автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Разработка метода текущего прогноза внезапных выбросов и высыпаний угля в подготовительных выработках

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Внезапные выбросы и высыпания угля на шахтах Кузбасса

1.2. Текущий прогноз газодинамических явлений

2. ГАЗОДИНАМИЧЕСКАЯ РЕАКЦИЯ ПЛАСТА НА БУРЕНИЕ ШПУРОВ В ЗОНАХ, ОПАСНЫХ ПО ВНЕЗАПНЫМ ВЫБРОСАМ, ВЫСЫПАНИЯМ

И НЕОПАСНЫХ ПО ГАЗОДИНАМИЧЕСКИМ ЯВЛЕНИЯМ

2.1. Измерительные приборы и методика исследований

2.2. Исследования в зонах, опасных по внезапным выбросам угля и газа . . ■

2.3. Исследования в зонах, опасных по внезапным высыпаниям угля.

2.4. Исследования в неопасных и защищенных зонах

2.5. Показатели текущего прогноза опасности внезапных выбросов и высыпаний угля

3. ПОВЫШЕНИЕ ДОСТОВЕРНОСТИ ТЕКУЩЕГО ПРОГНОЗА ОПАСНОСТИ ВНЕЗАПНЫХ ВЫБРОСОВ УГЛЯ И ГАЗА

3.1. Теоретическое обоснование структуры уточненного показателя выбросоопасности

3.2. Экспериментальные исследования уточненного показателя выбросоопасности.

3.3. Обнаружение тектонически нарушенного угля вблизи забоя выработки

4. МЕТОД ТЕКУЩЕГО ПРОГНОЗА ЗОН, ОПАСНЫХ ПО ВНЕЗАПНЫМ ВЫБРОСАМ И ВЫСЫПАНИЯМ УГЛЯ

4.1. Общие положения.

4.2. Необходимые приборы, оборудование и принадлежности

4.3. Исходные данные для прогноза опасности

4.4. Прогноз опасности.

4.5. Промышленные испытания и эффективность применения метода прогноза.

Актуальность работы. Вследствие сложности и разнообразия горно-геологических и горнотехнических условий подземной разработки угольных пластов Кузбасс занимает особое положение среди других восточных бассейнов и месторождений страны по потенциальной газодинамической опасности. Одна треть зарегистрированных на действующих шахтах внезапных выбросов угля и газа (164 из 498) произошла в Кузбассе; 15 шахт Кузбасса уже выбросоопасны, 5 шахт угрожаемы по внезапным выбросам (на них зарегистрированы внезапные высыпания угля и прогнозом обнаружены выбросоопасные зоны), 20 шахт еще неопасны, но на них горные работы достигли критических по внезапным выбросам глубин. При этом 75$ выбросов произошло в подготовительных выработках. По сравнению с другими бассейнами в Кузбассе протяженность проходки таких выработок наиболее высокая. На всех этих шахтах применяют текущий прогноз выбросоопаснос-ти, а при обнаружении выбросоопасных зон - способы предотвращения внезапных выбросов угля и газа. Практика показала, что регламентируемый ПБ метод текущего прогноза выбросоопасности, благодаря заложенной в него перестраховке, в ряде случаев вынуждает преждевременно применять указанные способы, что связано с излишними значительными затратами труда и средств.

Внезапные высыпания (обрушения) угля с повышенным газовыделением обычно предшествуют внезапным выбросам угля и газа. На мощных и в особенности крутых пластах Кузбасса высыпания трудно отличить от выбросов. Способы предотвращения этих явлений различны. Прогноз внезапных высыпаний ПБ не регламентируют.

Из этого видна актуальность исследований по повышению достоверности текущего прогноза внезапных выбросов угля и газа и внезапных высыпаний угля с повышенным газовыделением в подготовительных выработках на шахтах 1$узбасса.

Цель работы - разработать метод текущего прогноза газодинамических явлений, позволяющий более достоверно, по сравнению с действующим методом, устанавливать опасность по внезапным выбросам и определять опасность по внезапным высыпаниям забоев подготовительных выработок.

Идея работы заключается в оценке опасного по внезапным выбросам и высыпаниям угля состояния призабойной части пласта по газовыделению, выходу бурового штыба и прочности угля при бурении шпуров.

Методы исследований. Теоретические и экспериментальные методы исследований в условиях фактической и потенциальной опасности внезапных выбросов угля и газа и внезапных высыпаний угля с повышенным газовыделением.

На защиту выносятся:

1. Закономерности газовыделения по длине шпуров и выхода бурового штыба по длине шпуров и во времени в зонах, опасных по внезапным выбросам угля и газа и внезапным высыпаниям угля с повышенным газовыделением.

2. Критерии опасности по внезапным выбросам и высыпаниям угля с учетом газовыделения, выхода бурового штыба и прочности угля при бурении шпуров.

3. Методика оценки прочности угля в массиве при бурении ищу ров.

4. Аналитическая зависимость выхода бурового штыба при бурении шпуров от прочности и напряженного состояния угольного массива.

Достоверность научных положений подтверждается:

- аналитическими исследованиями выявленных закономерностей газовыделения и выхода бурового штыба из шпуров на основе современных научных представлений о свойствах и состоянии призабойной части угольного пласта;

- соответствием предложенных критериев фактической опасности зон пластов по внезапным выбросам и высыпаниям угля;

- удовлетворительной сходимостью определений прочности угля при бурении шпуров с коэффициентом крепости проб угля по М.М.Про-тодьяконову;

- соответствием расчетных и замеренных величин выхода бурового штыба из шпуров при различных значениях коэффициента крепости угля и напряжений в пласте.

Научная новизна работы заключается:

- в установлении специфических качественных и количественных различий начальной скорости газовыделения по длине шпуров и выхода бурового штыба по длине шпуров и во времени в опасных по внезапным выбросам, высыпаниям угля и неопасных зонах угольных пластов;

- в обосновании возможности оценки величины и положения максимальной силы газового давления в при забойной части угольного пласта по эпюре начальной скорости газовыделения по длине шпура;

- в разработке методики оценки прочности угля в массиве при бурении шпуров, по выходу бурового штыба с учетом глубины разработки.

Практическая ценность работы заключается в установлении новых критериев текущего прогноза опасности зон пластов по внезапным выбросам угля и газа и внезапным высыпаниям угля с повышенным газовы-целением, при использовании которых повышается достоверность прогноза выбросоопасности и оперативность прогноза опасности высыпаний ут-щ.

Реализация работы. Установленные критерии текущего прогноза внезапных выбросов угля и газа и внезапных высыпаний угля с повы-юнннм газовццелением использованы при составлении "Методики дифференцированного текущего прогноза газодинамических явлений »выбора : контроля эффективности способов их предотвращения для условий воо-очных районов" и "Дополнения к "Методике промышленных испытаний единого способа текущего прогноза выбросоопасности угольных пластов и контроля надежности способов предотвращения внезапных выбросов угля и газа".

Аггообапия работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всесоюзном семинаре по электрометрии горных массивов (г.Кемерово, 1977 г.), заседании Технического совета производственного объединения "Северокузбасс-' уголь" (г.Кемерово, 1985 г.), на расширенных научных семинарах отдела борьбы с внезапными выбросами угля и газа (г.Кемерово, 1984, 1985 гг.) и заседаниях горной секции Ученого совета ВостНИИ (1978," 1985 гг.).

Публикация. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.

Объем работы.Диссертация состоит из введения, четырех разделов и заключения, изложенных на 164 страницах машинописного текста, оодержит 18 таблиц, 34 рисунка, список использованной литературы и приложение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ