < 4, обработка считается эффективной, если д11ям ¿ 4 - неэффективной.

При получении результата, свидетельствующего об эффективности гидрообработки, забой подвигается и в процессе проходки осуществляется второй этап контроля эффективности. Второй этап разработан совместно институтами ВостНИИ и ИУ СО РАН при выполнении научно-исследовательской работы под руководством автора диссертации. На этом этапе дежурный оператор ведет постоянный контроль за концентрацией метана в выработке по диаграмме АКМ.

По результатам этих наблюдений, данным о количестве подаваемого в забой воздуха, скорости подвигания забоя н характеристикам пласта рассчитываются общее газовыделение в процессе выемки угля /т, газовыделение из отбитого угля /о» и показатель динамики газовыделения во времени Дп- При получении опасных значений этих показателей считается, что забой вошел в зону неэффективной гидрообработки пласта. Забой останавливается, и выполняются первый этап контроля эффективности и предусмотренные в зависимости от его результатов действия.

Разработанный метод контроля эффективности прошел промышленные испытания на шахтах и покачал высокую надежность и операгивпость.

В результате диссертационных исследований усовершенствованы методы контроля эффективности остальных способов доки.)иной обработки призаоой-ной части массива; в частности, для них рекомендован описанный выше шорой этан контроля. Предложен автоматизированный мегод контроля зз ныбросо-оиасностью при применении невыброссюпасных параметров подвигами* забоя.

ЗАКЛЮЧЕНИИ

В диссертационной работе на основании исследований факторов, определяющих га юдинамическую опасность при ип'ойной часта массива, и чарак-теризуюших зтн факторы параметров разработаны научно обоснованные технические и технологические решения по прогнозу и предотвращению газодинамических явлений в пластовых выработках угольных шахт, позволившие повысить безопасность горных работ и получить значительный экономический эффект.

Основные научные и практические реллыаты работы заключаются в следу юшем:

1. Уючнена классификация происходящие н забоях проводимых по угозьным пластам подготовительных выработок гаюдинамических явлении; внсипны.ч выбросов угля н га »а, внезапных выдавливаний >1ля с повышенным гатовылелением, внезапных обрушений (высыпаний) угля с повышенным гаю-выделением, с\флярон и кратковременных за! ашроианий выработки - по их сравнию.зьиым характеристикам.

2. Усыновлено, что вид газодинамического явления в забое подготовительной выработки определяется долей участия в процессе нарушения разновес ното состояния призибойной части угольного массива основных факторов, определяющих июлинимнчсскую опасность. - горного .мнлемня, давления газа, характеристик пласта и физико-химических свойств угля. Теоретически и экспериментально обоснована возможность использования параметров, характеризующих величину и характер изменения газодинамической реакции массива на бурение опережающих контрольных шпуров и подвиганис забоя. - скорости гаюныделения и выхода бурового штыба из шпуров и концентрации метана и забое для оценки соотношения факторов газодинамической опасности с целью определения вида угрожающе! о явления.

3. 15 резулылте геофизических исследований обоснована целесообразность применения для оперативной оценки опасности зон показателей активности электромагнитного излучения и электрофизических параметров приза-бойноП части пласта. Вход в опасную зону отмечается появлением высокозм-плитудных импульсов (более 20 мкВ)у свидетельствующих об образовании в перемятой пачке квазипараллельных ?а6ою трещин, интенсивностью развития которых на газоносных пластах определяется выбросоопасность забоя.

Установлено, что наибольшее влияние на величину удельного электрическою сопротивления угля оказывает его влажность. При значении влажности углч выше 5 % , достижение которой являс.ся достаточным для предотвращения выбросов условием, величина электросопротивления не превышает 3 кОм'м.

4.Разработан метод текущего прогноза газодинамической опасности при Проведении подготовительных выработок по угольным пластам, применение которого позволяет повысить достоверность определения опасности зон по внезапным выбросам, суфлярам, определять опасность по кратковременным загпзироваииям, прогнозировать лаксимальную концентрацию метана в забое при его подвлгании и осуществлять контроль за структурой пласта инструментальным способом.

5. Установлено, что предварительное увлажнение массива позволяет исключить опасные проявления его реакцпч (загазирования и развязывание газодинамических явлений) при выполнении способов предотвращения газодинамических явлений, основанных на интенсивной разгрузке массива от горного и газового давлений. Получены зависимости для определения параметров предварительного увлажнения.

6. Разработан новый локальный способ предотвращения газодинамических явлений - гидроотжим пласта с предварительным увлажнением, позволяющий сделать безопасным использование эффекта гидроотжима для приведения зоны в неопасное состоя! ме.

7. Разработана технология предупреждения загазиропаний и газодинамических явлений при бурении опережающих скважин, включающая выбор по--рядка бурения скважин, ограничение скорости бурения, использование защитного действия соседних скважин, поэтапное бурение от меньшего диаметра к большему, предварительное увлажнение в месте бурения первой скважиньг, а при необходимости и последующих скважин. В зависимости от интенсивности газодинамической реакции на бурение могут применяться одно или несколько мероприятий.

8. Разработаны новые безопасные низкоинтенсивные локальные способы предотвращения газодинамических явлений: автоконтрольный способ и нчзко-напорная пропитка. Бурение опережающих скважин (шпуров) диаметром 42 мм, применяемое для приведения зоны в неопасное состояние в автоконтрольном способе, рекомендуемом при мощности опасной пачки до 60 см, не вызывает интенсивной реакции массива.

Технология и параметры низконапорной пропитки, осуществляемой через короткие скважины длиной 5,5 или 6,5 м, позволяют выполнить ее за одну или дао специально отаеденные смены, что делает способ более приемлемым, чем осуществляемое через длинные скважины (от 20 до 50 м) низконапорное ч&зажкенис. При применении низконапорной пропитКи достигнуто снижение максимальной концентрации метана при отбойке угля в '-10 раз.

9. Дани рекомендации по применению дегазации угольного массива в зоне проходки как мероприятия по обеспечению безопасности при ингенсив-

ной профилактической обработке массива и как способа предотвращения газо-дииэмических явлений. Для приведения опасных по выбросам Jon в неопасное сосюянне на наиболее проницаемых выбросоопасных пласт необходимо бурение от одной до трех скважин длиной от 25 до 30 м диаметром ог 80 до 100 мм нз каждой ниши.

10. Усовершенствован метод определения невыбросоопасных параметров подвигами я забоя в части расчета области шшяшья выработки на напряженное состояние пласта и измерения давления газа u ¡тете, что шмво.чяет получать более достоверные конечные результаты. Получены заинсимости, определяющие величину области влияния в любой момент конкретного никла подвнгания забоя относительно начала проходки, а не в среднем за сутки. Разработай метод оперативного измерения давления газа в пласте в течение 20-30 мин вместо J.5-2 сут, что делает возможным использование вмесго расчетного давления газа его фактического значения.

П. Исследование характера изменения области влияния выработки во времени, начиная от начала подвнгания забоя, для комбайна избирательного действия и комбайна бурового типа покупало, что степень опасности 1.н"юя по питанным выбросам может быгь предегавлеиа соотношением протяженности области влияния .Y и ее кртическот значении .V,,,. Забой выбросоопасен при X < Л',, и неопасен при Л"> Л',г. Выемка угля комбайном бурового типа менее еыбросоопасна, однако она позволяет увеличить минимальную ьеличииу области влияния лишь на половику глубины чахолкн.

12. 1'езульта1ами анализа с использованием расчетной модели развязывания внезапного выброса угля и газз установлено, что предупреждение иыбро-соа применением нсныбросоопасных параметров подиигання забоя >ффектнано примерно в 50°'о диапазона наиболее характерных для выбросоонаснмх пластов горно-геологических условий. В результате упрощается гс\нолоп!я проходки, достигается экономия затрат средств и времени зд счет исключения локальной прогнвовыбросной обработки массива.

13. i'Jipaóoiaubi рекомендации по'выбору технологии предотвращения газодинамических явлений, исходя из необходимости воздействия на те факторы газодинамической опасности, которыми определяется возможность развязывания угрожающего яплення, и снижения газовой активности или повышения динамической устойчивости до уровня, исключающего про.чазение опасности.

14. Разработаны новые надежные методы контроля эффективности способов предо! вращения газодинамических явлении в подготовительных выработках, в которых осушестатен новый научно и методически обоснованный подход к процессу контроля за протнвовыбросной обработкой массива, заключающийся в оценке се результатов на двух этапах, - после выполнения способа в остановленном забое н непрерывно в процессе подвнгания забоя в обработанной зоне. Впервые для контроля эффективности способов предотвращения внезапных выбросов используются показатели активности ЭМИ прнздбойной части пласта.

15. В результате диссертационных исследований, базирующихся на современных научно-технических достижениях по рассматриваемой проблеме, разработаны методы прогноза и способы ..редотаращения газодинамических явлений и технология их выполнения при проведении подготовительных выработок по угольным пластам, включающая все необходимые мероприятия по своевременному установлении.! газодинамической опасности и исключению ее проявления.

Проведены промышленные испытания методов прогноза и способов предотвращения газодинамических явлений. В настоящее время они внедрены на шахтах АООТ "Севсрокузбассуго.гь" с экономическим эффектом и внедряются и других акционерных объединениях.

Разработки реализованы в 12 отраслевых и бассейновых иорматнвно-методических документах.

Основные положения и научные результаты исследований опубликованы в следующих работах:

1. Астановицкин М.С., Зыков B.C., Крючков В.И. и др. Определение крепости керновых проб угля толчением // Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело. - 1975. - №12.-С. 9-10.

2. Бульбенко B.J1., Зыков B.C. Исследования зависимости электрофизических свойств угля от напряженно-деформированного состояния пласта и свойств угля в призабойных зонах подготовительных выработок // Рудничная геоэлектрика: Межвузовский сборник. - Кемерово, 1977.- С.128-135.

' 3. Бульбенко 8.Л., Зыков B.C., Горохов В.А., Лопаткин В.Г. Использование буримости для определения крепости угля выбросоопасных пластов / Вое-' тНИИ. - Кемерово, 1979.-10 с. - Рук. деп. в ЦНИЭИуголь 27.03.1979 г., №1435.

4. Методика дифференцированного текущего прогноза опасности газодинамических язлений, выбора и контроля способов их предотвращения для условий восточных районов/ В.Н.Пузырев, В.С.Черкасов, В.С.Зыков, В.А.Никифоров. - Кемерово, 1979. -16 с. -(ВостНИИ).

5. Пузырев В.Н., Зыков B.C., Горохов В.А. Контроль эффективности увлажнения выбросоопасных пластов по удельному электросопротивлению угля в массиве// Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело: Рсф.сб. - 1981.-№ 1.-С.7-8.

6. Пузырев В.Н., Черкасов B.C., Зыков B.C. и др. Метод текущего прогноза газодинамических явлений, выбора и контроля эффективности способов их предотвращения. -Кемерово, 1981. - 4с. - (ВостНИИ).

7. Зыков B.C., Горохов В.А. Исследования газодинамической реакции угольного пласта // Безопасность труда & промышленности. - 1982.- №4.- С.47-49.

8. Пузырев В.Н., Зыков B.C. Оценка выбросоопасности очистных забоев// Повышение безопасности ведения горных работ. Сб.науч.трУВостНИИ. -. Кемерово,1983.-С.34-40. . •

9. Зыков B.C. Метод текущего прогноза выбросоонаскости в подготовительных выработках угольных нластов/ВоетНИМ. - Кемерово, 1983. - 14с.- Рук.-дсп. в ВИНИТИ 04.05.1983 г., № 2672.

10. Зыков B.C. Приведение газовыделения к диаметру шпура при прогнозе выбросоопасности// Уголь Украины. - 1983. - М'6. - С.22.

11. Пузырев В.Н., Шадрин A.B., Зыков B.C. Автоматизированный контроль гидроотАнма выбросоопасных пластов по активности акустической эмиссии и концентрации метана в подготовительных выработках //' Горная геофизика: Тез.докл. - Батуми, 1985, - С.7.

12. Пузырев В.П., Шадрин А.В, Зыков B.C., Крючков В.И. Комплексный контроль гидроогжима выбросоонасното пласта сейсмоакустнческим метолом и аппаратурой контроля метана// Повышение безопасности труда в шахтах: Сб.науч.тр./Вост! И1И.- Кемерово, t986.- С.3-10. ,

13. Зыков B.C., Черкасов B.C. О влиянии действующих напряжений н прочностных свойств угольного массива на выход бурового штыба// Уголь. -1988. - №7. - С.44-46.

М. Зыков B.C. К вопросу об оценке вибросоопасностн призабоннмх зон но гаюиыле.тенпю in nur. ров// Предотвращение опасных и вредных явлений н угольных шахтах и на ратроа.х: Сб.науч.тр.' ВосгНИИ - Кемерово, 1980,- С.82-90.

15 Схемы и технолотя прогноза и предотвращения инеиншых выбросов у i. i я к lata при проведении подготовительных нырабогок комбайнами на выбросоопасных мощных и средней мощнест пластах. О Н.Пузырив, B.C.Зыков, Г.Я.Полевшнков и пр. - Кемерово, 1984.-45 с. - (ВосгНМИ).

10. Методические \ катания по состантснию «Комплекса мер по борьбе с eiiejamii.:MH выбросами \ г л я н газа при разработке выбросоопасных и угрожаемых шахтопластов»/ В.С.Зыков, й.С.Резанцев. - Кемерово, WO.- 12 с,-(ВостНИП).

17. Пчзырсы В.11., Черкасов B.C., Зыков B.C. Перспектива применения способов борьбы с внезапными выбросами угля и газа, основанных на бурении скважин'.' Управление газовыделением в угольных шахтах: Сб. науч. тр./ Куз-ПИ.- Кемерово, 1940. - С. 16-22.

IS В С.Зыков. Принципы и критерии выбора оптимального локального способа предотвращения внезапных выбросов при проходке/7 Способы повышения »нлоп-нной пожароопасности в угольных шахтах. Сбна>ч ip./ВостНИИ.- Кемерово, 1990. - C.I71-U8.

Iе'. Зыков B.C., Крючков В.И. Схемы и технология прогноза и предотвращения внезапных выбросов угля к газа при проведении подготовительных вырабоюк комбайнами на выбросоопасных мощных и средней мощности пластах// Информ. листок. Кемеровский ЦНТИ. -1990. - № 90-42. - 4 с.

20. Шадрин A.B., Зыков B.C., Черкасов B.C. Исследования емзи параметров акустической эмиссии и гидроотжима выбросоопасного пласта// Повышение беюпасностн труда при добыче угля: Сб.науч.тр. /ВостНИИ. - Кемерово» 1990. - C.I 10-113.

21. Зыкоа B.C., Крючков В.И.. Дубровский В.И. Предотвращение загази-ровашш при гндроотжиме прнзабойной части пласта// Управление состоянием массива горных пород: Сб. науч. тр./ Ассоциация "К, збассуглетехнология". -Кемерово, ¡990.-С.85-91.

22. Шадрин A.B., Зыков B.C. Акустическая эмиссия выбросоопасных пласюа: Обзорная информация. - М,: ЦНИЭИуголь, 1991. - 43с.

23. Зыков B.C., Мураше» В.И., Белослудцев А.И. Автоконтрольный способ предотвращения внезапны; выбросов угля и газа// Безопасность ведения горных работ в угольных шахтах: Сб.науч.тр./ Воет НИИ.- Кемерово, 1991. -С.132-138.

24. Мурашев В.И., Розанцеь Е.С., Зыков B.C., Умрихин А.Н. Основные технические направления по созданию проходческих комплексов нового поколения для проведения выработок по выб^осоопасным мощным и средней мощности пластам// Научно-технические достижения и передовой опыт в угольной промышленности: Инф. сб. ЦНЮИуголь -1991.- Вып.4,- C.S6.

25. Зыков B.C., Черкасов B.C., Славолюбов В.В. Выбор оптимального способа предотвращения внезапных выбросов в подготовительных забоях: Реф. докл. 24-й Международной научной конференции научно-исследовательских институтов по безопасности работ в горной промышленности. - Донецк, 1991. -С.55.

26. Зыков B.C., Черкасов B.C., Славолюбов В.В. Выбор оптимального способа предотвращения внезапных выбросов в подготовительных забоях: Сб.докл. 24-й Международной научной конференции научно-исследовательских институтов по безопасности работ в горной промышленности. - Донецк, 1991.-Ч 1С.517-526.

27. Методические указания по класскфикацки газодинамических явлений на угольных шахтах/ А.И.Бобров, Л.А.Вайнштейн, М.А.Ильяшов и др.(МакНИИ); И.М.Петухов, В.П.Кузнецов (ВНИМИ); И.В.Сергсев, О.И.Хмара (ИГ'Д.им.А.А.Скочинского); В.И.Мурашев, В.С.Зыков (ВостНИИ); В.Е.Зайденварг, А.М.Обрезаи (Минуглепром СССР); В.Я.Привыко (Госгортехнадзор РСФСР); С.П.Ткачук (Укркомгосгортехнадзор УССР).- Донецк: ЦБНТИ Минуглепрома СССР, 1991. -18 с.

28. Методика выявления выбросоопасной угольной пачки при текущем прогнозе выбросоопасности/ В.С.Зыков, Г.Н.Фейт.- Кемерово, 1992. - 1! с. -(ВостНИИ). .

29. Методика составления "Комплекса мер по борьбе с внезапными выбросами угля и газа при разработке выбросоопасных и угрожаемых шахтопла-стов"/ В.С.Зыков, Е.С.Розанцев. - Кемерово, 1992. - 14 с. - (ВостНИИ).

30. A.C. №1795117. Способ контроля и предотвращения внезапных выбросов угля и газа при проведении выработок по угольным пластам/ B.C. Зыков, В.И. Мурашев, А.И. Белослудцев// Изобретения. - 1993. - № 6. - С25.

31. A.C. №1815329. Способ определения истинного начального давления газа в газоиасыщенном угольном'пласте/ В.С.Зыков, В.В. Славолюбов, ЮЛОсокиа // Изобретения.. 1993. 18.- С.70.

32. A.C. №1837109. Способ предотвращения внезапных выбросов угля и газа/ В.С.Зыков, В.И.Крючков, В.С.Черкасов, ЮЛОсокин // Изобретения. -1993. -№32,- С.36.

33. Руководство по предотвращению загазиропаний выработок при применении локальных противовыбросных мероприятий и проходке/ В.С.Зыков, Л.В.Цехин, В.Л.Рудаков и др. - Кемерово, ВостНИИ. 1993. - 25 с. - (ВостНИИ).

34. Иванов Б.М., Хейфец А.Г., Зыков B.C. Пути совершенствования методов прогнозирования газодинамических явлений в угольных шахтах/7 Горный вестник - 1993. - №1, - С.45-48.

35. Мурашев В.И., Зыков B.C., Лудзиш B.C. Состояние и проблемы борьбы с газодинамическими явлениями на шахтах России'/ Безопасность груда в промышленности. - 1993. - №12. - C.l7-20.

36. Временная методика дифференцирования газодинамической опасности забоев подготовительных выработок на шахтопластах Беловского района Кузбасса / В.С.Зыков, В.С.Черкасов, В.И.Крючков, В.В.Славолюбов.- Кемерово. 1993.- 12с.-(ВостНИИ).

37. Методика контроля эффективности протнвовыбросной гидрообработки при )абоГшыч шн угольных пластов при проколке ¡гл тахтах Перовскою района Ку >Gacu;i/ В.С.Зыков, В.В.Славолюбов, А.Н.Исаев. - Кемерово, 1SI94. - 8 с. -(ВостНИИ).

38. Зыков B.C. Сосюяние проблемы борьбы с внезапным» выбросами >г-ля и газа на шахтах России: Тез. докл. Всероссийской научно-практической конференции. - Кемерово: (КГТУ),1994.-С.59-60.

39. Зыков B.C. Метод прогноза газодинамической опасности в подготовительных выработках: Tel. докл. на Международном симпозиуме по юрким ударам н внезапным выбросам в шахтах. - С.-П., 1994. - С.74-75.

40. A.C. №1070154. Способ оценки выбросоонасносш приыбойноЛ части массива при механизированной выемке угля/ А.В.Антонов, А.Г.Хейфец,

B.С.Зыков и др.!' Изобретения. - 1995. -№2,- С.174.

41. Мурашев В.И., Зыкоа B.C., Рудаков В.А. Геоло1-ические прогнозы, основанные на методе оценки возможности выбросов в угольных пластах по мере углубления работ: Сб. докл. Международного симпозиума - семинара по вопросам управления и контроля за высоким газовыделением и внезапными выбросами угля и газа па угольных шахтах. - Австралия, Воллонгопг, 1995. -СМ 13-114.

42. Harem РФ .№2041356. Устройство для определения крепости угля/ Я.С.Зыков, В.В Слаяолюбов, Н.М.Тихонов.// Изобретения. -1995. - №22. -

C.203.

43. Временная инструкция по применению сотрясательного взрывания на угольных шахтах/В.С.Зыков, П.И.Кушнеров, В.И.Климов и др.(ВостНИИ); В.Е.Александров, К.В.Горлоа (ИГД нм.А.А.Скочинского); В.Д.Чигрин, А.Г.Фрндман, В.Я.Прнвыко (Госгортехнадзор России); Ю.В.Горлов, А.В.Джнгрнн (МВК по взрывному делу при АГН); А.В.Пшеченко

(Минтопэнерго РФ); В.С.Лудзиш (КО Госгортехнадзлра России).-М., Кемерово, 1996,- 48 с. -(ВостНИИ).

44. Зыков B.C., Черкасов B.C., Сяаволюбов В.В. Исследование возможности предупреждения внезапных выбросов при проходке выбором невыбро-соопасных параметров подвигания забоя: Сб. науч. тр./ ВостНИИ.- Кемерово, 1996. - С.64-68.

45. Зыков B.C. Разработка технологии предотвращения газодинамических явлений при приведении подготовительных выработок по угольным пластам: Сб. науч. тр. /ВостНИИ.- К< мерово, 1996. - С.68-74.

46. Зыков B.C., Славолюбов В.В. Разработка метода контроля эффективности противовыбросного гидрорыхлегия и увлажнения призабойной части массива в подготовительных выработках: Сб, науч. тр. /ВостНИИ.- Кемерово, 1996.-С. 75-78. ■

47. Зыков B.C. Разработка метода прогноза опасности газодинамических явлений при проведении подготовительных выработок по угольным пластам: Сб. науч. тр. /ВостНИИ.- Кемерово, 1996.- С. 78-83.

48. Временная методика текущего прогноза, газодинамической опасности при проведении подготовительных выработок по угольным пластам/ В.С.Зыков, В.СЛудзиш, В.С.Черкасов и др. - Кемерово, 1996. - 16 с. - ( ВостНИИ).

49. Методика контроля эффективности противовыбросного гидрорыхления' и увлажнения в подготовительных забоях/ B.C. Зыков, ГЛ.Яолевщиков, В.В. Славолюбов и др. - Кемерсво, 1996. - 15 с. - (ВостНИИ).

50. Временная методика автоматизированного текущего прогноза выбро-соопасности при проведении нисходящих подготовительных выработок на крутых пластах / В.С.Зыков, B.C. Черкасов, ВЛ. Крючков я др. - Кемерово, 1996.-13 с. - (ВостНИИ).

51.11атент РФ X® 2064590. Способ прогноза опасности возникновения газодинамических явлений при проходке подготовительных выработок по вы-бросоопасным пластам/ B.C. Зыков, В.С.Черкасов, В.И.Крючков. // Изобретения. -1996.21.- СЛ86.