Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время, как и в течение более чем пятидесяти зедыдущих лет, всеми специалистами-исследователями, производственниками зрвоочередная отработка защитных пластов считается наиболее эффективным способом эедотвращения внезапных выбросов угля и газа.
При соблюдении параметров способа после 1958г. (на условно втором временном апе) происходит несколько выбросов. МакИИИ (проф.Бобров И.В. и др.) ^сказывается предположение, что внезапные выбросы угля и газа могут в редких гучаях происходить при междупластьи меньшем нормативного, если в нем находятся иотные крепкие нетрещиноватые обводненные породы». Смысл и содержание этой ітегории пород остается нераскрытым, а газодинамические явления (ГДЯ) при іблюдешш нормативных параметров мощности пород междупластья становятся совсем : единичными.
Крепкие нетрещиноватые обводненные породы к девяностым годам в ірмативньїх документах трансформировались в процентное содержание песчаников, ісмотря на то что в публикациях МакНИИ доказывалось отсутствие их влияния на іфект защиты. Влияние состава пород междупластья, особенно содержания в нем слоев вестняка, на размеры зон защиты изучалось совершенно недостаточно. Общее число :езапньгх выбросов, обрушений (ГДЯ), происшедших при применении способа, ставило к 1995г. около 50. Следовательно, тема работы актуальна.
Работа связана с многолетней производственной деятельностью автора при зработке крутых выбросоопасных пластов, она совпадает с направленностью НИР федры охраны труда ДонГТУ.
Целью работы является изучение влияния содержания известняка в составе пород ждупластья на эффективность устранения выбросоопасности при первоочередной работке крутого пласта.
Идея работы основана на известном положении о том, что реальный осадочный иеносный массив является не монолитным, а слоистым телом, породы каждого из редующихся слоев которого обладают существенно различными деформационными ойствами при их разгрузке.
Высказывается гипотеза, что наличие в междупластьях не мощных слоев прочных счаников, а ограниченной мощности слоев известняков, представлявших собой очень
пластичные в горном массиве породы, может препятствовать как процессу разгру: так и дегазации, без которой устранение выбросоопасности невозможно.
Для достижения цели исследования решаются следующие научные задачи:
установление наличия в составе пород междупластий известняка по дані публикаций и карточек расследования специальными комиссиями газодинамичес явлений, происшедших после первоочередной отработки защитных пластов нормативными параметрами;
изучение влияния находящихся в составе пород междупластья слоев извести на уменьшение давления газов, измеренного в защищаемом выбросоопасг шахтопласте, и зависимости последнего от природной газоносности;
экспериментальное (в лабораторных условиях) исследование особенное-свойств известняков, формирующих экранирующий эффект их слоев;
экспериментальное (в шахтных условиях) изучение процессов, происходап после отработки защитного пласта в осадочном массиве, содержащем слой (сл< известняка, с целью подтверждения для таких случаев критерия эффективности зашить
При их решении используется комплексный метод, включающий анализ опь разработки выбросоопасных крутых пластов nofr защитой и изучение по материал расследований специальными комиссиями особенностей происшедших при эт газодинамических явлений; лабораторные и шахтные эксперименты; обработ результатов измерений методами математической статистики.
Основные научные положения, выносимые на защиту, и их новизна заключаются следующем:
доказано, что наличие в междупластьи слоев известняков да> ограниченной мощности (не менее 0, 3 м), расположенных на определенных расстояние от защитных пластов, может обусловить экранирующий эффект, при котором сл( известняка предотвратит разгрузку и дегазацию выбросоопасных пласто расположенных над - или под защитными;
обоснован для случаев наличия в породах междупластья слоев известняі показатель эффективности защиты К3, являющийся отношением расстояния от елс известняка до защитного пласта к мощности последнего. Его физический смысл отражав сущность процессов, происходящих в массиве при разгрузке, и заключается в том, чі чем ближе известняк к защитному пласту и чем больше мощность защитного пласта, те
з пьше вероятность устранения выбросоопасности. Критериальным значением казателя является величина К3 < 9,0;
экспериментально установлено, что в течение примерно восьми месяцев ^3-282 сут) после извлечения проб известняка из массива не обнаруживается изменение » прочностных и деформационных свойств: микротвердости и скорости прохождения >тразвуковых волн. Но одновременно впервые надежно измерен рост в 2 раза скорости жождения ультразвуковых волн при увеличении частоты их колебаний с 25 до 150 і и уменьшение во времени прочностной и деформационной неоднородности, разившееся в уменьшении коэффициентов вариации в среднем примерно в 2 раза.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций ггверждается совпадением мест, где произошли внезапные выбросы угля и газа из-за ффективности защиты, фактическому наличию в породах междупластий известняков; ктическим отсутствием снижения давления газов в выбросоопасных пластах после аботки защитных пластов, если в междупластьи есть слой известняка. Применением одов математической статистики при обработке результатов экспериментов, ускаюшим относительную погрешность не более 10% при обеспечении надежности ^льтатов более 90%; значительным объемом (около 2 тыс.) и продолжительностью теє года) выполнения экспериментальных измерений.
Научное и практическое значение работы: научное значение работы состоит в том,
впервые доказано отсутствие эффекта разгрузки и дегазации выбросоопасного пласта
не отработки защитного, если в породах междупластья на определенном расстоянии
защитного пласта залегает слой известняка, характеризующийся особыми
этическими свойствами;
практическое значение работы состоит в том, что комиссии, определяющие годно в соответствии с п. 1.2.5 «Инструкции по безопасному ведению горных работ [ластах, опасных по внезапным выбросам угля, породы и газа» перечень и порядок іботки защитных шахтопластов, исключат из их числа те пласты, над или под ірьіми залегают известняки и К3 > 9,0. Таким образом будут предотвращаться аварии, )бные тем, которые имели место прежде «из-за неэффективности защиты», т.е. из-за гания экранирующего эффекта присутствия в породах междупластий слоев стняка.
Реализация работы. Положение об использовании критерия защищенности
принято МакНИИ. Центральная комиссия Минуглепрома Украины по борь( газодинамическими явлениями рассмотрела это положение как обоснованное впервы
В соответствии с совместным приказом Управления Госнадзорохрантруді Донецкой области и шахты им. Гаевого № 483 от 23.12.98г. пласты Тонкий и Толсты гор. 975м, где в междупластьи залегает слой известняка и К3 = 27,5, разрабатываются одиночные.
Результаты работы используются в учебном процессе: при чтении лекщц дисциплине «Проблемы безопасной разработки выбросоопасных пластов».
Апробация работы. Основные положения и отдельные результаты исследов; докладывались и обсуждались на научно-практической конференции «Пути разві горноспасательного дела» (октябрь 1997р., Донецк); на научно-технических сов< производственного объединения Артемуголь и МакНИИ (1998-99г.г.); на заседа Центральной комиссии Минуглепрома Украины по борьбе с газодинамическ явлениями (март 1999г.).
Публикации. Основные положения исследования опубликованы в четырех стат
Объем и структура работы. Диссертация состоит го введения, трех гла заключения. Она содеря&т 102 страницы, в числе которых 88 стр. машинописного тек 14 рисунков, 10 таблиц, список литературы из 67 наименований.
