1. Актуальность. Цели и задачи работы
Проблема газодинамических явлений (ГДЯ) является самой сложной и до конца не решенной проблемой в угольной промышленности.
Газодинамические явления, в особенности внезапные выбросы угля и газа, приводят к гибели людей и большим экономическим затратам. Выброшенным углем засыпаются горные выработки, выводится из строя горное оборудование, выбивается и деформируется крепь, происходит обрушение пород, выработки заполняются метаном. Это приводит к длительным остановкам работ и сопряжено с опасностью взрыва пылегазовой смеси в горных выработках. Ликвидация последствий выбросов угля и газа отрицательно сказывается на технико-экономических показателях работы шахт.
24 мая 1999 года – в результате взрыва погибли 50 человек, травмы получили 40 человек.
19 августа 2001 года – взрыв газо-воздушной смеси в сочетании с угольной пылью унес жизни 55 человек. Были травмированы 34 человека, пропали без вести 10 человек.
31 июля 2002 года – в результате взрыва погибли 20 человек, травмы получили два человека.
В результате трех взрывов в ноябре-декабре 2007 года погибло 106 человек, еще 156 шахтеров было ранено – это крупнейшая авария за всю историю Украины по количеству жертв:
18 ноября 2007 года на горизонте 1078 метров произошел взрыв метано-воздушной смеси. По данным МЧС, в момент аварии под землей находились 456 горняков, в том числе на аварийных участках – 186. В результате взрыва погиб 101 шахтер.
1 декабря 2007 года – в результате второго взрыва пострадало 52 шахтеров, состояние 35-ти человек – средней тяжести, 9-ти – тяжелое.
2 декабря 2007 года – погибло 5 горноспасателей, еще 66 пострадавших были госпитализированы.
С увеличением глубины разработки угроза внезапных выбросов угля и газа существенно повышается. Это касается и пласта l4, который с отметки 400 м начал считаться угрожаемым по внезапным выбросам. Кроме того потребности в угле постоянно возрастают, что способствует увеличению нагрузки на шахту [ 2 ].
В настоящее время шахта АП шахта им. А. Ф. Засядько
разрабатывает четыре выбросоопасных шахтопласта m3, l1, l4 и k8. При разработке этих пластов на шахте произошло 15 внезапных выбросов угля и газа и 120 выбросов при сотрясательном взрывании.
Взрыв бытового газа
... -ных расстояниях. 4. Действие взрыва на человека Продукты взрыва и образовавшая-ся в результате их действия воздушная ударная ... смеси образуют класс объемных взрывов. Взрывы ГПВС могут происходить в: помещениях вследствие утечки газов из бытовых приборов; емкостях их хранения ... ниже. Работоспособность ВВ (фугасность) проявляется в форме выброса грунта из воронок и выемок, образованием полостей в ...
В работе планируется исследовать и обосновать возможность применения в подготовительных выработках пласта l4 нормативного способа предотвращения внезапных выбросов угля и газа – торпедирование угольного массива без предварительного нагнетания воды в пласт [ 1 ].
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
- Выполнен анализ горно-геологических и горнотехнических условий ведения горных работ на шахте и при разработке пласта l4.
- Проведен анализ применения при подготовке выемного участка пласта l4 комплекса мер по предупреждению газодинамических явлений.
- Изучен теоретические и экспериментальные основы разработки торпедирования угольного массива.
- Обоснованы параметры и разработать технологию торпедирования угольного массива в подготовительных и очистых выработках пласта l4.
- Выполнена технико-экономическая оценка предложенного способа торпедирования угольного массива.
2. Горно-геологические и горнотехнические условия ведения горных работ и применяемый при разработке пласта l4 комплекс мер по предупреждению газодинамических явлений
Пласт l4 Коксовый
. Мощность от 0,9 до 1,2 м, строение сложное и простое, уголь марки Ж, малозольный (1,4–26,9), среднесернистый (0,8–2,9), средней крепости, f=1,0–1,5, объемный вес 1,31, сопротивляемость резанию – 210/235 кг/см, угол падения изменяется от 9 до 140, опасен по газу, взрывчатости угольной пыли, суфлярным выделениям метана, не склонен к самовозгоранию, с отметки& – 400 м опасен по внезапным выбросам угля и газа.
Непосредственная кровля пласта сложена аргиллитом и алевролитом.
Непосредственная почва представлена алевролитом, аргиллитом и в двух точках – песчаником.
Пласт l4 разрабатывается под частичной защитой с применением в незащищенных зонах и зонах повышенного горного давления (ПГД) комплекса противовыбросных мероприятий.
При подготовке выемочного участка проведение подготовительных выработок по пласту l4 проходится сотрясательным врыванием или комбайном КСП-32 общим забоем.
Проведение вентиляционного штрека комбайном осуществляется вприсечку с ранее отработанным этажом после определения безопасной зоны разгрузки пласта по динамике начальной скорости газовыделения. В потенциально опасных зонах применяют гидрорыхление с контролем эффективности способа по динамики газовыделения.
Проведение конвейерного штрека и монтажного ходка комбайном осуществляют после гидрорыхления и контроля эффективности гидрорыхления по динамике газовыделения или по параметрам акустического сигнала.
При неэффективности гидрорыхления в опасных зонах проведение выработки осуществляют сотрясательным взрыванием по углю. При этом опережение угольным забоем породного не менее 0,5 м и не более 2,5 м. Оставшуюся часть породы вынимают при помощи проходческого комбайна. Зачистка разрыхленного угля ручная. Выравнивание угольного забоя механическими и ручными инструментами запрещается.
По мнению специалистов шахты, применяемый комплекс противовыбросных мероприятий в подготовительных выработках пласта l4 достаточно сложен и трудоемок в выполнении, а главное из-за частых случаев неэффективности гидрорыхления связан с необходимостью перехода на сотрясательное взрывание.
Выпускной квалификационной работы Оценка эффективности методов ...
... сейсмические профили МОГТ. 1.2 Литолого - стратиграфический разрез Геологический разрез Приобского месторождения сложен мощной толщей (более 3000м) терригенных отложений осадочного чехла ... перфорация, торпедирование, виброобработка. Выбор конкретного метода воздействия осуществляется на основе комплекса исследований, направленных на изучение состояния призабойной зоны пласта, состава ...
3. Теоретические и экспериментальные основы разработки торпедирования угольного массива
Теоретической основой разработки способа торпедирования являлось решение задачи о влияния различных факторов на форму и размеры зоны разрушения пласта при взрыве скважинного заряда в краевой части угольного пласта. При решении задачи угольный пласт рассматривался как упругий однородный изотропный, а функция детонационного давления в скважине – как суперпозиция взрывных импульсов последовательной совокупности элементарных сферических зарядов (рисунок 2).
В основу решения задачи было положено решение уравнения движения упругой среды для сферической полости радиуса R0, равномерно нагруженной давлением Р0 от взрывного импульса точечного заряда.
Схема к постановке задачи: 1 – свободная поверхность пласта; 2 – скважина; 3 – направление инициирования заряда; 4 – элементарный сферический заряд; σx(x), σy(x) и σz(x) – эпюры главных статических напряжений; Lc и η0 соответственно длина скважины и забойки; З – текущая координата элементарного заряда; P0 – давление внутри сферической полости радиуса; R0 – объемный вес вышележащих пород; H – глубина от земной поверхности.
По результатам решения задачи установлено, что свободная поверхность и напряженное состояние пласта определяют форму зоны разрушения близкую конусу, из чего следует, что разрушение пласта в пределах заданного радиуса эффективного влияния Rэф возможно не по всей длине скважины Lc, а только на участке так называемой эффективной длины скважины Lэф.
Оценка влияния различных факторов на размеры зоны разрушения и эффективную длину скважины Lэф достигалось изменением численных значений показателей напряженно-деформированного состояния пласта, работоспособности ВВ, длины скважины и забойки.
Основные результаты аналитического исследования взрыва скважинного заряда в краевой части пласта были использованы для определения основных направлений горноэкспериментальных работ по разработке параметров и технологии торпедирования.
Показано, что в реальных условиях интегральной характеристикой напряженно-деформированного состояния выбросоопасного пласта является величина безопасной зоны разгрузки lб, определяемая по динамике начальной скорости газовыделения.
4. Параметры и технология торпедирования
Все основные параметры торпедирования (длина скважин, расстояние между скважинам, неснижаемое опережение и др.), определяющие надежность и эффективность способа, установлены с использованием экспериментальных данных по изменению напряженно-деформированного и газодинамического состояния пласта при взрыве скважинных зарядов.
Торпедирование осуществляют в скважинах диаметром 55–60 мм. Длина скважин lс принимается в зависимости от установленной по динамике газовыделения величины зоны разгрузки пласта lо (таблица 1).
Величина неснижаемого опережения забоя скважинами lно для первого цикла торпедирования принимается равной 5 м, для последующих циклов с учетом суточного подвигания забоя lсут из выражения:
l но = lсут + 1 ≥ 3 м.
Расстояние между концевыми частями скважин в нишах не должно превышать 2 м, в комбайновой части лав и подготовительных выработках 2,5 м. Скважины, располагаемые в кутках забоя должны выходить за контур выработки не менее чем на 2 м.
Геологическое обоснование вскрытия продуктивных пластов, освоения ...
... из важных факторов при вскрытии продуктивных пластов является продолжительность контакта бурового раствора со стеной скважины, что определяет степень и глубину загрязнения околоскважинной зоны. В связи с этим необходимо ...
Масса скважинного заряда определяют по формуле:
Q = q(lc − lз), кг,
где – масса метра заряда, кг/м; lз – общая длина забойки (не менее 3 м при длине скважины 8,5 м, 4 м при длине скважины 8,5–10 м и 5 м при длине скважины более 10 м).
Схемы расположения скважин для торпедирования и контрольных шпуров для контроля эффективности способа по динамике газовыделения или по параметрам акустического сигнала:
- а) в подготовительном забое ; б) и в) в нижней нише и комбайновой части лавы.
Выводы
Таким образом в ходе данной работы была представлена общая характеристика шахты, а также обобщенная теоретическая информация, необходимая для расчета параметров гидровзрывания в условиях АП шахта им. А. Ф. Засядько
.
Список источников
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/torpedirovanie-skvajin/
- Правила ведения горных работ на пластах склонных к газодинамическим явлениям: Стандарт МинУглепром Украины – К.: 2005.
- Аварии на шахте имени Засядько «Электронный ресурс» — Режим доступа: Аварии на шахте имени Засядько .
- Яйло В. В. Диссертация на тему: Исследования и разработка способов предотвращения выбросов угля и газа, основанных на гидровзрывании/ Яйло В. В. – Д.: 1982.
- Кузнецов Ю. С. Физико-технические проблемы комплексной механизации горно-проходческих работ: К расчету эффективности гидровзрывания/ Кузнецов Ю. С., Дворниченко В. И., Бугаев Л. И., Кузнецова С. В. – М.: В кн., вип. 126., 1975.
- Ханукаев А.Н. Энергия волн напряжений при разрушении пород взрывом. – М.: Госгортехіздат, 1962.
- Ханукаев А. Н. Снижение напряженности горного массива с помощью взрывов/ Ханукаев А. Н., Кусов Н. Ф., Пшеничный В. И. и др. – М.: Наука, 1979.
