Совершенствование технологии дегазационных работ при отработке сильвинитовых пластов в условиях шахтных полей рудников

Размещено на http://www.allbest.ru/

Совершенствование технологии дегазационных работ при отработке сильвинитовых пластов в условиях шахтных полей рудников оао «сильвинит»

Е.А. Нестеров

Известно, что газодинамические явления в калийных рудниках - это одни из наиболее мощных природных феноменов, с которыми приходится сталкиваться при ведении подземных горных работ. Основные факторы газодинамических явлений, такие как внезапность, высокая скорость разлета кусков породы, значительные объемы разрушаемых горных пород, выделение горючих и ядовитых газов, ударная воздушная волна - нередко приводили и приводят к трагическим и катастрофическим последствиям [1].

Газодинамические явления в калийных рудниках ОАО «Сильвинит» стали регистрироваться с января 1984 года. За это время зафиксированного всего 32 газодинамических явления. В пределах шахтного поля рудника СКПРУ-1 - 12, СКПРУ-2 - 11 и СКПРУ-3 - 9. При отработке сильвинитового пласта КрII произошло 3 ГДЯ (9,4%), пласта АБ - 14 (43,7%), пласта В сильвинитового состава - 7 (21,9%) и пласта В карналлитового состава при комбайновой выемке - 8 (25,0%). Всего при отработке сильвинитовых пластов зафиксировано 24 ГДЯ, что составляет 75% от общего числа газодинамических явлений.

На рис.1 представлено распределение количества газодинамических явлений при отработке силь-винитовых пластов по месту их проявления. Как видно из рисунка, наибольшее число ГДЯ произошло из кровли горных выработок - 14 (58,4%), из забоя выработок зафиксировано 6 ГДЯ (25,0%), из почвы - 2 (8,3%) и стенок горных выработок - 2 (8,3%). Особо следует обратить внимание на тот факт, что для предотвращения газодинами-ческих явлений из забоя и стенок горных выработок при отработке сильвинитовых пластов АБ и В, которые составляют 42% от общего числа ГДЯ, защитные мероприятия вообще не применяются. В тоже время, газодинамические явления из забоя и стенок горных выработок представляют серьезную угрозу жизни шахтеров. Газодинамические явления из забоя горных выработок являются ничем иным как отжимами призабойной части пород, которые сопровождаются звуковыми эффектами, разрушением с выносом породы в горную выработку, и имеют интенсивность, не превышающую несколько тонн [2]. газодинамический рудник соляной порода

Детальный анализ случаев отжимов призабойной части пород показал, что все они приурочены к геологическим трещинам. Наибольшее количество природных трещин обнаружено на шахтном поле рудника СКПРУ-3. Так по данным В.В. Аникина главная система трещин, являющаяся субмеридианальной, вскрыта непосредственно горными выработками [3]. К ней приурочена согласная система более мелких трещин. Одновременно выделяются и оперяющие, ортогональные трещины субширотной ориентации. Как показывает практика ведения горных работ, на таких участках при вскрытии каждой геологической трещины отмечаются хлопки, выбросы породной мелочи и собственно отжимы призабойной части пород. Таким образом, при отработке локальных участков шахтных полей, содержащих открытые трещины и системы трещин, необходимо применять мероприятия по предотвращению газодинамических явлений из забоя и стенок горных выработок. В настоящее время основным мероприятием по защите от поражающих факторов отжимов призабойной части пород является оборудование проходческих комбайнов оградительными щитами, которые должны выполнять функцию защиты шахтеров от травмирования мелкими породными фракциями [4, c.243-244]. Однако, практика ведения горных работ на калийных пластах, опасных по ГДЯ, свидетельствует о недостаточной эффективности применения ограждающих щитов. Неоднократно при отжимах призабойной части пород отмечались случаи разрушения ограждающих щитов и выноса разрушенной породы в призабойное пространство горной выработки. Таким образом, проблема газодинамических явлений из забоя и стенок горных выработок при отработке сильвинитовых пластов АБ и В требует самого пристального внимания ученых и горняков-практиков.

Применительно к конкретным условиям разработки сильвинитовых пластов АБ и В в условиях рудников ОАО «Сильвинит» предотвращение газодинамических явлений из забоя горных выработок с помощью дегазационных скважин будет заключатся в пересечении забоем горизонтальной или наклонной скважины плоскости трещины, заполненной газом под давлением, обеспечивающем фильтрацию газа из очага в выработку по стволу скважины. Этот способ предотвращения газодинамических явлений из забоя следует рассматривать как защитное мероприятие, действующее в призабойной зоне горной выработки.

При разработке технологических схем дегазации соляного породного массива впереди забоя горной выработки использовался опыт дегазации пород газоносной и выбросоопасной глинисто-карналлитовой пачки (ГКП) III калийного горизонта в условиях рудника 4 РУ РУП «ПО «Беларуськалий» [5]. В условиях рудника 4 РУ при пересечении (ГКП) на комбайне «Урал-10КС» с обеих сторон были установлены электрогидравлические буры ЭБГП-1 и через смотровые окна оградительного щита осуществлялось бурение двух опережающих дегазационных скважин длиной 8-10 м. Из дегазационных скважин неоднократно отмечались газовыделения различной интенсивности, выбросы штыба и буровой мелочи, однако газодинамические явления не происходили.

Технологическая схема дегазации соляных пород впереди забоя при проходке выработок субмеридианального направления на участках развития систем трещин представлена на рис. 2. На комбайне предлагается установить два электрогидравлических бура, обеспечивающих бурение скважин. Параметры опережающего дегазационного бурения следующие: количество скважин - 2 шт.; длина скважин 10-12 м, неснижаемое опережение забоями скважин забоя выработки - 1 м; угол наклона скважин к вертикали - 50; угол наклона скважин к горизонтали - 3-50. Технологическая схема: сначала производится бурение двух опережающих дегазационных скважин на глубину 10-12 м., затем осуществляется проходка выработки на интервал, обеспечивающий неснижаемое опережение забоями скважин забоя выработки на 1 м. Далее цикл бурения и проходки повторяется.

Технологическая схема дегазации соляных пород впереди забоя при проходке выработок субширотного направления на участках развития систем трещин представлена на рис.3. На комбайне предлагается один электрогидравлический бур, обеспечивающий бурение скважин. Параметры опережающего дегазационного бурения следующие: количество скважин - 1 шт.; длина скважины 10-12 м, неснижаемое опережение забоями скважин забоя выработки - 1 м; угол наклона скважин к вертикали - 50; угол наклона скважин к горизонтали - 3-50. Технологическая схема: сначала производится бурение опережающей дегазационной скважины на глубину 10-12 м., затем осуществляется проходка выработки на интервал, обеспечивающий неснижаемое опережение забоями скважин забоя выработки на 1 м. Далее цикл повторяется.

Рис. 2. Технологическая схема дегазации соляных пород впереди забоя при проходке выработок субмеридианального направления на участках развития систем трещин

Рис. 3. Технологическая схема дегазации соляных пород впереди забоя при проходке выработок субширотного направления на участках развития систем трещин

Применение данных схем дегазационных работ позволит исключить такие газодинамические явления как внезапные отжимы призабойной части пород, сопровождающиеся выносом разрушенной породы в призабойное пространство, газовыделением и ударной воздушной волной, что позволит повысить безопасность ведения горных работ на участках шахтных полей калийных рудников с развитыми системами геологических трещин.

Список литературы

1. Проскуряков Н.М. Внезапные выбросы породы и газа в калийных рудниках. - М.: Недра, 1980. - 264 с.

2. Андрейко С.С. Газодинамические явления в калийных рудниках: Генезис, прогноз и управление / С.С. Андрейко, П.А. Калугин, В.Я. Щерба; под. ред. В.Я. Прушака. - Минск: Выш. шк., 2000. - 335 с.: ил.

3. Аникин В.В. Исследование и прогноз изменчивости механических свойств соляных пород Верхнекамского месторождения: автореф. дис. … канд. техн. наук. 25.00.20: защищена 20.11.08 / Аникин Владимир Васильевич. - Пермь, 2008. - 23 с.

4. Проскуряков Н.М. Газодинамические явления на Солигорских калийных рудниках / Проскуряков Н.М., Фомина В.Д., Рожков В.К. - Минск: Полымя, 1974. - 212 с.

5. Нормативные и методические документы по ведению горных работ на Старобинском месторождении калийных солей. - Солигорск; Минск, 1995. - 213 с.

Размещено на Allbest.ru