Введение к работе
Актуальность проблемы определяется современным состоянием вопросов прогнозирования газодинамических явлений при проведении подготовительных выработок на шахтах Карагандинского бассоііпа. Разработка газоносных угольных пластов с увеличенном глубины их залегания осложняется проявлением газодинамических явлении, особое место среди которых занимают внезапные выбросы угля и газа.
За период с 1959 по 1991 гг. в бассейне зарегистрировано III газодинамических явлений, 50 из которых квалифицированы как внезапные выбросы. Все внезапные выбросы произошли в забоях подготовительных выработок, из них 40 - в забоях, проводимых по угольным плаотам, и 10 - при пересечении пластов вскрывающими выработками.
В настоящее время текущий прогноз выбрососпасности на шахтах бассейна осуществляется нормативным методом в соответствии с "Инструкцией по беэопаоному ведению горных работ на пластах, склонных к внезапным выбросам угля и газа" (М.: Ин-т горн, дела пм. А.А.Скочинского, 1989. - 191 с). В основу данного метода положено бурение контрольных шпуров в призабойную часть пласта в остановленном забое и поинтервальноэ определение по длине шпура начальной скорости газовцделеігая я выхода бурового штыба. Существенными недостатками нормативного метода являются нарушение технологического цикла проведения выработки и влияние субъективных факторов па результаты прогноза.
Опыт применения нормативного метода текущего прогноза вы-бросоопасности при проведении подготовительных выработок комбайновым споообом показал необходимость разработки непрерывных и достоверных методов прогноза, позволяидях оценивать внбросоопас-яоа состояние призабойиой частя пласта независимо от выполняемых в забоэ технологических операций.
Цель ряботы - разработка автоматизированного метода прогноза выбросоопасных зон угольных пластов при проведении подготовитоль-
них выработок комбайновим способом в условиях Карагандинского бассейна.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
установить наиболее информативный и физически существенный признак вкбросоопасности призабоіїной зоїш пласта, сбор информации о котором поддается автоматизации современными техническими средствами;
исследовать связь выбранного признака с основными факторами, предопределяющими развязывание внезапного выброса;
на основе результатов исследований разработать критерии прогноза вибросоопасішх зон уголышх пластов в подготовительных выработках;
определить надежность разделения с помощью разработанных критериев зон шахтопластов на неопасные и опасные по внезалним выбросам;
разработать автоматизированный метод прогноза выбросоопао-ностн при проведении подготовительных выработок и провести его промышленную проверку,
создать программное обеспечение для реализации разработанного метода прогноза.
Идол работы заключается в непрерывной оцонкв выбросоопаснос-ти призабойной части пласта по газоносности его прпзабоЯной зоны и динамике гаэовыдолонил в выработку, определяемым с помощью аппаратуры ЛКМ и датчиков скорости воздуха, при проведении подготовительной выработки комбайновым способом.
Методы исследования. Робота выполнена на основе анализа па-тонтпо-лицонзионной и научно-технической литературы в области тоории и прогноза внезапных выбросов, опыта разработки выбросо-опасных пластов, а тшег.о на основе теоретических, аналитических и экспериментальных исследований свойств и состояния угольных пластов, обработки экспериментальных данных методами теории вероятности и математической статистики, технико-экономического анализа.
Научнно положения, зачищаемые диссертантом;
экспериментально подтверждено, что газовыделоние в выработку характеризует изменение огейств и состояния прпэабоПно'1 части угольного пласта при подвиганий забоя выработки;
выбросоопасность пласта может быть оценена по газоносности его призабойной зоїш при воздействии механизмов па угольный массив;
впервые установлена возможность прогноза выброеоопасностп призабойной части пласта по динамике газоввделетш в выработку после остановки комбайна.
Достоверность научных положений и выводов, сформулированных в работе, подтверждается:
соответствием научных положений диссертации современным представлениям о природе и механизме внезапных выбросов угля и газа;
применением общепризнанных методов аналитических и экспериментальных исследований;
соответствием результатов теоретических и экспериментальных исследований свойств и состояния угольных пластов при проведении на пяти шахтах девяти подготовительных выработок общей протяженностью 1218 м;
положительными результатами промышленных и сравнительных испытаний автоматизированного метода прогноза выброеоопасностп при проведении подготовительных выработок.
Научная новизна работы заключается в следующем:
установлены эмпирические зависимости газозыделения з приза-бойис-9 пространство выработки от сближения боковых пород и прочностных характеристик пласта при различных технологических процессах:
исследован характер динамики газовыделеиия в выработку поело остановки комбайна в неопасных и опасных по внезапным выбросам зонах, на оснозе которого разработан критерий прогноза выброеоопасностп;
разработан критерий прогноза выброеоопасностп, основанный на сравнении газоносности призабойной зоны во время работы комбайна с безопасным по выбросам пределом газоносности;
разработан критерий оценки эффективности противовыбросных мероприятий, основанный на сравнении газоносности призабойной зоны с учетом величины ее снижения после выполнения мероприятий с безопасным пределом газоносности;
Практическая ценность работы заключается в следующем:
впервые разработан автоматизированный метод прогноза выбросо-опаспнх зон в подготовительных забоях шахт Карагандинского бассейна, применение которого повышает безопасность и эффективность горных работ;
разработаны алгоритм и программное обеспечение для реализации прогноза выброеоопасностп с использованием аппаратуры АКМ.
Реализация работы. Разработанный метод прогноза выбросоопас-ности использован при составлении "Руководства по применению автоматизированного метода прогноза вибросоопасных зон угольных пластов н контроля эффективности противовыбросных мероприятий в подготовительных выработках шахт Карагандинского бассейна", согласованного с Комитетом Госгортвхнадзора Республики Казахстан и утверхдонного Министерством энергетики и топливных ресурсов Республики Казахстан.
Апробация работн. Основные полояоипя диссертации докладывались и обсуждалиоь на заседании секции Центральной комиссии по борьбе с внезапными выбросами угля, породы п газа по восточным бассейнам и месторождениям (г. Кемерово, 1990г.); на ХП Всесоюзном семинаре по исследованию горного давления и охране капитальных и подготовительных выработок (г. Алма-Ата, 1990 г.); научно-техническом совете ПО "Карагандауголь" и УКО Госгортех-иадзора КазССР (г.Караганда, 1990 г.)региональной научно-технической конференции "Разработка новых и соверионствованио существующих ородств и способов безопасной выемки угля в усложняющихся условиях" (г.Караганда, І99І г.)Т заседании Центральной комиссии по борьбе с внезапными выбросами углл, породи и газа (г. Москва, 1991 г.); научных соминарах лаборатории теории и прогноза внезапных выбросов углл и газа и отделения рудничной аэрологии к борьбы с внезапными выбросами ІІГД им. А.А.Скочипского (г. Л'йберцн, 1990-1992 гг.).
Экономический Д'Мокт от внедрения автоматизированного метода прогноза выбросоопасности достигается за счет снижения затрат па ого выполнение по сравноіпгд с нормативним и составляет (в ценах по состоянию на 01.01.92 г.) 77,72 руб/м.
Публикация. По теме диссертации опубликовано семь печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертационная робота состоит из введения, чотырох глав п заключения, изложенных на 20-1 страницах машинописного текста, содержит 26 рисунков, 22 тсблигш, список использованной литературы из 153 наименований и 2 приложения.
