Способи запобігання і методи прогнозу газодинамічних явищ

Способи запобігання газодинамічних явищ. Способи запобігання раптових викидів вугілля і газу засновані на зниженні рівня напру-жень в привибійній області шару вугілля, що відпрацьовується та зміні його структури. Вони поділяються на регіональні і локальні.

Регіональні способи запобігання раптових викидів призначені для завчасної обробки вугільного масиву перед очисним і підготов-чим вибоєм. Вони включають:

- випередження відпрацювання вугільних пластів;

- зволоження вугільних пластів.

Локальні способи призначені для приведення привибійної части-ни вугільного масиву в безпечний стан. До них відносяться:

- низьконапірне зволоження вугільного шару;

- гідророзпушення;

- гідровимивання випереджаючих порожнин;

- буріння випереджаючих свердловин;

- торпедування;

- утворення розвантажувальних пазів і щілин.

Методи прогнозу газодинамічних явищ. Найбільш відомими на даний час є методи прогнозу газодинамічних явищ, які засновані на:

- аналізі якості бурової крошки при бурінні контрольних шпу-рів;

- аналізі тривалості буріння одного метра контрольного шпура;

- аналізі початкової швидкості газовиділення зі шпурів;

- динаміці початкової швидкості газовиділення з контрольних шпурів;

- безперервної реєстрації акустичної емісії;

- аналізі акустичної емісії апаратурою АК.

Розглянемо їх у викладеному вище порядку. Буріння свердловин в аномально напружених вугільних пластах супроводжується ру-йнуванням і непружним деформуванням вугілля навколо сверд-ловини. При цьому має місце підвищений вихід бурових відходів. При діаметрі коронки 43 мм нормальний вихід штибу (керну) звичайно складає близько 2,5 л/м (об’єму) чи 2,0 кг (ваги). У небез-печних для викидів зонах обсяг штибу досягає 100 і більше літрів з одного метра шпуру.

У процесі буріння вугільних шпурів на викидонебезпечних плас-тах час буріння одного метра шпуру залежить не стільки від міц-ності вугілля, скільки від його напруженого стану, тому, що у випа-дку коли напруги перевершують міцність вугілля, шпур зменшуєть-ся в об'ємі за рахунок руйнування його стінок. Починається затис-нення бурового інструменту і час буріння істотно збільшується.

Цей показник суб'єктивний, але його визначення зв'язане з міні-мальними втратами і найменш трудоємне.

Вимірювання початкової швидкості газовиділення проводять у контрольному шпурі діаметром 43 мм на інтервалах 1,5; 2,0; 3,5 м при вимірювальній камері 0,5 м. Шпури необхідно бурити через кожні 2 м у підготовчих виробках, у комбайнових нішах при роботі за схемою «лава-штрек» і в нижніх просіках крутих пластів при польовій підготовці; через 2,5 м – в очисних вибоях.

Зона відноситься до небезпечної, якщо хоча б в одному з інтер-валів контрольного шпуру виміряна початкова швидкість газ овиді-лення зі шпуру дорівнює і більше.

Критичні значення початкової швидкості газовиділення залежать від марки вугілля і коливаються від 4,5 до 5 л/хв.

Ідея наступного способу основана на факті зниження швидкості газовиділення з масиву в шпур при аномально високих напруже-ннях у вугільному пласті, оскільки в таких зонах знижується газо-проникність вугілля. Технічна реалізація методу така ж як за почат-кової швидкості газовиділення, однак інформативною ознакою є динаміка зміни цієї швидкості.

Сейсмоакустичний прогноз викидонебезпечності оснований на підвищенні інтенсивності мікротріщиноутворення в породному ма-сиві у випадку коли зароджується викидонебезпечна ситуація.

Основною інформативною ознакою при прогнозі викидонебез-печності за акустичною емісією (АЕ) породного масиву є її актив-ність, яка визначається, як відношення загального числа імпульсів АЕ, зареєстрованих звуковловлюючою апаратурою за інтервал спо-стереження, до тривалості цього інтервалу.

Акустичний метод прогнозу викидонебезпечності вугільних пластів апаратурою АК є принципово новим методом. Він призна-чений для безперервної оцінки ступеня напруженого стану недотор-каного гірського масиву в місці вироблення в процесі ведення видобувних робіт і заснований на активному зондуванні досліджу-ваної області акустичними сигналами, які генеруються у масив працюючими у вибої механізмами. Як зондувальний сигнал вико-ристовують шум прохідного чи очисного комбайна, бурового інст-румента.

Інформативним параметром, який підлягає обробці спеціальною апаратурою АК, встановленої на поверхні шахти, служить струк-тура акустичних сигналів, які пройшли через досліджувану область і були вловлені датчиком, що розташований поза місцем ведення робіт. Кінцевою інформацією є покази апаратури у вигляді без роз-мірного показника, який свідчить про рівень потенційної енергії, зосередженої в зоні відпрацювання.

Висновок «небезпечно» видається, якщо значення інформативної ознаки перевищує деякий критичний рівень.

Цей метод не залежить від природної сейсмоактивності масиву і дозволяє контролювати процес утворення в ньому зон аномальної концентрації напружень.