ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ДЕГАЗАЦИОННЫХ СКВАЖИН КАК ФАКТОРА ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ГОРНЫХ РАБОТ

Короткий зміст

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У першому розділі виконаний аналіз стану питання підвищення ефективності дегазації вугільних шахт та безпеки гірничих робіт.

Визначено особливості розробки газоносних вугільних пластів. У газових шахтах обов'язково враховується небезпека загазування виробок і можливість вибуху метаноповітряної суміші. За період 2001-2012 р. відбулося 25 вибухів метану у вугільних шахтах, причому 4 вибухи при порушеннях ведення дегазаційних робіт. Кожний вибух приводить до групового нещасного випадку й великого економічного збитку. У середньому по наявним статистичним даним на кожний вибух доводиться 29 травмованих людей, у тому числі 12 смертельно, середня втрата видобутку вугілля становить 39600 т, а загальний економічний збиток - 10795 тис. грн. Тому за умовами безпеки необхідно приймати цілий комплекс мер по попередженню загазування виробок метаном і небезпеки вибуху газу, у тому числі, забезпечувати подачу необхідної кількості повітря для розведення вмісту метану, обмежувати обсяги видобутку вугілля, відводити метан з діючих вибоїв і виробок за допомогою спеціальних газовідсмоктуючих і газовідводячих установок, застосовувати дегазацію шахт і реалізувати інші міри, передбачені правилами безпеки у вугільних шахтах.

Виконаний аналіз розвитку дегазації вугільних шахт показав, що проблемам дегазації шахт та безпечності гірничих процесів присвячено багато робіт як закордонних, так і вітчизняних учених і фахівців. Дослідження із проблем дегазації проводилися ІГС ім. О.О.Скочинського, СхідНДІ, ПечорНДІ, ДонВУГі, МакНДІ, ІГТМ НАН України, ІПКОН, МГІ, ДонДТУ, НГУ та ін.

Як показує аналіз, перераховані роботи становлять інтерес для багатьох аспектів гірничого виробництва, для розробки проектів і паспортів, проходки виробок, їхнього кріплення й збереження для забезпечення безпечного функціонування шахт. Хоча загальні положення теорії гірського тиску, фізики гірських порід, їхньої проникності й інших властивостей придатні для рішення багатьох завдань, але у відомих роботах недостатньо даних для рішення завдання по встановленню закономірностей процесу деформації дегазаційних свердловин і їхнього впливу на ефективність дегазації й безпеку робіт у шахтах.

Виконаний аналіз дегазації розроблювальних вугільних пластів показав. У СОУ 10.1.00174088.001-2004 «Дегазація вугільних шахт. Вимоги до способів і схеми дегазації» не розкриті причини виникнення деформації дегазаційних свердловин і зниження ефективності дегазації через деформацію свердловин. Не наведені принципи диференціації довжини герметизації свердловин і методології визначення довжини їх герметизації.

Устя свердловин герметезують на глибину від 6 м до 10 м пластмасовими трубами відповідно до ГОСТ 18599 із цементацією затрубного простору або спеціальними герметизаторами, однак вибір глибини стосовно до умов гірничих робіт не розкритий. Це визначає актуальність і необхідність проведення додаткових досліджень для рішення відзначених питань і розробки відповідних пропозицій по коректуванню СОУ 10.1.00174088.001-2004.

Аналіз ефективності дегазації підземними свердловинами та безпеки гірничих робіт показав. Питання ефективності дегазації й проблеми вибухонебезпечності зв'язані між собою й з ефективністю функціонування дегазаційних свердловин. Для ефективності дегазації як способу добування й використання метану концентрація його в свердловинах і в системі дегазації повинна бути з певним запасом вище верхньої межі вибуховості (15 %). Питання безпеки викладені в розділі 9 СОУ 10.1.00174088.001-2004 «Вимоги до безпечної експлуатації дегазаційних систем», а метод розрахунку необхідної ефективності дегазації - у Додатку А до зазначеного стандарту. Крім того, у раніше діючому «Посібнику з дегазації вугільних шахт» була інструкція з безпечного ведення дегазаційних робіт на шахтах.

Міри й засоби запобігання витоків метану й підсмоктувань повітря в свердловини та підвищення ефективності дегазації пов'язані з необхідністю вивчення процесів деформації гірського масиву та дегазаційних свердловин і з розробкою на цій основі пропозицій по підвищенню ефективності дегазації й безпеки робіт у вугільних шахтах.

Проведений аналіз стану питання дозволив сформулювати ідею, ціль роботи й завдання досліджень.

Аналіз умов зниження ефективності підземних дегазаційних свердловин у зонах активних зрушень гірських порід за діючими очисними вибоями проведений у другому розділі.

За допомогою підземних дегазаційних свердловин на шахті витягається з вуглепородного масиву й відводиться від робочого простору підземних гірських виробок більше половини вибухонебезпечного метану, що каптирується всіма дегазаційними системами (поверхневими, підземними свердловинами й газовідсосом). На рис. 1 показані зведені графіки дебіту дегазаційних свердловин, пробурених з виїмкових штреків, що обслуговують лави, які відпрацьовують пласт m₃ ПАО «Шахта ім. О.Ф. Засядька» на глибині 1000-1200 м. Дебіт свердловин показаний залежно від положення щодо очисного вибою. Стрілкою зазначений напрямок руху лав. Позитивні координати осі абсцис позначають положення дегазаційної свердловини поперед лави, негативні – за нею. Кут підйому свердловин щодо обрію змінювався від 20 до 70°, кут розвороту від 30 до 50°. Діаметр дегазаційних свердловин становив 92-150 мм. Глибина герметизації свердловин змінювалася в межах 10-15 м.