Контроль эффективности способов предотвращения внезапных выбросов угля и газа в подготовительных выработках

    Выполнение контроля эффективности способов предотвращения вне-запных выбросов при проведении подготовительных выработок по угольным пластам осуществляется в два этапа.

     Первый этап состоит в оценке эффективности способа непосредствен-но после его выполнения в остановленном забое и далее через расстояние, равное длине контрольных шпуров, уменьшенной на 1,5 м.

       Второй этап контроля эффективности предназначен для контроля за равномерностью локальной противовыбросной обработки, представляет собой непрерывный контроль за состоянием призабойного массива при подвигании забоя в обработанной зоне по газовыделению в выработку, регистрируемому аппаратурой АКМ  или способом автоматизированного контроля выбросоопасности по параметрам техногенного акустического сигнала.

Первый этап контроля эффективности

а) при бурении опережающих скважин и образовании разгрузочных пазов.

 

    Контроль эффективности бурения опережающих скважин осуществляется по величине максимальной скорости газовыделения g _н.max и показателю динамики газовыделения из шпура во времени п _g. Для определения величины п _g измеряется в любом интервале, для которого значение g _н.max< 4 л/мин, значение скорости газовыделения g _t5спустя 5 мин после измерения g _н, и рассчитывается значение п _g= g _t5 / g _н.Результаты контроля эффективности отражаются в журнале текущего прогноза выбросоопасности.

    Зона впереди забоя выработки приведена в неопасное состояние, если по каждому из шпуров g _н.max< 4 л/мин или п _g > 0,65. В остальных случаях обработка считается неэффективной.

    Если обработка неэффективна, то необходимо пробурить в середине между каждыми соседними пробуренными скважинами дополнительные и повторить контроль эффективности, и так до тех пор, пока зона не будет приведена в неопасное состояние.

    Кроме бурения дополнительных скважин для достижения необходимого эффекта рекомендуется остановка забоя на время продолжительностью до 1 сут в целях увеличения дегазирующего влияния скважин.

 

б) при гидроотжиме.

     Устанавливаются параметры Р _к,  l,  С. Гидроотжим считается эффективным при выполнении следующих условий: давление нагнетания снизилось до Р _к, выдвигание потенциально выбросоопасной пачки  l забоя достигло 0,2 l _г; концентрация метана в выработке по показаниям дополнительного датчика повышалась в процессе выполнения способа не менее чем на С = 0,02%.

    При неэффективномгидроотжиме применяется другой способ или сотрясательное взрывание.

в) при гидрорыхлении, низконапорной пропитке и низконапорном увлажнении.

6.3.6. Непосредственно после гидрообработки массива с помощью двухканального индикатора “Волна-2” измеряются значения электромагнитного излучения (ЭМИ) призабойной части массива одновременно по двум каналам (N ₁ и N ₂ ). Применение других аналогичных приборов (ВОЛНА, “Импульс”, “Ангел” и более поздних разработок) для измерения параметров ЭМИ должно быть согласовано с ВостНИИ.

Всего производится 30 пар измерений активности ЭМИ (N ₁ — по первому каналу, N ₂ — по второму каналу), каждая пара значений N ₁ и N ₂ определяется одновременно за интервал времени, равный 10с.

Во время измерений уровня активности ЭМИ не должно быть силовых кабелей на расстоянии ближе 1 м от антенны. Силовые установки и пусковые устройства должны находиться не ближе 15 м от места измерения. Если не представляется возможным выполнить эти условия, то указанные источники должны быть обесточены на время выполнения измерений.

Антенна не должна устанавливаться в сыром месте, на исполнительном органе комбайна или другом металлическом оборудовании.

Для измерения активности ЭМИ на расстоянии не ближе 1,5 м от забоя устанавливается антенна (датчик электромагнитной эмиссии) на приборе так, чтобы направление ее максимальной чувствительности было перпендикулярно плоскости забоя оцениваемого участка: рамочная антенна должна быть ориентирована плоскостью параллельно забою, а ферритовая — перпендикулярно.

Регистрация активности ЭМИ проводится на следующих установках:

ослабление — 10;

порог — 8.

Общие указания по эксплуатации, подготовке аппаратуры к работе и порядок работы в шахтных условиях приведены в техническом описании и инструкции по эксплуатации прибора “Волна-2”.

Из всех измеренных значений активности ЭМИ выбираются минимальные значения по первому и второму каналам, которые принимаются за фоновые значения и обозначаются соответственно N _1ф, и N _2ф.

Для каждой пары значений активности ЭМИ по первому и второму каналам определяется показатель газодинамической активности по формуле

, (6.1)

где К _п — поправочный коэффициент, равный N _1ф.

Производится сравнение полученных значений показателя а с его критическим значением а_кр = 5. За показатель выбросоопасности обработанной зоны П_а принимается число значений показателя а, превышающих его критическое значение. Если П_а< 4, зона считается приведенной в результате гидравлической обработки в невыбросоопасное состояние. Если П_а³ 4, то эффективность гидрообработки уточняется по начальной скорости газовыделения. С этой целью производится бурение контрольных шпуров (шпура) и измерение поинтервальных значений начальной скорости газовыделения. Контрольные шпуры диаметром 43 мм бурятся в плоскости наслоения в середине потенциально выбросоопасной угольной пачки или совокупности смежных пачек по мощности, наблюдаемой в сечении забоя. При наличии двух скважин для гидрообработки бурится один контрольный шпур в середине между скважинами. Если применяется одна нагнетательная скважина, то бурятся два контрольных шпура, устья которых должны располагаться на расстоянии 0,5 м от противоположных стенок выработки, а концы — выходить на 2 м за контур по наслоению.

Длина контрольных шпуров, диаметр, порядок измерения начальной скорости газовыделения принимаются в соответствии с пп. 2.4.10-2.4.13.

Если максимальное значение начальной скорости газовыделения в интервале g _н.max< 4, гидрообработка считается эффективной. При g _н.max³ 4 гидрообработка считается неэффективной и выполнение способа повторяется. Если эффекта достигнуть не удается, то осуществляется переход на другой способ предотвращения внезапных выбросов.

При применении гидрорыхления и низконапорного увлажнения контроль эффективности в остановленном забое повторяется через 4 м подвигания в обработанной зоне на пластах мощностью до 3,5 м и через 5 м подвигания на пластах мощностью более 3,5 м. Результаты контроля эффективности гидрообработки отражаются в журнале по форме 16.

г) при гидровымывании опережающих полостей

6.3.7. Эффективность гидровымывания полостей оценивается по величине активной газоносности пачек нарушенного угля, которая рассчитывается на основании замеров метановыделения при вымывании полостей с использованием аппаратуры АКМ с непрерывной записью концентрации метана.

Показатель эффективности гидровымывания опережающих полостей N _гв (активная газоносность пласта, м³/т) определяется по формуле

, (6.2)

где Х — природнаяметаноносность пласта, м³/т;

Х _ост — остаточнаяметаноносность угля, м³/т;

С _гв, С _о — концентрация метана в исходящей из выработки струе при гидровымывании и до гидровымывания, %;

t _p — продолжительность повышенногометановыделения при гидровымывании, мин;

Q — количество воздуха, проходящего по выработке, м³/мин;

g_y — объемная масса угля, т/м³;

а — средняя ширина выработки по напластованию пачек нарушенного угля вчерне, м;

b — ширина полосы обработанного полостями угольного массива за контуром выработки, м;

l — длина вновь вымываемых полостей;

l _ост — остаточная длина полостей предыдущей серии, м;

т _п — суммарная мощность пачек нарушенного угля, м.

Количество выделившегося из призабойной части массива газа (С _гв —C _о) t _р при гидровымывании полостей определяется по диаграммной ленте изменения концентрации метана, полученной с помощью датчика, установленного в проводимой выработке в 10 м от сопряжения на исходящей струе или воздухоотводящей выработке в 10 м от сопряжения по ходу вентиляционной струи. Величина t _п = (t _к — t _н) + 30 мин, где t _н, t _к — соответственно отметки времени о начале и окончании гидровымывания полостей, мин.

С этой целью дежурный оператор АКМ наносит на диаграммную ленту телеизмерительной стойки пунктирную линию 1 (рис. 6.1), соответствующую времени начала гидровымывания t _н. После гидровымывания последней полости оператор наносит пунктирную линию 2, соответствующую времени окончания гидровымывания t _к. Затем оператор наносит пунктирную линию 3, соответствующую t _к + 30 мин. Продолжает линию 4, соответствующую средней концентрации метана до начала гидровымывания в месте установки датчика, до пересечения с линией 3 и с помощью планиметра или палетки определяет на диаграммной ленте площадь F, см², заштрихованной фигуры, ограниченной линиями 2, 3, 4 и кривой изменения концентрации метана 5. Умножив на масштаб диаграммы М (мин, % / см²), оператор получает величину (С _гв - С _о) t _п и рассчитывает показатель N _гв.

Рис. 6.1. Пример диаграммы автоматической записи во времени концентрации метана в исходящей струе при гидровымывании опережающих полостей:

1, 2 — соответственно фактическое начало и окончание гидровымывания; 3 — принятое для расчетов окончание гидровымывания; 4 — принятая средняя концентрация метана до гидровымывания; 5 — концентрация метана при гидровымывании

При N _гв< 6 м³/т считается, что гидровымывание полостей эффективно, а при N _гв³ 6 м³/т необходимо вымыть дополнительные полости или остановить забой до тех пор, пока показатель не снизится до неопасного значения.

Результаты контроля гидровымывания опережающих полостей с использованием аппаратуры АКМ дежурный оператор заносит в журнал по форме 17.

Второй этап контроля эффективности

6.3.8. Для выполнения второго этапа контроля эффективности необходимо наличие двух специальных датчиков контроля концентрации метана ДМТ-4. Первый устанавливается в 8—12 м от ДВК по направлению струи на стороне, противоположной вентиляционному трубопроводу, в верхней трети сечения выработки, второй — в 35 м от ВМП со стороны свежей струи. Показания датчика выводятся через канал связи на телеизмерительную стойку СПИ-1.

До начала проходки рассчитываются следующие необходимые для контроля эффективности параметры:

критическое значение эффективной газоносности угля

Х _кр = 192 / (0,94 - 0,07 W) (0,55 - 0,0058 V^daf)(100 - W - A _c), м³/т; (6.3)

критическое значение газовыделения из отбитого угля

J _о.у = 0,21 X _кр, м³/мин; (6.4)

критическое значение газовыделения из обнаженной поверхности пласта

, м³/мин; (6.5)

критическое значение газовыделения в призабойное пространство выработки

J _з.п = J _пов + J _о.у, м³/мин; (6.6)

критическая величина концентрации метана

(6.7)

где C_ВМП — концентрация метана у ВМП, %;

Q _з.п — расход воздуха, замеренный на выходе из корпуса ДКВ, м³/мин.

Дежурный оператор ведет постоянный контроль за концентрацией метана в выработке по диаграмме, соответствующей первому датчику При получении по диаграмме концентрации метана, превышающей критическую величину С _к (порядок расчета С _к приведен в следующем разделе), оператор устанавливает по диаграмме АКВ, соответствующей первому датчику, следующие параметры для данного цикла выемки:

фоновую концентрацию метана непосредственно перед началом выемки С _ф, %;

максимальную концентрацию метана в процессе выемки С _max, %;

концентрацию метана через 15 мин после окончания выемки С ₁₅, %;

концентрацию метана через 30 мин после окончания выемки, %.

За величину С _ф принимается минимальное значение концентрации метана на 30-минутном интервале диаграммы, предшествующем точке начала ее нарастания при выемке.

За величину С _max принимается наибольшее значение концентрации, продолжительность существования которого составила не менее 3 мин.

При установлении значений С ₁₅ и С ₃₀ момент окончания выемки определяется по телефонному сообщению или этим моментом считается точка, соответствующая началу устойчивого снижения концентрации после окончания цикла выемки угля.

При каждом замере расхода воздуха на выходе из корпуса ДКВ, но не реже одного раза в месяц определяется величина C _ВМП по второму датчику. Если ее значение отличается от предыдущего более чем на 5 %, необходимо пересчитать значение С _к.

Для каждого цикла выемки угля, при котором концентрация метана по показаниям установленного вблизи забоя выработки датчика превышает критическую величину С _к, рассчитываются:

показатель динамики газовыделения во времени

; (6.8)

общее газовыделение в процессе выемки угля

, м³/мин; (6.9)

газовыделение из отбитого угля

, м³/мин; (6.10)

Газовыделение через поверхность пласта

, м³/мин. (6.11)

Если для двух последовательных циклов выемки угля получится или ; R _п < 0,65, то дежурный оператор знакомит с полученным результатом под роспись начальника смены или горного диспетчера, который принимает меры по немедленной остановке забоя. После этого выполнение способа предотвращения выбросов повторяется. Результаты второго этапа контроля эффективности заносятся в журнал по форме 18.

6.3.9. Контроль эффективности при проведении нисходящих выработок по крутым пластам выполняется так же, как и текущий прогноз выбросоопасности.