Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 5
1. АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ТРАВМАТИЗМА ПРО
КОПЬЕВСКО - Киселевского угольного 'Шсторождения
1.1.Оценка состояния промышленной безопасности 12
1.2.Особенности разработки крутонаклонных и крутых пла
стов 13
1.3.Оценка систем разработки угольных пластов крутого и кру
тонаклонного залегания по опасности работ 16
1.4.Динамика производственного травматизма в шахтах Про-
копъевско — Киселевского района 21
1.5. Определение травмоопасных мест в применяемых системах
разработки 26
1.6.0сновные направления по повышению промышленной безопас
ности при отработке пластов крутого и крутонаклонного залегания
в шахтах Прокопьевска — Киселевского месторождения 30
2. ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПРИМЕНЕНИЯ ОЧИСТНЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ НА ПЛАСТАХ С УГЛОМ ПАДЕНИЯ 25-55 И ВЫШЕ В
УСЛОВИЯХ ПРОКОПЬЕВСКО- КИСЕЛЕВСКОГО УГОЛЬНОГО МЕ
СТОРОЖДЕНИЯ
Область применения различных схем отработки мощных крутых и крутонаклонных пластов 33
Характеристика действуюищ_ц,возможных^тримене-
нию технологий 34
Предложения к применению технологических схем отработки крутопадающих пластов 36
Общие выводы 40
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ГАЗОВОГО РЕЖИМА В
РЕЗУЛЬТАТЕ СЕЙСМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ В УСЛОВИЯХ ШАХТ
ПРОКОПЬЕВСКО - КИСЕЛЕВСКОГО УГОЛЬНОГО МЕСТОРОЖДЕ
НИЯ 41
4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПРОВЕТРИВАНИЯ ПРИ КА-МЕРНЫХСИСТЕМАХ РАЗРАБОТКИ КРУТОПАДАЮЩИХ ПЛАСТОВ
Общие требования для технологических схем 47
Общая характерист ика технологических схем 48
Технологическая схема ПШО — 2 (Подэтажная шпуровая отбойка угля из выемочных штреков и ортов) 55
Технологические схемы проветривания БОШ— 2 {Блоковое обрушение из выемочных штреков и ортов без магазинирования угля) 66
4.5. Технологическая схема проветривания БОП— 1 (Блоковое
обрушение угля из разрезных печей) '*
5. УПРАВЛЕНИЕ АЭРОГАЗОДИНАМИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССА
МИ И ОПАСНОСТЬЮ ЗАГАЗИРОВАНИЯ НА ВЫЕМОЧНЫХ УЧАСТ
КАХ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ
ПРОВЕТРИВАНИЯ 83
6. МЕРОПРИЯТИЯ ПО БЕЗОПАСНОМУ ВЕДЕНИЮ ГОРНЫХ РАБОТ ПРИ КАМЕРНЫХ СИСТЕМАХ ОТРАБОТКИ ПЛАСТОВ В УСЛОВИЯХ ШАХТ ПРОКОПЬЕВСКО - КИСЕЛЕВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ.
Проветривание подземных выработок/.....'.'..'."..' 91
Предотвращение скоплений и взрывов угольной пыли 94
6. 3. Предупреждение эндогенных пожаров 96
6.4. Ведения работ в опасных зонах 99
6.5. Типовые правила поведения работников участках в аварий
ных ситуациях 107
ЗАКЛЮЧЕНИЕ НО
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 112
Введение к работе
r^
"f
Актуальность работы. Прокопьевске -Киселевское угольное месторождение, запасы которого составляют около 31 млрд. тонн, является одним из наиболее крупных месторождений Кузбасса. Отработка запасов угля осуществляется преимущественно буровзрывным способом, применение средств комплексной механизации может производиться только выборочно.
Достаточно сложное строение угольного месторождения, существенная доля ручного труда и многие другие причины влияют на производственный травматизм.
Ежегодно число погибших в этом регионе, отнесенное к 1,0 млн. тонн добычи угля, в 2,5 -4 раза превышает средний показатель по угольной отрасли России. За последние 14 лет на шахтах г. Прокопьевска зарегистрировано 15374 травмы, 226 человек погибло. В результате аварий, связанных со взрывами и вспышками метановоздушной смеси, подземными пожарами, внезапными выбросами угля и газа в очистных, подготовительных забоях, действующих выработках, погибло 44 человека.
Повышенная степень опасности производства горных работ на шахтах крутого падения по сравнению с шахтами, разрабатывающими пласты угля с пологим залеганием, объективно обусловлена рядом факторов, обстоятельств, основными из которых являются:
крутое залегание пластов, их большая мощность, сближенность, наличие множества геологических нарушений, применение систем добычи угля с разрушением горного массива взрывными работами, отсутствие средств механизации, ненадежное проветривание очистных забоев;
опасность травмирования при массовом применении взрывных работ, возможность инициирования вспышек и взрыва метановоздушной смеси;
подземные эндогенные пожары;
внезапные выбросы, горные удары и другие динамические явления. В связи с изложенным, научные исследования, направленные на совершенствование технологических схем проветривания горных выработок, обеспечивающих предупреждение опасных газодинамических явлений и взрывов угольной пыли, снижение газообильности и эндогенной пожароопасности крутопадающих угольных пластов в этом регионе являются актуальными.
Диссертация выполнена в соответствии с тематическими планами и программами научно- исследовательских работ НЦ ВостНИИ, ВНИМИ, КузНИ-УИ, угольных компаний.«Прокопьевскуголь», «Киселевскуголь» и Ростехнад-зора.
Целью работы является разработка эффективных технологических схем проветривания при отработке крутых и крутонаклонных угольных пластов камерными системами Прокопьевско - Киселевского месторождения.
Идея работы заключается в установлении закономерностей протекания аэрогазодинамических процессов в горных выработках и их использование при управлении проветриванием газообильных шахт, разработке безопасных параметров управления аэрогазодинамическими процессами. Задачи исследований:
провести анализ состояния управления газодинамическими процессами при отработке крутопадающих пластов камерными системами в различных горнотехнологических условиях;
изучить закономерности образования газоопасных зон в горных выработках на базе анализа структуры газового баланса при действующих технологических схемах проветривания;
разработать меры по предотвращению в горных выработках скоплений метановоздушной смеси, угольной пыли и ее взрывов, внезапных выбросов угля и газа, возникновений эндогенных пожаров;
разработать эффективные технологические решения по проветриванию очистных и подготовительных выработок, обеспечиваю-
7 щих безопасное управление аэрогазодинамическими процессами при
отработке крутопадающих участков пластов.
Методы исследований:
анализ и обобщение работ по применению существующих способов управления технологическими схемами проветривания;
шахтные эксперименты по исследованию аэрогазодинамических процессов в вентиляционной сети горных выработок при камерных системах разработки;
экспериментально- статистическое обоснование управления аэрогазодинамическими процессами в горных выработках;
методы математической статистики при обработке и анализе экспериментальных данных. Научные положения, выносимые на защиту:
Невыдержанность углов падения крутых и крутонаклонных пластов и их мощность, наличие участков геологических нарушений и зон ослабленного угля обусловливают отработку более 40% запасов угля Прокопьевске - Киселевского месторождения безопасными камерными системами — подэтажная штрековая отбойка (ГТШО), блоковые обрушения породы (БОП), блоковые обрушения из выемочных штреков без магазинирования угля (БОШ).
Реализация прогрессивных технологических решений по проветриванию очистных и подготовительных выработок при камерных системах с учетом интенсивности газовыделения из отбитого угля и коэффициентов турбулентной диффузии и сейсмоактивности месторождения, а также неравномерности газовыделения обеспечивают безопасность при отработке высокогазоносных угольных пластов.
Оптимальное использование подаваемого в горные выработки воздуха для управления опасными скоплениями метановоздушной смеси и обеспечения устойчивости проветривания при камерных системах отработки крутопадающих пластов достигается выбором эффек-
8 тивных по безопасности и экономичности технологических схем проветривания выемочных участков, применением новых технических решений с учетом их горногеологических, горнотехнических и технологических условий эксплуатации. Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:
обоснованностью постановки задач управления аэрогазодинамическими процессами, протекающими в горных выработках при камерных системах разработки угольных пластов;
использованием апробированных методов и приборов контроля, проведения шахтных экспериментальных исследований;
необходимым и достаточным для статистической обработки количеством шахтных исследований, проведенных в 1980 - 2004 гг. в 50 горных выработках 10 шахт Прокопьевске — Киселевского месторождения;
положительными результатами практического применения технологических схем проветривания при камерных системах отработки крутопадающих угольных пластов. Научная новизна работы заключается в следующем:
научно обосновано, что при существующих горногеологических условиях Прокопьевске- Киселевского месторождения разработку крутопадающих пластов целесообразно вести эффективными и безопасными камерными системами, обеспечивающими выемку нарушенных пластов, доработку аварийных участков, а также погашение оставленных целиков, а также создание зон разгрузки при отработке свит пластов;
установлено, что концентрация метана в исходящей струе обратно пропорциональна количеству проходящего по выработке воздуха и прямо пропорциональна магнитуде месторождения;
разработана методика расчета метанообильности очистных
забоев при камерных системах отработки крутопадающих пластов в зависимости от горнотехнических факторов, технологических процессов и сейсмоактивности;
разработаны эффективные технологические схемы проветривания при камерных системах отработки крутопадающих пластов, инструкция по их безопасному применению на шахтах Прокопьевске — Киселевского месторождения, согласованные и утвержденные в установленном законом порядке. Личный вклад автора состоит:
в анализе производственного травматизма и обосновании концепции применения камерных систем отработки крутопадающих пластов Прокопьевске - Киселевского месторождения;
в установлении зависимости газового режима в горных выработках от сейсмоактивности угольного месторождения;
в разработке методики расчета метанообильности очистных забоев и количества воздуха для их проветривания при камерных системах отработки крутопадающих пластов в зависимости от горнотехнических факторов, технологических процессов и сейсмоактивности;
в разработке эффективных технологических схем проветривания при камерных системах отработки крутопадающих пластов и инструкции по их безопасному применению в угольных шахтах Прокопьевске - Киселевского месторождения. Практическая ценность работы. Полученные результаты позволяют:
обосновать эффективные технологические схемы проветривания для обеспечения безопасности отработки крутопадающих пластов камерными системами;
определять метанообильность очистных забоев при различных вариантах камерных систем разработки крутопадающих пластов;
10 определять расчетное количество воздуха для проветривания
горных выработок на основе позабойного метода;
определять зоны неравномерности газовыделения с учетом сейсмоактивности месторождения;
управлять аэрогазодинамическими процессами и формированием газообильности горных выработок в многофакторной системе проветривания угольных шахт. Реализация работы. Полученные результаты и выводы по диссертационной работе использованы при разработке следующих нормативных документов: Указания по рациональной разработке свит сближенных крутых и крутонаклонных пластов Кузбасса —Л.: ВНИМИ, 1985; Технологические схемы разработки пластов на угольных шахтах. Части 1,2 - М.: ИГД им. А. А. Скочин-ского, 1991; Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных выработок на угольных месторождениях. — М.: Недра, 1998; Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. — Макеевка: МакНИИ, 1989; Инструкция по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих пласты, склонные к горным ударам. - Л.: ВНИМИ, 1999; заключения и рекомендации по использованию нормативных документов, составлению проектов в производственных объединениях, шахтах и на курсах горнотехнических ВУЗов РФ.
Апробация работы. Основные положения и отдельные результаты диссертации докладывались и получили одобрение на заседаниях ученых советов НЦ ВостНИИ (г. Кемерово, 1995, 1999, 2000, 2002, 2005 гг.), ВНИМИ (г. Прокопьевск, г. Санкт- Петербург, 1994, 1998,2000, 2004 гг.), МакНИИ (Макеевка, 1989, 1990 гг.), ННЦ- ГП ИГД им. А. А. Скочинского (г. Люберцы, 1991, 2000 гг.), РОСНИИГД (г. Прокопьевск, г. Кемерово, 1983, 1986, 1996, 2000, 2003 гг.), КузНИУИ (г. Прокопьевск, 1994 г.), на НТС Минтопэнерго РФ (г. Москва, 1996 г.), производственных объединениях и угольных компаниях Прокопьев-скуголь, Киселевскуголь (г. Прокопьевск, г. Киселевск, 1995, 1998, 2000, 2002,
2004 гг.), Кузнецком управлении Ростехнадзора (г. Кемерово, 1999, 2002, 2004
ГГ.) . .-._;;_ . .-.-;:
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 8 печатных работ, в т.ч. 5 статей, 1 патент и 2 нормативных документа.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести разделов, заключения, изложенных на 11 страницах машинописного текста, включая 8 рисунков, 7 таблиц, списка использованных источников из 40 наименований.
