От почти горного искусства к горной науке

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Донецкий национальный технический университет

От почти горного искусства к горной науке

Виктор Игнатьевич Николин, доктор технических наук, профессор,

Сергей Викторович Подкопаев, доктор технических наук, профессор,

Олег Геннадьевич Худолей, кандидат технических наук, доцент

Аннотация

Рассмотрена сущность, описание и технология осуществления нового способа определения безопасной зоны разгрузки выбросоопасных пластов, проанализированы основные результаты гоно-экспериментальной проверки способа. Предложено уточнить параметры дегазации выбросоопасного угольного пласта с учетом развития зоны разгрузки.

Ключевые слова

Добыча угля, выброс угля и газа, гипотеза, анализ, исследования, прогноз, динамика газовыделения, акустический сигнал, дегазация.

выбросоопасный пласт скважина дегазация

На ш.«Распадская» (Кузбасс, РФ) 8 - 9 мая 2010 г произошла редчайшая по человеческому травматизму авария. Полностью разделяем анализ ее причин, опубликованный «Новой версией» за 17 мая 2010 г. Среди названных главная из них - люди, превращенные т.н. начальством в нелюдей.

Совсем кратко сообщим только о тех исследованиях, которые в Донбассе в настоящее время выполняются учеными Института горного дела и геологии (ИГГ) ДонНТУ совместно с МакНИИ и производственниками ШУ «Донбасс» (ш.«Щегловская - Глубокая») при решении проблемы внезапных выбросов угля и газа, направленные именно на исключение влияния человеческого (по существу античеловеческого) фактора на результаты достижений горной науки.

Но прежде категорически возразим против мнения о том, что происшедшим взрывам предшествовал внезапный выброс метана.

Мы неоднократно в течение многих лет доказывали и обращали внимание на то, что в лавах при разработке пластов мощностью более чем примерно 1,6 - 1,8 м во всем мире, в том числе и на шахтах РФ, Украины, внезапные выбросы угля и газа не происходят [1,2,3,4 и др.].

Еще в конце семидесятых годов прошлого века МакНИИ получил авторское свидетельство на способ [5], являющийся почти в течение 30 лет нормативным, включенный в последний стандарт Минуглепрома Украины и названный в нем «Контроль эффективности способов предотвращения внезапных выбросов угля и газа основанный на определении величины зоны разгрузки призабойной части пласта по динамике начальной скорости газовыделения (далее по газодинамике)» [с.39,6].

В 1989 - 1992 гг ДПИ (ДонНТУ) совместно с МакНИИ была разработана и применена на гор.1070 м шахты им.М.И.Калинина ПО Донецкуголь (пласт h10 «Ливенский») «Методика проведения промышленных испытаний способа отнесения лав выбросоопасных и особовыбросоопасных шахтопластов на больших глубинах к условно выбросоопасным». При его разработке до начала проведения промышленных испытаний на шахте зарегистрировано 185 выбросов угля и газа, в том числе во 2-й восточной лаве гор.570 м 19.03.1971 г при выемке угля узкозахватным комбайном 1К-101 с шириной захвата 0,63 м; в нижней нише 4-й восточной лавы силой 400 т при бурении шпура глубиной 3,5 м; при продувке шпура глубиной 1,8 м 04.01.1973 г силой 100 т.

Комиссия констатировала, что допустимая глубина выемки ни в одном случае не была меньше предусмотренной паспортом 0,63 м, что доказывает положительный результат промышленных испытаний, полученный при подвигании 182 м (30 циклов контрольных измерений).

В соответствии со стандартом Минуглепрома Украины [6] применение динамики газовыделения и отмена способов предотвращения выбросов возможно только по согласованию с МакНИИ. Оно было произведено на основании названных положительных результатов промышленных испытаний 19.06.1997 г. За почти четырнадцатилетний период применения при разработке пласта h10 «Ливенский» на шахте им. М.И.Калинина до современной глубины 1250 м не зарегистрировано ни одной ошибки.

Но у названного способа есть один существенный «недостаток»: реальность написания исполнителем результата, не соответствующего измеренному, т.е. опять тот же пресловутый так называемый человеческий фактор. Из - за этого и воспользовавшись тем, что стандарт Минуглепрома Украины содержит наряду с динамикой газовыделения регистрацию и обработку акустических сигналов, мы предложили МакНИИ совместно разработать способ определения безопасной глубины выемки, исключающий влияние человеческого фактора на запись результатов измерений, т.е. передающий полученную информацию о параметрах разгрузки угольного пласта непосредственно на поверхность, диспетчеру.

Смысл объединения двух способов предельно прост. Динамика газовыделения позволяет выделить безопасную зону разгрузки lр , м, которая соответствует глубине снижения начальной скорости газовыделения, gн. Измерения акустической эмиссии (АЭ) при бурении шпуров в этой же зоне позволяет рассчитать энергию АЭ , соответствующую отсутствию опасности.

В соответствии с п.5.3.10 [6] Центральная комиссия по вопросам вентиляции, дегазации и борьбы с газодинамическими явлениями в шахтах угольной промышленности Украины 25.08.2009 г согласилась с проведением промышленных испытаний нового способа, сущность которого изложена в патенте на полезную модель №48286 от 10.03.2010 г. [7], в том числе на ш.Щегловская - Глубокая ШУ «Донбасс».

Шпуры для поинтервального измерения начальной скорости газовыделения (gн, л/мин) и АЭ бурились в нижней нише 3 - й восточной лавы пласта m3 мощностью 1,45 - 1,55 м, длина ниши 5 м. Расстояние от стенок ниши до шпуров №1 и №2 = 0,5 м. длина камеры для измерения gн составляет 0,5 м, для измерения АЭ - 0,25 - 0,30 м. Для регистрации энергии акустических сигналов применяется прибор ЗУА - 98, созданный МакНИИ. В проведении экспериментов принимали участие магистрант Капустин А.А. (ш.«Щегловская - Глубокая» ШУ «Донбасс», сотрудники МакНИИ Бондаренко А.Д и Алексеев Е.В.

К настоящему времени (май 2010 г) промышленные испытания на глубине 1220 м (13 циклов измерений) завершены, результаты измерений сведены в таблицу (табл.1).

Таблица 1

Анализ их результатов вполне позволяет оценить полученное по новому способу совпадение только положительно. Разность по глубине безопасной выемки не превышает 0,14 м.

Но одновременно с этим мы не считаем возможным советовать читателям журнала - специалистам «нетворчески» использовать тот же прием при разработке мощных пластов месторождений РФ ( > 2 м). Очень надеемся на то, что результаты, полученные нами при выполнении названных промышленных испытаний, натолкнут специалистов РФ на новые решения.

Не исключаем, что в дальнейшем при возобновлении работ по добыче угля, когда захочется добыть побольше, шахта вынуждена будет изменить подход дегазации. На рисунке 1 представлены результаты измерений gн полученные 28.10.2009 г, 03.11.2009 г и 09.02.2010 г. Обращаем внимание на то, что даже по данным всего шести шпуров безопасная зона разгрузки из шпуров, расположенных в 0,5 м от массива - целика, почти в 1,2 раза меньше, чем расположенных на расстоянии уже 4,5 м. Вот вам и опасность кутков: это не концентрация напряжений, это предотвращение дегазации.

По данным приведенной таблицы, рисунка и статьи [8] можно рекомендовать бурить те же дегазационные скважины, но только параллельно линии очистного забоя и на участках где измерена максимальная начальная скорость газовыделения, до интервала ее снижения.

Рисунок 1 - Результаты измерений начальной скорости газовыделения, gн, полученные 28.10.2009 г, 03.11.2009 г и 09.02.2010 г.

Расстояние между скважинами по мере подвигания лавы должно быть равно расстоянию от первой скважины до забоя лавы. Они должны быть параллельны, но не ориентироваться в направлении ее подвигания. Описание обоснования параметров дегазационных скважин, конечно важно, если их будут применять, но займет много места, поэтому нам кажется предпочтительней приезд специалиста (специалистов) РФ в г.Донецк для обсуждения возможных решений совместно со специалистами ИГГ (ДонНТУ), МакНИИ, ДонНИИ еще кого - то, но только ограниченного числа представителей.

Список литературы

Николин В.И., Балинченко И.И., Симонов А.А. Борьба с выбросами угля и газа в шахтах. -- М.: Недра. -- 1980. -- 304 с.

Забигайло В.Е., Николин В.И. Влияние катагенеза горных пород и метаморфизма углей на их выбросоопасность. -- Киев: Наукова думка. -- 1990. -- 168 с.

Николин В.И., Подкопаев С.В., Агафонов А.В., Малеев Н.В. Снижение травматизма от проявлений горного давления. - Донецк: Норд - Пресс. - 2005. - 331 с.

Николин В.И., Васильчук М.П. Прогнозирование и устранение выбросоопасности при разработке угольных месторождений. -- Липецк: Роскомпечать, 1977. 496 с.

А.с.588389 СССР МПК Е21F 5/00, Бюллетень изобретений, 1978, №2 // Николин В.И., Меликсетов С.С., Рубинский А.А., Сапронов В.Т., Маевский В.В. Способ определения безопасных зон призабойной части выбросоопасного угольного пласта.

СОУ 10.1.00174088.011 - 2005 Правила ведення гірничих робіт на пластах, схильних до газодинамічних явищ // Стандарт Мінвуглепрому України. - Макіївка: МакНДІ, 2006. - 225 с.

Патент на корисну модель №4828610.03.2010, Україна, МПК Е21F 5/00, «Спосіб визначення безпечної глибини виймання вугілля викидонебезпечного вугільного пласта» // Ніколін В.І., Подкопаєв С.В., Худолєй О.Г. та інш.

Прогонозирование выбросоопасности угольного пласта с учетом фактора времени / В.И.Николин, С.В.Подкопаев, Е.А.Тюрин и д.р. // Уголь Украины. - 2009. - №1 -- 2. С. 46 - 49.

Размещено на Allbest.ru