Инструкция по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих угольные пласты, склонные к горным ударам РД 05-328-99 стр. 15

исправность и правильное использование оборудования и аппаратуры для прогноза удароопасности и контроля эффективности профилактических мероприятий;

правильность ведения контрольно-учетной документации по регистрации результатов работ, прогнозу и борьбе с горными ударами.

Приложение 8 Методика прогноза удароопасности участков угольных пластов и контроля эффективности профилактических мероприятий

Приложение 8

МЕТОДИКА

ПРОГНОЗА УДАРООПАСНОСТИ УЧАСТКОВ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ

И КОНТРОЛЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОФИЛАКТИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИЙ

1. Прогноз степени удароопасности участков угольных пластов в процессе бурения шпуров

1.1. Для прогноза степени удароопасности участка угольного пласта и контроля эффективности противоударных профилактических мероприятий производят бурение шпуров диаметром 43 мм и определяют выход буровой мелочи с каждого погонного метра шпура. Измеряют объем или массу буровой мелочи, относят каждое измерение к середине интервала и сравнивают с номограммой (см. рис. 7). Объем буровой мелочи с каждого погонного метра прогнозного шпура измеряют с помощью мерного сосуда емкостью 0,5 л, заполнение которого штыбом производят до краев. Массу буровой мелочи с каждого погонного метра прогнозного шпура помещают в мешок и взвешивают безменом.

При появлении сильных сейсмоакустических импульсов, сопровождающихся зажатием бурового инструмента, а также при получении выхода буровой мелочи, превышающего или совпадающего с граничной линией ОПАСНО - НЕОПАСНО, бурение скважин следует прекратить и такой участок отнести к категории ОПАСНО.

Результаты шахтных измерений и их обработки заносят в журнал по форме, приведенной в настоящем Приложении. В журнале помещают сведения о параметрах противоударных мероприятий и эскизы выработок с привязкой точек определения удароопасности.

1.2. Отличительной особенностью антрацитовых пластов является повышенная склонность к интенсивному трещинообразованию в условиях повышенных концентраций напряжений в краевой части массива. Поэтому для установления категории удароопасности участков антрацитовых пластов методом поинтервального измерения штыба при бурении шпуров диаметром 43 мм следует руководствоваться номограммой (см. рис. 8).

2. Прогноз удароопасности геофизическими методами

Прогноз удароопасности участков пласта и оценка эффективности мер борьбы могут осуществляться геофизическими методами, разработанными ВНИМИ или другими организациями-разработчиками, имеющими лицензию Госгортехнадзора России. При внедрении предпочтение отдается методам, не требующим бурения скважин.

2.1. Прогноз удароопасности по сейсмоакустической активности Прогноз выполняют в процессе бурения скважин в краевую часть угольного пласта. Прогноз основан на генерации угольным пластом сейсмоакустических импульсов при внедрении бурового инструмента в предельно напряженную часть пласта. Регистрацию импульсов осуществляют с помощью датчика, установленного на обнажении пласта на расстоянии 3 - 5 м от устья скважины. При бурении скважины для каждого метрового интервала измеряют показатель уровня А_м сейсмоакустических шумов. Значение показателя текущего (i-го) метрового интервала А_мi относят к глубине L_i середины интервала от обнажения. Для каждого интервала, начиная со 2-го метра, оценивают отношение Q = A_мi / A_м1, где А_м1- показатель на первом метре.

Рассчитывают относительную глубину для каждого интервала h = L_i / m в единицах мощности пласта или вынимаемого слоя.

Рассчитывают для каждого интервала отношение К = Q / (2 x ехр(0,312 x h)). Если хотя бы для одного погонного метра скважины К > 1,5, то участок относят к удароопасным. Для оценки параметра А_м применяется аппаратура, предназначенная для регистрации импульсов в диапазоне частот от 0,3 до 10 кГц в течение интервала времени бурения с запоминанием параметров эмиссии. Для применения метода пригодна выпускаемая ВНИМИ шахтная аппаратура "Ангел" с микропроцессором и ее последующие модификации.

2.2. Прогноз удароопасности по регистрации электромагнитной эмиссии

Прогноз выполняют путем дистанционного приема датчиком в пунктах выработки (забое) сигналов от электромагнитных импульсов в диапазоне частот df, генерируемых электрическими разрядами в трещинах при хрупком разрушении и деформировании угля и пород в зоне опорного давления. Сигналы от датчика поступают в регистратор, работающий в автоматическом режиме под управлением микропроцессора. В течение заданного интервала времени Т регистратор выполняет селекцию и анализ сигналов, оценивает и запоминает параметры импульсов. По накопленной выборке параметров импульсов определяется соотношение (В) количества импульсов с высокой и низкой энергией (амплитудой) и количество N импульсов заданного уровня энергии E или амплитуды А.

Полученные параметры выражаются в единицах фонового (безопасного) уровня параметров В₀ и N₀ как Q_b = В / В , Q₀= N_n / N₀. Участок наблюдений относят к удароопасным, если Q_n > Q_nk и Q_b > Q_bk.

Значения N₀ и В₀ определяют на неудароопасных участках выработок по контролируемому пласту. Пороговый уровень значения Q_bk составляет 1,1 - 1,5, а значения Q_nk - 1,5 - 2. Наблюдение в одном пункте заменяет бурение одной прогнозной скважины.

Параметры df, N₀, B₀, Q_nk, Q_bk уточняет ВНИМИ на основе специальных наблюдений, выполняемых совместно со службой прогноза и борьбы с горными ударами шахты. Для применения метода пригодна выпускаемая ВНИМИ шахтная аппаратура "Ангел" с микропроцессором и ее последующие модификации.

2.3. Прогноз удароопасности методом электрозондирования Прогноз выполняют путем наведения в пласте искусственного электромагнитного поля с помощью расположенного в выработке излучателя, подключенного к генератору токов частотой (f), и определения амплитуды поля (А) с помощью приемника на расстоянии R от излучателя. Требуемый диапазон глубин зондирования (обычно от 0,5 до 10 м) обеспечивают выполнением на одном участке серии из 10 - 15 замеров (А) на разных расстояниях R. По результатам зондирования в виде характеристики А = f(R) устанавливают параметры: ширину зоны необратимого изменения свойств угля (пород) Х₀, расстояние до максимума опорного давления Х₁ и коэффициент К_n = S_m / S , где S_n и S_m - электрическое сопротивление пласта в нетронутом массиве и максимуме опорного давления.

Оценку удароопасности выполняют в два этапа. Если X₀ больше или равно n, где n - ширина защитной зоны, то участок относят к неудароопасным. При Х₀< n оценивают удароопасность участка по значениям параметров (К) и (Х₁ / m), где m - мощность пласта или вынимаемого слоя. Для этого находят отношение Q_s = K / (2,4 x ехр(0,2 x (X₁ / m))). Если параметр Q_s > 1,5, то участок относят к опасным по горным ударам. Результаты прогноза относят к положению центра измерительной установки и прилегающему к нему интервалу выработки длиной P = 5 - 10 м.

Оптимальную рабочую частоту f, диапазон размеров установки и методику определения параметров (Х₀, Х₁ , К) уточняет ВНИМИ на основе специальных наблюдений, выполняемых совместно со службой прогноза и борьбы с горными ударами, горных ударов шахты. Для применения метода пригодна выпускаемая ВНИМИ шахтная аппаратура "Ангел", "Флора" с микропроцессором и их последующие модификации.

На этапе внедрения геофизического метода ВНИМИ представляет на рассмотрение комиссии по горным ударам методические указания по применению геофизического метода с параметрами режима наблюдений и критериями прогноза, а также их обоснования по результатам специальных наблюдений на конкретном предприятии. Допускается рассмотрение комиссией методических указаний и критериев, ранее разработанных и обоснованных для аналогичных условий применения. ВНИМИ предоставляет предприятию технические средства и программное обеспечение для реализации метода. При положительном решении комиссии метод может быть введен в эксплуатацию совместным приказом по организации и территориальному органу Госгортехнадзора России.

3. Прогноз степени удароопасности по изменению естественной влажности на буроугольных месторождениях

Прогноз производят в соответствии с номограммой (рис. 8.1).

Отбор проб для определения влажности производят поинтервально через каждые 0,5 - 1 м. С каждого интервала штыб хорошо перемешивают и набирают пробу с крупностью не более 1 мм в металлические бюксы. Последние помещают в герметическую упаковку и в химлаборатории немедленно производят определение влажности по ГОСТ 11014-81, а затем рассчитывают среднеарифметическую влажность W по всей скважине. Далее определяют значение W / W_кр и Х₁ (см. рис. 8.1).

4. Расположение шпуров для прогноза удароопасности участков пластов и контроля эффективности профилактических мероприятий

Для прогноза степени удароопасности расположение шпуров и их количество устанавливают с учетом следующих положений.

Из забоя подготовительной выработки шпуры следует бурить в двух точках, отстоящих друг от друга не ближе 1,5 м.

В боках проводимой подготовительной выработки шпуры бурят в обе стороны. В прямолинейном очистном забое в зависимости от горно-технических условий разработки и особенностей проявления горных ударов удароопасность оценивают в нижней, верхней или средней части очистного забоя.

При этом длина прогнозируемого участка должна составлять не менее 0,5l. На этом участке бурят не менее 3 - 4 шпуров. Перед пуском новой лавы первое контрольное определение удароопасности производится в верхней, средней или нижней, наиболее нагруженной части лавы с учетом геологических нарушений и зон повышенного горного давления, а также в действующих выработках впереди формирующегося очистного забоя на протяжении 0,5l.

В потолкоуступном очистном забое шпуры бурят: в нижней части лавы - в кутках магазинного и первого уступов, в верхней части - в середине верхнего и кутке второго от верха уступов. В средней части лавы шпуры бурят в кутках через один уступ.

Направление шпуров следует выдерживать горизонтальным или с небольшим подъемом.

В ранее пройденных капитальных и подготовительных выработках вне зоны опорного давления лавы шпуры бурят в обе стороны на расстоянии не более 100 м друг от друга, а в выработках, охраняемых целиками угля, - на расстоянии не более 25 м друг от друга. На сопряжениях выработок удароопасность оценивают с каждой стороны по двум шпурам, пробуриваемым на расстоянии 5 и 10 м от сопряжения.

Перед проходкой ниш, камер, водосборников, заходок, располагаемых в пределах пласта угля, а также перед засечкой печей и ортов осуществляют прогноз удароопасности по схеме, представленной на рис. 8.2. В осложненных условиях (см. раздел 9 настоящей Инструкции) ширина защитной зоны должна быть не менее 2n.

В подготовительных выработках впереди действующих очистных забоев прогноз удароопасности осуществляют на ширине зоны опорного давления лавы в обоих боках выработки. С каждой стороны выработки бурят не менее 3 - 4 скважин.

Прогноз удароопасности пласта вблизи мест, где произошли горные удары, выполняют на участках выработок, равных ширине зоны опорного давления.

Контроль эффективности мероприятий обязателен на всех участках приведения выработок в неудароопасное состояние; при этом скважины располагаются в тех же местах, где был произведен прогноз удароопасности, а также на непосредственно примыкающих смежных участках пласта протяженностью 0,2l, где меры не применялись. При нагнетании воды в пласт оценку эффективности производят в средней части интервала между соседними нагнетательными скважинами. В местах разгрузочных скважин прогнозные шпуры следует бурить на середине интервала между двумя смежными скважинами и на расстоянии от плоскости расположения осей этих скважин не менее двух диаметров разгрузочной скважины.

ЖУРНАЛ

прогнозирования удароопасности участков угольного пласта и контроля эффективности мероприятий по показателям, регистрируемым в процессе бурения скважин

Шахта ________________________________________

Выработка, пласт, горизонт __________________________________

[TABLE_NAME]Журнал прогнозирования удароопасности участков угольного пласта и контроля эффективности мероприятий по показателям, регистрируемым в процессе бурения скважин[/TABLE_NAME]

Номер сква- жины	При-  вязка сква- жины	Дата, смена	По- ка- за- те- ли	Мощ-  ность, м	Значение  показателей по глубине  скважины, м					Кате-  гория  ударо- опас-  ности	Подпись ответ-  ствен-  ного  лица	Указания главного инженера <*>
					1	2	3	4	...
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13

--------------------------------

<*> Указания технического руководителя - главного инженера шахты о приведении выработки в неудароопасное состояние, об эффективности мероприятий и сроках последующего прогнозирования.

ЖУРНАЛ

прогнозирования удароопасности участков угольного пласта и контроль эффективности мероприятий по изменению естественной влажности угля