7.2.3. Прогноз выбросоопасности пород по эффективной поверхностной энергии (ЭПЭ) осуществляют по данным разведочного бурения с поверхности или из горных выработок. Длина и диаметр скважин не ограничивается.

Определение выбросоопасностн песчаника ведут в следующем порядке:

I этап. Производят отбор проб песчаника :

а) в скважинах, пробуренных вкрест простирания, с каждого метра или с каждого слоя, если мощность его менее I м ;

б) в скважинах, пробуренных по простиранию через . Пробы отбирают в виде части керна длиной не менее . При делении кернов на диски отбирают несколько дисков общей длиной не менее .

II этап. Из каждой отобранной пробы изготавливают не менее трех образцов для определения величины эффективной поверхностной энергии по методике ДонФТИ АН УССР. По стандартной методике определяет также модуль упругости.

III этап. По трем значениям эффективной поверхностной энергии для каждой пробы вычисляет среднюю. Для каждой пары снежных проб определяют фактический перепад поверхностной енергии (по отношению величин ЭПЭ дальнего слоя к ближнему относительно забоя выработки).

Песчаник считают выбросоопасным, если величина фактического перепада п= Г2/Г1, больше рассчитанного по формуле

n кр= ((20 √ Е2Г2)/ γН)1/2, (7.1)

а эффективная поверхностная энергия, полученная экспериментально

Гфакт>Гкр=10-8 n2 γH, кгс/см2 ,

гдеГ1 и Г2 - ЭПЭ ближнего и дальнего слоя соответственно; Е - модуль упругости дальнего слоя, кгс/см2 .

Таблица 7.1

Показатели

Ранги выбросоопасности песчаников

0

0,2

0,3

0,6

0,8

1,0

1

2

3

4

5

6

7

I группа показателей

I подгруппа

Кварц обломочный, %

30,0

(30,0-40,0)/35,0

(40,0-50.0)/

45,0

(50,0-60,0)/ 55,0

(60,0-70,0)/ 65,0

70,0

Кварц регенерированный ,%

2,5

(2,5-5.0)/3.7

(5,0-7,7)/ 6,2

(7.5-10.0)/ 8,8

(10,0-12.5)/ 11,3

12,5

Слюдисто-глинистые минералы, %

45,0

(45,0-35,0)/40,0

(35,0-25,0) 30,0

(25,0-15,0)/

20,0

(15,0-5,0)/

10,0

5,0

Средневзвешенный размер зерен, мм

0,12

(0,12-0.13)/0,12

(0,13-0,16) 0,15

(0,16-0,20)/

0,18

(0,20-0,28)/

0,24

0,28

Протяженность контактов, мм

0,10

(0,1-0,2)/0,15

0,2-0.3 0,25

(0,3-0,4)/ 0,35

(0,4-0,5)/0,45

0,5

II подгруппа

Пористость открытая, %

2,5

(2.5-4.5)/ 3,5

(4,5-6,5)/5,5

(6,5-8,5)/ 7,5

(8.5-10.5)/ 9,5

12

Предел прочности на разрыв, кгс/см2

100

(100-86)/ 93

(86-72)/ 79

(72-56)/ 65

(58-44)/ 51

40

III подгруппа

Степень заполнения пор газом (по массе), %

40

(40-50)/ 45

(50-60)/ 55

(60-70)/ 65

(70-80)/ 75

80

II группа показателей

Глубина, м

500

(500-700)/ 600

(700-900)/ 800

(900-1100)/ 1000

(1100-1300)/ 1200

1200

Примечание. В числителе даны пределы изменения показателей, в знаменателе - средние значения показателей, соответствующие каждому рангу выбросоопасности.

.

7.2.4. Заключение о выбросоопасности пластов песчаника должно содержать: полевое описание керна скважин с выделением генетических типов песчаника и слоев, различающихся по цвету, с описанием распространения и характера изменения их мощности ; таблицы результатов определения показателей выбросоопасности и критерия "В" (величины ЭПЭ} слоев песчаника по их мощности в каждой изученной скважине: колонки, в которых выделены генетические типы песчаника с вынесением критерия "В" (величины ЭПЭ} и данными о делении керна на диски (образовании кольцевых трещин) ; прогнозные разрезы выбросоопасности слоев исследованных пород ; карты гипсометрии и мощности слоев разной степени выбросоопасности ; вывода и рекомендации проектным организациям о наиболее целесообразных местах заложения горных выработок.

7.2.5. В случае, если пласт песчаника по данным разведочного бурения определен как выбросоопасный, степень его выбросоопасности может быть уточнена при проведении горных выработок при этом степень выбросоопасности определяют на основании анализа кернового материала, полученного при бурении скважин диаметром 59...76 мм, или по величине ЭПЭ.

Керновые скважины следует бурить:

а) по оси будущей выработки, если выбросоопасный слой песчаника наводится во всем сечении выработки

б) в выбросоопасном слое песчаника в направлении подвигания выработки, если в сечении выработки находятся выбросоопасный и невыбросоопасный слои песчаника, или по каждому слою, если выбросоопасность слоев неизвестна ;

в) при проведении подготовительных выработок по песчанику керновые скважины необходимо бурить непрерывно с неснижаемым опережением скважин не менее .

Если степень выбросоопасности песчаника не уточняют, проведение выработки осуществляют в режиме сотрясательного взрывания.

Признаки степени выбросоопасности пород следующие:

а) наличие более 30...40 выпукло-вогнутых дисков в I м кернов - зона высокой степени опасности ;

б) наличие в I м кернов не более 20...30 дисков, перемежающихся породными цилиндрами длиной 50...100 мм с характерными кольцевыми трещинами - зона средней степени опасности;

в) выход кернов размером 150...200 мм иболее, опоясанных трещинами и перемежаемых единичными дисками - зона невысокой степени опасности ;

г) отсутствие дисков ( кольцевых трещин) - зона невыбросоопасная,

При прогнозе выбросоопасности из вскрывающей выработки песчаник необходимо перебуривать керновой скважиной за один или несколько приемов на всю мощность пласта.

Заключение о выбросоопасности пород подписывает геолог шахты, начальник службы (группы) прогноза и утверждает главный инженер шахты.

7.2.6. Для проведения акустического прогноза применяют звукоулавливающую аппаратуру типа ЗУА и низкочастотные анализаторы спектров типа С4-48.

Сейсмоприемник помещают в шпур диаметром , который бурят в бок выработки в выбросоопасном слое песчаника на глубину не менее I м, жестко расклинивают и герметизируют. Расстояние сейсмоприемника от забоя выработки должно быть в пределах 16...50 м.

7.2.7. До начала ведения прогноза на пласте песчаника проводят разведочные наблюдения. Для этого по оси будущей выработки в выбросоопасном слое песчаника бурят разовую керновую скважину и проводят оценку выбросоопасности песчаника по делению кернов на диски.

При проведении выработки комбайном а разведанной зоне породного массива определяют среднее значение отношения амплитуд в невыбросоопасной зоне.

7.2.8. Оценку выбросоопасности пород акустическим прогнозом производят по критерию, представляющему собой отношение (Кп) текущих значений амплитуд акустического сигнала, определенных на частотах 2000 и 300 Гц в прогнозируемой зоне (К0 ), к среднему значению отношения амплитуд акустического сигнала на этих же частотах в неопасных зонах ( Кн ).

R

Кn=Кi/Кн=(А2000/А300))/1/n Σ (В2000/В300) (7.2)

I=1

где А2000 и АЗОО - текущие значения амплитуд акустического сигнала, определенные на частотах 2ООО и 300 Гц в прогнозируемой гоне ; В2ООО и ВЗОО - текущие значения амплитуд акустического сигнала, определенные на частотах 2000 и 300 Гц в неопасных зонах ; n - количество осредняемых значений отношений ам-плитуд акустического сигнала в неопасных зонах.

Прогноз "опасно" меняют на "неопасно" при снижении значений критерия прогноза до величины Кп<1 и подвигании забоя выработки на , при этом составляют акт, подписываемый начальником службы (группы) прогноза и производственного участка и утверждаемый главным инженером.

7.3. Оптимизация параметров буровзрывних работ

7.3.1. При расчете зарядов шпуров следует исходить из того, что расход ВВ на разрушение I м3 породы должен составить О,8...1.5 кг непредохранительных ВВ. При применении предохранительных ВВ расход следует увеличивать на 25-30%.

7.3.2. Возможно проведение выработки с опережающий забоем уменьшенного сечения (рис.7,1). Взрывные работы выполняют в обоих забоях за один прием с замедлением от проектного сечения к уменьшенному.

Рис. 7.1. Схема проведения выработки с опережающим забоем:

а - в зонах высокой степени опасности; б - в зонах невысокой в средней степени опасности

Соотношение сечения опережающего забоя проводимой выработки отставание забоя от опережающего должно быть таким, чтобы отбитая при взрывании проектного забоя порода полностью перекрывали сечение опережающего забоя.

В зонах высокой степени выбросоопасности рекомендуется в опережающем забое бурить не более 12 шпуров, располагая отбойные шпуры по эллиптическому контуру. В зонах невысокой и средней степени выбросоопасности бурение отбойных шпуров в передовом забое по эллиптическому контуру необязательно, число их может быть увеличено.

В забое проектного сечения шпуры располагают в один ряд на расстоянии не более от стенок опережающего забоя выработки. Если одного ряда шпуров недостаточно для доведения выработки до проектных размеров, взрывание зарядов шпуров в отстающем забое необходимо произвести в несколько очередей, со-блюдая изложенные выше требования к расположению шпуров.

7.3.3. При проведении выработки одновременно по выбросоопасному пласту песчаника и пласту сланца или выбросоопасному и невыбросоопасному слоям песчаника рекомендуются следующие схемы размещения шпуров;

а) если выбросоопасный слой песчаника находится только в нижней (или только средней) части забоя выработки, бурение врубовых шпуров обязательно в этих слоях песчаника ;

б) если выбросоопасный слой песчаника находится в верхней части забоя выработки и выходит за пределы проектного контура выработки, рекомендуется располагать заряды только в нижней части забоя ; если слой песчаника высокой степени опасности, то расстояние между верхним рядом шпуров и нижней границей выбросо-опасного слоя песчаника должно быть 1,5...2 м; если слой песчаника невысокой степени выбросоопасности это расстояние может быть уменьшено до О.5...1 м;

в) если выбросоопасный слой песчаника находится в верхней части забоя в пределах проектного контура выработки используют рекомендации, изложенные в пункте "б", но в первом случае минимальное расстояние должно быть уменьшено до 1,0...1,5 м, во втором до .

При проведении выработок в выбросоопасных породах следует применять шпуры длиной 1,6...1,8 м.

7.3.4. Оптимизация параметров буровзрывных работ наиболее эффективна при проведении выработок в зонах низкой м средней

степени опасности.

7.4. Возведение заградительных перемычек

в комплексе со специальными параметрами БВР

7.4.1. Способ заключается в том, что на определенном расстоянии от забоя устанавливают заградительную перемычку, а взрывными работами разрушает только часть пород в сечении выработки. При этом взорванная и выносимая выбросом порода не отбрасывается, а заполняет пространство до перемычки, тормозя развитие выброса.

7.4.2. Для возведения заградительной перемычки кольца из канатов подводят под стойку арки в момент ее установки или подвязывают к ней после установки. При сборе опалубки кольца закрепляют на нужной высоте и в таком положении бетонируют.

Перед заряжанием шпуров петли канатов накладывают на кольца и закрепляют шплинтовочным канатом большого диаметра.

К кольцам с одной стороны выработки канаты перемычки могут быть присоединены заранее.

7.4.3. Параметры канатной перемычки следующие: расстояние от забоя до перемычки 3,0...3,5 м; расстояние от почвы выработки до нижнего каната 0,5...0,6 м, а между канатами 0,15... ; расстояние от верхнего каната до кровли выработки 0,6...0,8 м. Диаметр канатов для перемычка 22...25 мм;диаметр канатов для колец 18...20 мм; диаметр шплинтовочного каната . Длина каната перемычки долина быть на больше ширины выработки.

7.4.4. Заградительные перемычки в комплексе со специальными параметрами буровзрывных работ применяют при проведении выработок в зонах высокой степени выбросоопасности. В случае не-обходимости перемычки могут быть установлены в несколько рядов.

7.5. Проведение выработок комбайнами

со специальным исполнительным органом

7.5.1. Предотвращение выбросов при проведении выработок по выбросоопасным породам проходческими комбайнами достигается за счет уменьшения скорости деформации упругого восстановления массива путем регулирования режима разрушения пород и снижения напряжений на контуре выработки приданием ей круглой, а забою - полусферической формы. Разрушение породного массива осуществляют комбайнами со специальным исполнительным органом.

7.5.2. Параметры технологии проведения выработок проходческим комбайном следующие;

а) скорость проведения выработок по выбросоопасным породам определяется по формуле