автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Разработка метода регионального прогноза выбросопасности угольных пластов Кузбаса

На правах рукописи

РУДАКОВ ВЛАДИМИР АЛЕКСАНДРОВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДА РЕГИОНАЛЬНОГО ПРОГНОЗА ВЫГ.РОСООПАСНОСТИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ КУЗБАССА

Специальность - 05.26.01 «Охрана труда»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово 1998

Работа выполнена в Государственном Восточном научно-исследо-пагельском институте по безопасности работ в горной промышленности (ВостНИИ)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Егоров П.В.

. Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Дырдин В.В.; кандидат технических наук ст.научн.сотр. Лазаревич Т.И.

Ведущее предприятие: АООТ «Северокузбассуголь».

Защита состоится Л-?- 03. 1998 г. в /0° час. на шседанни специализированного совета К 135.02.01 при Государственном Восточном научно-исследовательском институте по безопасности работ в горной промышленности (ВостНИИ) по адресу: 650002, г. Кемерово, Институтская, 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВостНИИ. °

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять в адрес совета.

Аиюреферат разослан 1998 г.

Ученый секретарь ciiciuih.hi шрпншшого совета

Г

^ ХИ УН

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. С увеличением глубины разработки угольных месторождений закономерно возрастает природная газоносность угольных пластов, повышается напряженное состояние уг-левмещающего массива, увеличивается выбросоопасность и газодинамическая активность угольных пластов. Опасность и проявление газодинамической активности угольных пластов в пргаабойной зоне горных выработок в виде внезапных выбросов угля и газа или других газодинамических явлений отрицательно сказываются на технико-экономических показателях работы шахты, приводят к повышению уровня производственного травматизма в его наиболее тяжелых формах, а часто к катастрофическим последствиям для горных выработок и околостволовых наземных сооружений.

Для инженерного решения проблемы внезапных выбросов угля и газа существенное значение имеют разработка метода регионального прогноза выбросоопасности угольных пластов и научно обоснованное определение критической по внезапным выбросам глубины ведения горных работ. Зависимость глубины появления внезапных выбросов от геологических условий формирования самостоятельных структурно-тектонических элементов шахтного поля или месторождения указывает на актуальность исследований по дифференциации критической выбросоопасной глубины разработки угольных пластов по геологоразведочным данным. Результаты таких исследовании позволят на стадии проектирования новых шахт и горизонтов предусмотреть необходимый комплекс противовыбросных мероприятий по безопасной и эффективной отработке угольных пластов ниже критической выбросоопасной глубины и своевременно начать его применение.

Диссертация отражает результаты исследований, выполненных автором в период 1985-1997 гг. в Государственном Восточном научно-исследовательском институте по безопасности работ в горной промышленности в соответствии с планами НИР института по научно-технической программе 0.05.05 "Создать и внедрить методы к средства прогноза, предотвращения внезапных выбросов угля, поро-

ды и газа, горных ударов, взрывов газа и пыли в угольных шахтах", предусмотренной постановлением ГКНТ СССР № 555 от 30.10.85.

Цель диссертационной работы - разработка метода регионального прогноза выбросоопасности самостоятельных структурно-тектонических элементов угольных пластов Кузбасса по материалам геологоразведочных работ.

Идея работы состоит в комплексном использовании установленных закономерностей распределения выбросоопасных зон в пределах шахтопластов и региональных информативных геологических показ'ателей для прогноза критической глубины появления внезапных выбросов угля и газа при разработке угольных пластов.

Задачи исследований:

1. Изучить закономерность распределения газодинамических зон по площади угольных пластов и оценить вероятности их подсече-ния существующей сетью геологоразведочных скважин.

2. Выявить информативные показатели выбросоопасности угольных пластов и установить их влияние на выбросоопасность.

3. Установить взаимосвязь информативных региональных показа гелей выбросоопасности с верхней границей появления внезапных выбросов угля и газа.

4. Разработать и внедрить метод оценки потенциальной выбросоопасности угольных пластов Кузбасса, при этом для шахт с недостаточной сетью газового опробования выявить глубину залегания поверхности метановой зоны (ПМЗ) косвенным методом.

Методы н объекты исследований. При выполнении работы ис-иолыоианы теоретический и эмпирический методы исследований, включающие анализ и научное обобщение опыта решения проблемы щипанных выбросо« угля и газа, интерпретацию результатов прогноза ныбросоонасносги из горных выработок и статистическую обработку результатов геологоразведочных работ.

Объектами исследований служили выбросоопасные учасжи уюльных пластов, выявленные текущим прогнозом при проведении полюшынгельных выработок и прогнозом выбросоопасности в месте вскрыш» пласта, а также газодинамические явления, зарегистрированные в и>рных выработках шахт Кузбасса.

Новые научные положения, защищаемые в диссертации и разработанные лично соискателем:

1. Внезапные выбросы угля и газа распределены зонально, вы-бросоопасные зоны угольных пластов имеют линейно-вытянутые формы различных размеров, и зоны единичных выбросов не подсекаются существующей сетью геологоразведочных скважин.

2. Выбросоопасность угольных пластов Кузбасса определяется региональными геологическими показателями, характеризующими изменчивость природной газоносности угольных пластов и напряженное состояние массива горных пород.

3. Глубина, на которой формируются выбросоопасные условия, определяется степенью метаморфизма угля, мощностью зоны газового выветривания, градиентом метаноносности и скоростью современных движений земной поверхности. Л

4. Региональный метод прогноза выбросоопасности угольных пластов из-за низкой вероятности подсечения выбросоопасиых зон существующей сетью геологоразведочных скважин предполагает оценку только критической по внезапным выбросам глубины.

Научная новизна работы:

установлено, что размеры выбросоопасиых зон определяются региональными геологическими показателями и имеют линейно-вытянутгле, близкие к эллипсу, формы с размерами малой оси от 75 до 250 м и большой оси от 250 до 1250 м;

выявлены региональные показатели выбросоопасности, из которых наиболее информативными являются выход летучих веществ, мощность зоны газового выветривания, градиент метаноносности и скорость современных вертикальных движений земной коры;

установлены уравнения взаимосвязи верхней границы проявления внезапных выбросов с информативными показателями выбросоопасности угольных пластов;

разработан метод оценки потенциальной выбросоопасности угольных пластов, позволяющий определить критическую выброс о-опасную глубину разработки самостоятельного, структурно-тектонического участка угольного пласта.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в работе, базируется на статистической обработке

большого числа геологоразведочных данных, характеризующих вы-бросоопасные и неопасные; зоны, и подтверждается соответствием прогнозных оценок критических глубин появления внезапных выбросов угля и газа фактической газодинамической активности угольных пластов.

Научное значение работы состоит в установлении закономерности распределения внезапных выбросов по площади и глубине залегания угольных пластов в зависимости от совокупности геологических показателей, позволяющей разработать метод регионального прогноза глубины залегания потенциально выбросоопасных зон в каждом месторождении.

Практическая ценность работы заключается в разработке метода оценки потенциальной выбросоопасности угольных пластов с глубиной по геологоразведочным данным, позволяющего на этапах проектирования и ведения горных работ предусмотреть необходимый комплекс противовыбросных мероприятий по созданию условий безопасной и эффективной отработки угольных пластов.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Основные положения диссертационной работы включены в «Методику оценки выбросоопасности угольных пластов с глубиной на разведуемых участках но геологоразведочным данным» (г. Кемерово, 1989 г.), в "Инструкцию по безопасному ведению горных работ на пластах, опасных по инезапным выбросам угля, породы и газа", утвержденную Минуг-лепромом СССР и Госгортехнадзором СССР 18.04.89. и используются с 1990 года в совместных ежегодных приказах Управления Кузнецкого округа Госгортехнадзора РФ и производственных объединений Кузбасса «Об утверждении перечня и по порядка отработки выбросоопасных н угрожас»">1х пластов».

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на VI Всесоюзном совещании "Управление вентиляцией и газодинамическим» явлениями в шахтах" (г. Новосибирск, 1984 г.), на на-учио-практичскКон конференции "Безопасность жизнедеятельности предприятий в угольных регионах" (г. Кемерово, 1994 г.), на Российской ночной конференции, посвященной 50-летию Томской области и 90-.'1сгик) экономическою оортования в Томском политехническом унииерсикте (г. Томск, 1994 г.), на Международном симпозиуме по

горным ударам и внезапным выбросам в шахтах (г. Санкт-Петербург, 1994 г.), на Международном симпозиуме-семинаре по управлению и контролю за высоким газовыделением и внезапными выбросами угля и газа на угольных шахтах (г. Воллонгонг, Австралия, 1995 г.), на Международной конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы охраны окружающей среды» (г. Томск, 1995 г.), на III Между-, народной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» (г. Кемерово, 1997 г.), на научном семинаре «Проблемы освоения Ерунаковского геолого-экономического района Кузбасса» (г. Кемерово, 1997 г.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 16 печатных работ, в том числе одна монография.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов и заключения, содержит 141 страниц машинописного текста, 27 рисунков, 25 таблиц, список использованной литературы из 97 наименований и 3 приложения.

Автор выражает глубокую благодарность и признательность за неизменную творческую поддержку В.Н. Пузыреву, В.И. Мурашеву и О.И. Чернову.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Состояние вопроса, цель и задачи исследований

Во введении обоснованы актуальность, научная и практическая значимость, сформулированы цель работы и её научная новизна, изложены основные выносимые на защиту положения, приведена краткая характеристика работы.

В первой главе приводятся общие сведения о внезапных выбросах угля и газа в шахтах Кузбасса, рассмотрены методы прогноза критической по внезапным выбросам глубины ведения горных работ и результаты изученности природной газоносности угольных пластов.

В основу диссертации положены теоретические представления о причинах и механизме газодинамических явлений, отраженные в работах многих исследователей. Изучению этой сложной проблемы посвящены труды Ф.А. Абрамова, Л.Н. Быкова, В.Е. Забигайло,

Б.М. Иванова, А.И. Кравцова, Г.А. Конькова, Г.Д. Лидина, В.И. Му-рашева, В.И. Николина, А.Э. Петросяна, И.М. Петухова, И.М. Печука, В.Н. Пузырева, A.A. Скочинского, Г.Н. Фейта, В.В. Ходота, С.А. Хри-стиановича, О.И. Чернова и других ученых.

Академик A.A. Скочинский сформулировал теоретические положения проявлений внезапных выбросов угля и газа, ставшие основой существующей в настоящее время теории газодинамических явлений. Внезапные выбросы угля и газа, по A.A. Скочинскому, определяются взаимодействием комплекса факторов: горного давления, заключенного в угле природного газа и физико-механических свойств угля. Наиболее полное развитие этих, положений осуществлено в энергетической теории В.В. Ходота.

Создание надежных методов прогноза выбросоопасности угольных пластов является одним из основных условий безопасной разработки угольных пластов. Решением этой проблемы на стадии геологоразведочных работ занимались Б.М. Иванов, И.М. Жимчича, JI.C. Вольпова, E.H. Фоминых, H.A. Карев, В.Е. Забигайло, Ю.П. Зубарев, А.Е. Ольховиченко, О.И.Чернов и другие исследователи. В результате этих исследований в различных угольных бассейнах были выявлены закономерности распределения внезапных выбросов угля и газа по глубине, которые легли в основу методов регионального прогноза потенциальной выбросоопасности угольных пластов.

Для условий Кузбасса О.И.Чернов установил тенденцию проявления внезапных выбросов угля и газа на меньшей глубине в зонах газовых аномалий, созданных тектоническими нарушениями.

Изучение закономерности распределения газоносности угольных пласгов Кузбасса позволило В.А. Кнуренко при участии автора установить зависимость верхней границы проявления внезапных выбросов угля н газа > г мощности зоны газового выветривзння //„, градиента метаноноености grad х и выхода летучих иеществ V4^ и создать методику, по которой глубина появления внезапных выбросов опреде. 1не*1ся по формуле

Зарегистрированные за последние 1Ü лет на больших глубинах uiiL'iaiiiibic мморосм угля и iuia на ранее нсвыбросоонасных шахтах

Анжерского, Кемеровского, Байдаевского и Томусинского районов Кузбасса указывают на расхождения прогнозных и фактических глубин проявления внезапных выбросов, необходимость корректировки уравнения (1) и учета при прогнозе выбросоопасности напряженного состояния массива горных пород. В качестве показателя напряженного состояния предлагается использовать значения скоростей современных вертикальных движений земной поверхности месторождений Кузбасса.

В заключение главы на основе анализа рассмотренных работ сформулированы цель и задачи исследований.

2. Изучение закономерности распределения • газодинамических зон по площади

Анализ геолого-маркшейдерской документации позволил установить, что газодинамические явления приурочены к определенным зонам и эти зоны распределены крайне неравномерно по площади, имеют различные размеры и залегают в каждом месторождении на различной глубине от поверхности.

Для выявления размеров газодинамических зон угольных пластов были проанализированы планы горных работ, места проявления внезапных выбросов, значения начальной скорости газовыделения и выхода бурового штыба из контрольных шпуров - показателей выбросоопасности угольных пластов, определяемых при проходке подготовительных выработок. Проведенные исследования показателей потенциально выбросоопасных зон позволили установить, что газодинамические зоны на шахтопластах Кузбасса можно разделить на три типа (рис. 1).

Первый тип газодинамическiгх зон характеризуется большими размерами, вытянутой формой и высокой плотностью внезапных, выбросов внутри зоны. В плане зоны первого типа имеют форму эллипса (рис. 1 .а) и достигают по простиранию пласта 1250 м и более, а по падению от 100 до 150 м. Такие зоны отмечены на пластах крутого падения Кемеровском и Владимировском шахты «Северная» Кемеровского месторождения, на пластах II Внутреннем и III Внутреннем шахты «Ноградская» Прокопьевского месторождения.

4611«,

/

. »94 'I

"II.,* 650 м-*

4627

1Щ)м

Сис.!. Типы киодинамнчсских юн на угольных пластах Кузбасса н верояикччь ич 1к>.к'с'1сш1и Р,2 двумя н бо;|ес скважинами: и • ПШ1<1 «Северная'», пласт Кемеровский, Р-0,53; 6 - шама «Нсрсюнснач», иласг XXI, /> 0,55; Л - шама «Анжерскамч, плас т Десятый, /М),07 /.А - нмиросооиаская юна

Г

Шахгы, на которых выделены зоны первого типа, характеризуются сложным тектоническим строением и расположены на участках с интенсивными современными поднятиями земной коры (2-4 мм/год).

Второй тип газодинамических зон характеризуется вытянутой формой и невысокой плотностью выбросов в зоне. В плане зоны этого типа имеют форму эллипса с размерами 500 м по простиранию и до 200 м по падению пласта (рис.1, б). Пример такой зональности отмечается на угольных пластах XXI и XXVII шахт «Первомайская», «Бирюлинская» и «Березовская» Березово-Бирюлинского месторождения, на пластах IV и III Внутренних шахты «Коксовая» Прокопьев-ского месторождения, на пласте Полкаштинском 2 шахты «Капитальная» Шелканского месторождения.

Третий тип газодинамических зон характеризуется овальной формой с наибольшими размерами 250x75 м (рис.1, в). Зоны этого типа приурочены к мелкоамплитудным нарушениям и выявлены на угольных пластах шахт «Анжерская» Анжерского месторождения; «Ягуновская» Кемеровского месторождения; «Чертинская», «Западная» и «Новая» Чертинского месторождения; № 12 и «Тайбинская» Киселевского месторождения; «Красногорская», № 5-6 и «Центральная» Прокопьевского месторождения; им. Орджоникидзе и им. Димитрова Араличевского месторождения; «Юбилейная» и «Абашев-ская» Байдаевского месторождения.

При исследовании закономерности распределения внезапных выбросов выявлено, что размеры выбросоопасных зон, плотность газодинамических явлений и верхняя граница их проявления взаимосвязаны со скоростью современных тектонических движений поверхности месторождения (табл.1).

Таблица I

Характеристика газодинамических зон угольных пластов Кузбасса

Тип зоны Площадь зоны, км2 Начальная глубина выбросов, м Число выбросов в зоне Скорость современных движении, мм/год

1 0,12 150-200 Более 5 2-4

2 0,04 200-300 2-4 1-3

3 0,015 Свыше 300 1-2 Менее 1

Исследования вероятности подсечения выбросоопасиых юн сетью геологоразведочных скважин позволили установить, что существующая сеть скважии позволяет подсечь двумя и более скважинами половину газодинамических зон 1 и 2-го типов и практически не подсекает зоны единичных внезапных выбросов 3-го типа (рис.1).

Теоретический анализ оптимальных геологоразведочных сегей показал, что для подсечения газодинамических зон двумя и более скважинами с вероятностью Рц= 0,8 необходима сеть скважин с размерами 125x60 м (не менее 150 скважин на 1км2).

3. Научные предпосылки метода прогноза критической глубины появления внезапных выбросов угля и газа

Для разработки метода прогноза критической глубины появления инсчанных выбросов угля и газа по результатам геологоразведочных работ необходимо собрать исходную информацию с мест проявления газодинамических явлений, оценить информативность региональных показателей выбросоопасности и установить зависимость минимальной вибросоопасной глубины от совокупности региональных показателей выбросоопасности.

Исходная информация, характеризующая выбросоопаснме и неопасные зоны, была собрана по 128 участкам шахтолластов Анжер-ского, Кемеровского, Ленинскою, Белове кого, Прокопьевско-Киселевского, Ьунгуро-Чумышского, Араличевского, Ьайдаевского, Терспнскою, Осиновского и Томусннского районов Кузбасса. На 55 участках были зарегистрированы газодинамические явления и в результате прогноза в горных выработок установлены выбросоопас-ныезоны. Использование исходной информации из 11 геочогочконо-мическнч районом Кузбасса позволило охватить псе стадии метамор-фыма у;ля, чы указывает на широкий диапазон изменения всех региональных геологических показателей.

На первом лапе установления закономерности распределения ннемпных выбросов \r.in и i а u по i дубине при статистической обра-óoikc млериала из 17 признаков, характеризующих условия залегания \ioiMiorn iii.u'ia, изменчивость его газоносности и напряженно-.лсформирми.оннч' очмоянне, выявлены информативные по критерию

Пирсона пять региональных признаков выбросоопасности, которые определяются при геологоразведочных работах (табл.2).

Таблица 2

Результаты оценки информативности признаков по критерию Пирсона х2и значения коэффициента взаимной сопряженности Чупрова

Признак Значение х2 Довери- Коэффициент

вычис- крити- тельная Чупрова

ленное ческое вероятность, % Т

////дгв</ х/ - изменчи- 83,2 11,34 99 0,61

вость газоносности с глу-

биной

У*'1 - выход летучих ве- 12,22 9,49 95 0,21

ществ

/•"- содержание фюзинита 10,27 9,49 95 0,20

V- скорость современных 19,38 11,34 99 0,29

движении

а- угол падения угольно- 10,86 9,49 95 0,20

го пласта

Величина связи между выявленными признаками и выбросо-описносгью 6и:ш оценена с помощью коэффициента взаимной сопряженности Чупрова, определяемого на основе У по формуле

где /V - число объектов обучающей выборки;

Ли/ - количество интервалов величины признаков Л и В.

Чначени» коэффициентов взаимной сопряженности Чупрова для информа! ивных признакон приведены п [абл.2.

Установление многофакторной зависимости верхней границы проявления внезапных выбросов угля н газа от региональных показателей проведено с помощью алгоритма распознавания образов. Для этого все 128 участков угольных пластов (объекты) в обучающей выборке по наличию или отсутствию газодинамических явлений были разделены на два класса: класс А - выбросооласные зоны и класс В -нсвыбросоопасныс зоны. Если каждому из этих объектов в «-мерном пространстве поставить в соответствие точку, то задача распознавания образов сводится к установлению уравнения поверхности /""(л:,, хг, .*„./, Н,) - 0, разделяющей образы А и В. Геометрическая интерпретация алгоритма распознавания образов в трехмерном пространстве и поверхность, разделяющая образы Л и В, представлена на рис.2.

Из уравнения разделяющей поверхности были определены аналитические зависимости верхней границы проявления внезапных выбросов угля и газа //,=/(х,, х„.1) как функции региональных показателей выбросоопасности, которые имеют вид

( Нь У 11 L, \2 3000

+ + (2)

7500 3000

//,' =-г +---м, (3)

,р (v + 6)2 а+ 30 w

где lftp - критическая глубина появления внезапных выбросов угля и газа по газовому фактору, м;

W"«p - критическая глубина появления внезапных

выбросов угля и газа по фактору напряженного состояния, м;

И) - глубина залегания поверхности метановой зо-I -Л, м;

gratlx - градиент нарастания метанопосности, м3/г с.б.м на 100 м;

V1"1 - выход летучих веществ, %; F - содержание фюзиннта, %; v - скорость современных вертикальных движении земной поверхности, мм/год; а - угол падения пласта, |рад.

Метод оценки критической но внезапным выбросам глубины разработки угольных пластов на разведуемых участках по геологоразведочным данным

Для создания некоторого резерва безопасности критическую глубину появления внезапных выбросов по газовому фактору определяем по формуле

h I2 I í .. о 3000

//., - //, » X. - - - 10 f 10 г -- Г'"-22 М (41

Поверхность метановой зоны для шахт Прокопьевско-Киселевского района имеет сложную конфигурацию, и глубина залегания ПМЗ изменяется по плошали шахтных полей в широком диапазоне. Поэтому Н5 определяют для угольных пластов в пределах самостоятельных структурно-тектонических элементов, для чего используются геолого-газовые разрезы, графики нарастания природной газоносности с глубиной. При редкой сети скважин с газовым опробованием в работе предполагаются аналитические зависимости глубины залегания ПМЗ от показателей тектонического строения данного участка (рис.3), которые имеют вид

Я3=а + ЛЛс + сА" + (/А1,

(5)

где А", А' - глубина погружения шарниров антиклинальной и синклинальной складок исследуемого пласта, м;

А' - расстояние от сместителя нарушения до дневной поверхности по восстанию пласта, м; а, Ь,с,й - коэффициенты уравнения регрессии.

Рис. 3. Изменчивость ПМЗ в зависимости от тектонического строения

Критическая глубина появления внезапных выбросов угля и газа по фактору напряженного состояния горного массива Н"'^ определяемся по формуле (3).

Так как критические глубины по газовому фактору и по напряженному состоянию И^'кр могут различаться между собой, то глубина появления внезапных выбросов угля и газа Икр, с которой необходимо осуществлять прогноз выбросоопасных зон в угольных пластах при проведении подготовительных и очистных выработок, а также прогноз выбросоопасности пластов перед вскрытием горными выработками, определяется по формуле ^

Нф > тах (6)

Разработанный метод оценки выбросоопасности угольных пластов по геологоразведочным данным позволил дать заключение о потенциальной выбросоопасности и оценить критическую глубину появления внезапных выбросов угля и газа при разработке угольных пластов для всех шахт Кузбасса.

При этом во всех угледобывающих районах в пределах каждого шахтного поля критические глубины появления внезапных выбросов установлены для самостоятельных структурно-тектонических элементов. Десятилетний опыт ведения горных работ с этими критическими глубинами на угрожаемых и выбросоопасных пластах показал высокое совпадение результатов регионального прогноза с фактическим проявлением газодинамической активности угольных пластов (табл.3).

Таблица 3

Прогнозная и фактическая глубины проявления выбросоопасности при разработке угольных пластов на шахтах Кузбасса

Максималь- Глубина проявления вы- Дата

Шахта ная глубина бросоопасности, м выдачи

горных прогнозная фактичес- заклю-

работ, м кая чения

«Первомайская» 480 300 330 28.09.90

«Бирюиинская» 460 300 355 28.09.90

«Березовская» 380 300 325 28.09.90

им. Волкова 335 290 325 22.12.94

«Чертинекая» 630 300 320 31.12.91

Окончание табл. 3

Максималь- Глубчна проявления вы- Дата

Шахта ная глубина бросоопасности, м выдачи

горных прогнозная фактичес- заклю-

работ, м кая чения

«Западная» 340 300 340 31.12.91

«Новая» 370 300 320 31.12.91

№12 340 255 340 16.12.87

«Красногорская» 325 240 240 04.01.86

«Юбилейная» 620 370 530 28.12.88

«Абашевская» 600 300 400 28.12.88

«Высокая» 460 300 380 12.04.89

«Капитальная» 640 490 490 12.04.89

«Томская» 320 215 250 26.09.89

«Усинская» 570 450 500 26.09.89

им. Ленина 345 265 310 26.09.89

Разработанный метод позволил для шахт Ленинского и Еруна-ковского геолого-экономических районов опустить критическую глубину до SSO м от дневной поверхности и исключить необоснованное применение прогноза выбросоопасности из забоев горных выработок в течение последних пяти лет и в ближайшем десятилетии.

Результаты прогноза потенциальной выбросоопасности угольных пластов с 1990 г. используются при составлении совместных ежегодных приказов Управления Кузнецкого округа Госгортехнадзо-ра РФ и производственных объединений Кузбасса «Об утверждении перечня и порядка отработки выбросоопасных и угрожаемых пластов».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано новое решение актуальной научной задачи, состоящее в создании метода оценки выбросоопасности угольных пластов Кузбасса по данным геологоразведочных работ, что позволяет устанавливать выбросоопасные глубины разработки угольных пластов и своевременно предусматривать мероприятия по повышению безопасности и эффективности реления горных работ.

Основные научные и практические выводы диссертационной работы заключаются в следующем:

1. На основании анализа мест проявления внезапных выбросов угля и газа по площади угольных пластов, значений начальной скорости газовыделения и выхода бурового штыба из контрольных шпуров установлено, что выбросоопасные зоны имеют линейно-вытянутые формы, близкие к эллипсу, с размерами малой оси от 75 до 250 м и большой оси от 250 до 1250 м.

2. Путем изучения вероятности подсечения выбросоопасных зон существующей сетью геологоразведочных скважин установлено, что потенциально выбросоопасные зоны больших размеров, подсекаются двумя и более скважинами с вероятностью Р = 0,55, а зоны единичных внезапных выбросов практически не подсекаются.

3. В результате оценки информативности признаков установлено, что глубина залегания поверхности метановой зоны, градиент нарастания метаноносности, выход летучих веществ, содержание фюзи-нита, скорость современных вертикальных движений земной поверхности и угол падения угольного пласта являются региональными показателями выбросоопасности угольных пластов Кузбасса.

4. С помощью статистической обработки установлена взаимосвязь выявленных признаков выбросоопасности с верхней глубиной проявления внезапных выбросов угля и газа, что позволило разработать метод оценки критической по внезапным выбросам глубины разработки угольных пластов на разведуемых участках по геологоразведочным данным.

5. Результаты исследований по изучению закономерности изменения глубины залегания поверхности метановой зоны позволили установить верхнюю границу проявления внезапных выбросов угля и газа. Прогнозные глубины были использованы при составлении каталога выбросоопасных глубин угольных пластов действующих н проектируемых шахт Кузбасса и включены в "Инструкцию по безопасному ведению горных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля, породы и газа", утвержденную Минуглепромом СССР и Госгортехнадзором СССР 18.04.89.

6. Опыт веления горных работ на угрожаемых и выбросоопасных шахтопластах показал высокое совпадение результатов прогноза

критической выбросоопасной глубины с фактическим проявлением газодинамической активности угольных пластов.

7. Разработанный метод регионального прогноза выбросоопас-ности позволил для ряда шахт опустить критическую по внезапным выбросам глубину ведения горных работ до 550 м от дневной поверхности и исключить необоснованное применение прогноза выбросо-опасности из горных выработок на 10-15 лет.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Временная методика по прогнозу критической глубины появления внезапных выбросов угля и газа на угольных месторождениях Кузбасса по геологоразведочным данным / П.В. Егоров, В.А. Кну-ренко, В.А. Рудаков и др. - Кемерово: 1982. - 11 с. (ВПО «Кузбасс-уголь»),

.2. Руководство по применению способов предотвращения внезапных выбросов угля и газа с использованием средств и технологии гидрошахт Кузбасса / В.Н. Пузырев, В.А. Рудаков, A.B. Шадрин и др. - Кемерово: ВостНИИ, 1986. - 13 с.

3. Егоров П.В., Кнуренко В.А., Рудаков В.А. Прогноз критической глубины появления внезапных выбросов угля и газа на угольных месторождениях Кузбасса по геологоразведочным данным //Управление газодинамическими явлениями в шахтах. - Новосибирск: ИГД СО РАН, 1986. - С. 141-143.

4. Методика оценки выбросоопасности угольных пластов с глубиной на разведуемых участках по геологоразведочным данным /В.Н. Пузырев, В.А. Рудаков, В.А. Кнуренко и др. - Кемерово, 1989. -10 с. - (ВостНИИ).

5. Пузырев В.Н,, Рудаков В.А., Шадрин A.B. и др. Обеспечение выбрособезопасности на гидрошахтах Кузбасса //Безопасность труда в промышленности. -1991.-№ 12. - С.28-31.

6. Кнуренко В.А., Кнуренко Л.М., Рудаков В.А. Зональность внезапных выбросов угля и газа в шахтах Кузбасса //Управление газовыделением в шахтах: Межвуз. сб. науч.тр. КузПИ, - Кемерово: 1992. - С.71-76.

7. Рудаков В.А., Потапов П.В., Шадрин A.B. Обеспечение контроля выбросоопасности угольных огастов в условиях Кузбасса //Безопасность жизнедеятельности предприятий В угольных регионах: Сб.тез. Всероссийской науч.-практич.конф.- Кемерово: 1994. -С.17-18. (КузГТУ).

8. Рудаков В.А., Игнатов Ю.М. Прогноз опасных по газодинамическим явлениям зон угольных пластов на шахтах Березово-Бирюлинского месторождения // Безопасность жизнедеятельности предприятий в угольных регионах: Сб.тез. Всероссийской науч.-практич. конф.- Кемерово, 1994. - С.25-26. (КузГТУ)

9. Рудаков В.А. Методика оценки выбросоопасности угольных пластов в зависимости от глубины II Теоретическое обоснование, прог нозирование и обеспечение защиты: Реф. докл. Международного симпозиума по горным ударам и внезапным выбросам в шахтах. -С.-Петербург: ВНИМИ, 1994. - C.8I-82.

10. Игнатов Ю.М., Рудаков В.А., Потапов П.В. и др. Применение математических и геофизических методов прогноза газодинамических явлений для повышения безопасности работ на шахтах //Субъекты Российской Федерации в условиях реформ: Материалы Российской научной конференции, посвященной SO-летию Томской области и 90-летию экономического образования в Томском политехническом университете. - Томск, ТПУ, 1994. - С.60.

11. Мурашев В.И., Зыков B.C., Рудаков В.А. Геологические 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 на угольных шахтах. - Австралия, Воллонгонг, 1995. - С.113-114.

12. Мурашев В.И., Зыков B.C., Рудаков В.А. Геологические прогнозы, основанные на методе оценки выбросоопасности угольных пластов по мере углубления горных работ // Вопросы управления и контроля за высоким газовыделением и внезапными выбросами на угольных шахтах: Сб. докл. международного симпозиума - семинара -Воллонгонг: Австралия, 1995.-С.2.

13. Руководство по определению степени (категории) выбросоопасности угольных пласюв и забоев горных выработок с учетом

глубины и технологии ведения горных работ / Г.Н. Фейт, B.C. Зыков,

B.А. Рудаков и др. - Люберцы-Кемерово, 1997. - 13 с. (ИГД им. A.A. Скочинекого - ВостНИИ).

14. Лудзиш B.C., Кулаков Г.И., Рудаков В.А. Проявление внезапных выбросов угля и газа на шахтах Кузбасса // Совершенствование технологических процессов при разработке месторождений полезных ископаемых: Сб. науч.тр./Ассоциаиия «Кузбассуглетехно-логия». - Кемерово, 1997. № 11 - С.37-44.

15. Кнуренко В.А., Рудаков В.А. Опыт применения методики прогноза верхней границы проявления внезапных выбросов угля и газа // Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири: Тез.докл. III Международной науч.-прлктич.конф. - Кемерово: КузГТУ, 1997. -

C. 176-177.

16. Региональный прогноз выбросоопасности угольных пластов Кузбасса/ В.А. Кнуренко, В.А. Рудаков, П.В Егоров и др. - Кемерово: АГН, 1997,- 120 с.