Ргр № 4 прогноз критической глубины выбросоопасности угольных пластов на стадии геологической разведки в условиях кузбасса

Цель работы – изучение методики по определению критической глубины выбросоопасности угольных пластов.

Теоретические положения

Внезапный выброс угля и газа представляет собой быстро развивающееся под действием горного и газового давления впереди забоя горной выработки разрушение угольного массива с выносом и отбросом разрушенного угля.

Внезапные выбросы угля и газа имеют место в шахтах Кемеровского, Прокопьевско-Киселевского, Беловского, Араличевского, Байдаевского и Томь-Усинского районов Кузбасса. Большинство выбросов произошло в угольных забоях подготовительных выработок, проводимых по мощным и средней мощности угольным пластам, залегающим в зоне метановых газов [10-12].

По мере углубления горных работ увеличивается сила внезапных выбросов угля и газа. Так, на глубинах 150 – 250 м средняя сила выбросов составляла 28 т угля, а на глубинах 250 -350 м сила выбросов возросла до 53 т угля.

При составлении проектов строительства новых шахт, их реконструкции и подготовке новых горизонтов необходимо иметь сведения о критической глубине, на которой возможно появление внезапных выбросов угля и газа. Это позволяет указать глубину залегания угольных пластов, начиная с которой при ведении горных работ необходимо применение прогноза выбросоопасности и способов предотвращения внезапных выбросов угля и газа.

В Кузбассе при проведении подготовительных выработок и ведении очистных работ прогноз выбросоопасности осуществляется с глубины 150 м. Однако практика разработки угольных месторождений Кузбасса показала, что минимальная глубина появления внезапных выбросов угля и газа изменяется от 150 м до 340 м. В некоторых шахтах внезапные выбросы не наблюдаются и на большей глубине разработки (более 500 м в Анжерском районе). Исходя из выше изложенного, ниже приведена методика прогноза критической глубины выбросоопасности угольных пластов, позволяющая на стадии геологической разведки оценить ожидаемую глубину появления внезапных выбросов в условиях Кузбасса.

Методика определения критической глубины выбросоопасности угольных пластов

Для условий Кемеровского, Прокопьевско-Киселевского и Беловского районов Кузбасса установлена взаимосвязь минимальной глубины появления внезапных выбросов с выходом летучих веществ, глубиной залегания поверхности метановой зоны и градиентом нарастания метаноносности угольных, пластов в виде

(4.1)

где Н_вв – глубина верхней границы внезапных выбросов угля и газа, м; Н_о – глубина залегания поверхности метановой зоны на выбросоопасном участке, м; gradx – интенсивность нарастания метаноносности угольных пластов с увеличением глубины их залегания на первые 100 м от поверхности метановой зоны, м³ /тг м; v – выход летучих веществ из угля выбросоопасного пласта, %.

Градиент нарастания газоносности определяется по формуле

(м³/тг.м/100 м), (4.2)

где Н_о – глубина залегания поверхности метановой зоны (глубина зоны газового выветривания), м; x_о – газоносность на этой глубине, м³ /тг. м; H₁ – глубина залегания угольного пласта с газоносностью x₁ (м³ /тг. м).

Установление критической глубины выбросоопасности угольных пластов на разведываемых участках и действующих выбросонеопасных шахтах осуществляется по установленной взаимосвязи глубины верхней границы внезапных выбросов с выходом летучих веществ и закономерностями распределения природных газов угольных пластов. Исходными данными для оценки критической глубины являются:

H_о – глубина залегания поверхности метановой зоны, м; gradx – градиент нарастания метаноносности угольных пластов с увеличением глубины на первые 100 м от поверхности метановой зоны, м³ /тг. м ; v – среднее значение выхода летучих веществ для угольных пластов, залегающих в зоне метановых газов, %.

Глубина залегания поверхности метановой зоны и градиент нарастания метаноопасности определяются на стадии геологоразведочных работ в соответствии с инструкцией [8].

Для составления заключения о выбросоопасности угольных пластов, как при разведке месторождений, так и в период строительства и эксплуатации выбросонеопасных шахт, необходимо оценить критическую глубину разработки, на которой возможно появление выбросов угля и газа.

При этом угольные пласты, залегающие выше критической глубины, считаются неопасными.

Если глубина залегания угольных пластов больше критической, пласты на данном участке относятся к потенциально выбросоопасным и разрабатываются с прогнозом.

Примеры определения градиента нарастания метаноопасности угольных пластов с увеличением глубины на первые 100 м от поверхности метановой зоны и критической глубины выбросоопасности угольных пластов приведены для скважин № 7180 на поле шахты «Томусинская».