Особенности взрывных работ при проведении выработок по выбросоопасным пластам

При отработке пластов, опасных по внезапным выбросам угля, породы и газа, а также на угрожаемых пластах, где текущим прогнозом получены значения "Опасно", в определенном режиме, направленном на защиту людей от последствий возможных выбросов, применяют сотрясательное взрывание.

Сотрясательное взрывание – способ обеспечения безопасности работ, согласно действующим единым правилам безопасности при взрывных работах. Он применяется при вскрытии опасных по выбросам пластов, при проведении подготовительных и очистных выработок по таким пластам, а также при вскрытии угрожаемых пластов.

Согласно современным представлениям, сотрясательное взрывание – это взрывные работы на пластах, склонных к внезапным выбросам угля, породы и газа, которые выполняются в определенном режиме, направленном на защиту людей от последствий возможных выбросов угля, породы и газа. Сотрясательное взрывание имеет два принципиально разных значения:

- полная отбойка угля и породы в заданном сечении выработки;

- предотвращение выбросов угля и газа.

Выбросы угля и газа, происходящие в результате сотрясательного взрывания, характеризуются следующими признаками:

- отбросом угля от забоя на расстояние, превышающее протяженность возможного размещения угля, отбитого взрывным способом;

- образованием в угольном массиве характерной полости;

- повышенным по сравнению с обычным газовыделением в горную выработку.

Основные признаки выброса:

- разрушение породы за пределами проектного сечения выработки;

- образование в массиве полости, оконтуренной породой, расслоившейся на тонкие чешуеобразные пластинки;

- отброс породы от забоя и дробление значительной части ее до размеров крупнозернистого песка;

- повышенное газовыделение в выработку.

Влияние на интенсивность выбросов оказывает угол падения пласта. Так, при пологом падении максимальная интенсивность не превышала 2000 т, при крутом – достигала 14000 т! Увеличение сечения выработки приводит к увеличению интенсивности выбросов угля и газа. Сотрясательное взрывание условно делят на шесть видов (в данном разделе рассматривается три вида). Разработка нескольких видов сотрясательного взрывания зависит от назначения области и условий эффективного его применения. Каждый из видов имеет вполне определенную область применения, заданный режим взрывания, характеризуется специфическими параметрами ведения взрывных работ.

1. Вскрытие пласта (этот вид взрывания предназначен для отбойки породы и угля в зонах приближения и удаления). Вскрытие пластов сотрясательным взрыванием производится с использованием ВВ IV класса (аммонит Т-19, аммонит ПЖВ-20). В забоях выработок, проводимых по породам с f ≥ 5, допускается использовать до обнажения угольного пласта ВВ III класса (например аммонит АП-5ЖВ), имеющего высокую работоспособность.

Вскрытие или пересечение пласта – это комплекс работ, связанных с приближением к пласту, его пересечением и удалением от пласта. Чаще всего пересечение пластов производится квершлагами, рис.60.

Во всех случаях следует считать:

– при вскрытии пологих, наклонных и крутонаклонных угольных пластов "участком приближения" – участок вскрывающей выработки с 4 до 1 м перед вскрываемым пластом и "участком удаления" – с 1 до 4 м за пластом (все расстояния принимать по нормали к пластам) рис.60;

– при вскрытии крутых угольных пластов "участком приближения" участок вскрывающей выработки с 4 до 2 м перед вскрываемым пластом, а "участок удаления" – с 2 до 4 м за пластом.

При пересечении выбросоопасных пластов необходимо использовать такой паспорт БВР, при котором заряды ВВ располагаются в породной толще и в угольном массиве. Замедления электродетонаторов короткозамедленного действия должны быть расположены таким образом, чтобы вначале разрушилась породная пробка, а затем пласт угля. Выбор параметров паспорта БВР для выработок, проводимых по угольным пластам и породам, опасным по внезапным выбросам, должен обеспечивать полную отбойку угля (породы) по всему сечению выработки, если при сотрясательном взрывании не достигнута требуемая конфигурация забоя, следует провести повторное сотрясательное взрывание по оконтуриванию выработки. В местах геологических нарушений взрывание по углю и породе должно проводиться одновременно.

Рис.60. Схема вскрытия пологого пласта квершлагом :

1 – участок приближения; 2 – участок пересечения; 3 – участок удаления.

При осуществлении сотрясательного взрывания должен вестись "Журнал проведения сотрясательного взрывания по шахте", форма которого утверждается руководителем предприятия. Задачей проведения сотрясательного взрывания в угольных и смешанных забояхподготовительных и очистных выработок является полная отбойка угля или угля и породы в заданном сечении выработки. Решение этой задачи обеспечивается применением ВВ IV класса и правильным выбором паспортов БВР, исключающих дополнительное оформление выработок с применением ручных ударных инструментов и машин.

Практика ведения взрывных работ показывает, что схема взрывания с опережающей отбойкой угляможет быть использована при проведении выработок смешанными забоями на пластах средней мощности. Вторая схема взрывания, предусматривающая одновременную отбойку угля и породы, используется на тонких и весьма тонких пластах. Использование этой схемы сокращает число взрываний и уменьшает вероятность воспламенения МВС и ПВС.

В паспорте БВР для проведения подготовительных выработок (пласты пологого и наклонного падения) устанавливается минимальное число сотрясательных взрываний при максимальном подвигании забоя. При взрывании по углю глубина шпуров составляет 1,8 – 2,9 м, К_ИШ должен быть не менее 0,85; при одновременном взрывании по углю и породе глубина шпуров 1,8 – 2,6 м, а К_ИШ – не менее 0,8.

В угольных и смешанных забоях выработок, проводимых по выбросоопасным угольным пластам, при взрывании зарядов только по углю или по углю и породе одновременно, а также по породе без опережающей выемки угля, при проведении выработок по выбросоопасным породам и при вскрытии таких пород, расстояние до укрытия мастера-взрывника должно быть не менее 600 м от забоя, но не ближе 200 м от места слияния исходящей из взрываемого забоя струи воздуха со свежей струей. При этом люди, не связанные с проведением взрывных работ, должны находиться на свежей струе воздуха на расстоянии не менее 1000 м от взрываемого забоя.

Выработка, в которой проводится сотрясательное взрывание, перед взрывными работами должна быть освобождена на протяжении не менее 100 м от забоя от вагонеток и других предметов, загромождающих ее более чем на на одну треть поперечного сечения. Руководство подготовкой и проведением сотрясательного взрывания в забое (группе забоев) должны осуществлять инженерно-технические работники участка, на котором проводятся взрывные работы.

Забои выработок, проводимые по выбросоопасным породам – область сотрясательного взрывания, назначением которой является отбойка породы в заданном сечении выработки.

Оптимизация параметров взрывных работ, направленная на уменьшение интенсивности и частоты выбросов песчаника и газа, включает проведение выработок с опережающим забоем малого сечения, когда взрывные работы выполняются в обоих забоях за один прием (локализация выбросов достигается тем, что отбитая взрывом порода основного забоя полностью перекрывает сечение опережающего). В соответствие с паспортами БВР глубину шпуров выбирают равной 1,6–1,8 м, число шпуров в опережающем забое в зонах высокой степени опасности не более 12, а в зонах невысокой и средней степени опасности не более 21. Размеры опережающего забоя в зонах высокой степени опасности следующие: ширина 1,6 м, высота 2,0 м, в зонах невысокой и средней степени опасности соответственно 3,2 и 2,0 м. Допустимое замедление не более 135 мс.

При проведении выработок одновременно по выбросоопасному слою

песчаника и слою сланца или по выбросоопасным и невыбросоопасным песчаникам шпуры располагают в местах, показанных на рис.61.

Применение рассмотренных методов не изменяет состояние очага выброса, а лишь уменьшает интенсивность выброса, что является существенным недостатком. В связи с этим разработан ряд способов, которыми предусмотрены предварительные активные механические воздействия на очаг выброса, например, предварительная дегазация очага выброса глубинными взрывами. Этот способ характеризуется следующей последовательностью проводимых операций: 1 – разведочным бурением обнаруживают выбросоопасный очаг; расстояние от забоя до очага не должно быть меньше 5 м, что обеспечивает создание надежной породной пробки; 2 – в зону очага бурят 3–4 глубоких скважины диаметром 100–150 мм, мощные заряды в которых размещают таким образом, чтобы они не выход или за контур очага выброса. Сильное разрушение массива и трещинообразование приводит к дегазации метана, который выходит через скважины в выработку, выброс при этом не происходит; 3 – после полной дегазации возобновляются работы по проведению выработок сотрясательным взрыванием.

Рис.61. Схемы расположения шпуров при одновременном проведении выработок по выбросоопасным и невыбросоопасным песчаникам (или сланцам): 1 – выбросоопасный песчаник; 2 – шпуры; 3 – невыбросоопасный песчаник (или сланец).

К основным способам снижения интенсивности выбросов при сотрясательном взрывании относятся:

- взрывание зарядов в коротких шпурах (осуществляется регулирование глубины шпуров в зависимости от размеров естественной разгруженной зоны угольного пласта впереди забоя выработки – составляет не менее 2 м;

- передовое рыхление вмещающих пород (создается опережающая разгрузка в массив угля за счет взрывания глубоких шпуров по породе вблизи выбросоопасного пласта);

- проведение выработок с опережающим гидровзрыванием (может осуществляться смешанными забоями только при одновременной отбойке угля и

породы. На глубину опережающей части шпура устанавливают полиэтиленовые ампулы, заполненные водой. Оконтуривающие шпуры располагают таким образом, чтобы заряды ВВ выходили за проектный контур выработки не менее чем на 0,2 м, а опережающая забойка – не менее чем на 0,5 м; максимальная глубина шпуров принимается не более 4 м, а опережающая гидрозабойка - половину глубины шпуров. Масса заряда в шпурах с опережающей гидрозабойкой принимается на 0,3 кг больше массы зарядов в шпурах, используемых для отбойки угля);

- проведение подготовительных выработок с опережающей отбойкой боковых пород (используется на крутых пластах, склонных к высыпанию, мощностью до 0,8 м).