Мероприятия по предотвращению выбросов горных пород и опасных горючих смесей на угольных выработках
При эксплуатации шахты и рудников существует огромное количество опасностей, которые в случае игнорирования правил техники безопасности, могут провести к необратимым последствиям, в том числе человеческим жертвам. Одной из них является непроизвольный выброс горных пород и опасных газовых смесей, которые происходит из-за динамических энергетических процессов в местах горной выработки. Этому предшествует разрушение и движение твердых фракций, проникновение сквозь них газа и его скопление в пустотах. В результате подобных процессов, в конечном итоге, образовавшаяся энергия выбрасывает части пород и газ наружу. Обычно это бывает, когда пласт подвергается моментальному вскрытию. Сначала появляются шумовые эффекты, посторонние звуки, напоминающие удары, а крепь, при этом, испытывает сильное давление, в результате чего осуществляется сжатие и дробление горных пород.
Для персонала, работающего в шахтах и рудниках, выбрасываемая порода, горючий газ, недостаток кислорода, а также ухудшение работы вентиляционных систем крайне опасны и являются факторами, которые угрожают их жизни и здоровью.
На шахтных выработках, опасные в этом отношении пласты, классифицируются следующим образом: угрожаемые и выбросоопасные. На первых из них ранее наблюдались обрушения твердых фракций и выделение опасных газовых смесей, а вторые являются более опасными – там выбросы уже происходили, зачастую неоднократно.
В настоящее время существуют современные и научные методы определения степени опасности подобных производственных объектов. Для этого используется специальная техника, улавливающая и регистрирующая шумовые колебания. Дело в том, что перед потенциальным выбросом уровень звукового фона превышен в несколько раз по сравнению со стандартным. Также посредством шпура определяется скорость выделения газа, находящегося в пласте, и если она превышает нормативную, то угроза выброса газа резко возрастает.
Чтобы обеспечить безопасные условия эксплуатации объектов по выработке угля необходимо провести ряд мероприятий, которые позволят снизить опасность выбросов горных пород и газа. Они подразделяются на общие и местные.
К общим или региональным можно отнести следующие меры:
- предварительная подготовка системы защиты на пластах;
- дегазационные работы и разрывы пластов гидравлическим способом;
- предварительные увлажнительные работы в фильтрационном режиме.
К местным или локальным методам, позволяющим существенно уменьшить взрывоопасность, относятся:
- водное нагнетание пластов;
- увлажнительные работы в фильтрационном режиме;
- опережающее бурение;
- создание разгрузочных щелей и пазов;
- обработка угольных пластов гидровзрывом.
Дегазационные работы с разрывом пластов гидравлическим методом позволяют удалить газ, скапливающийся в пластах под высоким давлением, а также изменить объемную структуру угля. Вода подается следующими способами: разрывным, размывным, методом расчленения и фильтрации.
При увлажнениях посредством фильтрации вода не должна превосходить пластовую приемистость и тогда горные массивы не подвергаются разрушению. Процент влажности, как правило, увеличивается до 6%. Перед этой процедурой необходимо проведение комплекс дегазационных работ.
Расчленение пласта нагнетающим водяным потоком уже выше пластовой приемистости. Благодаря этому трещины в горной породе раскрываются.
Гидроразрывной способ нагнетания жидкости предполагает разрушение пород за счет многократного превышения жидкости пластовой приемистости.
Опережающее бурение скважин (диаметр 80 – 250 мм) необходимо для дегазации и разгрузки угольных пластов.
Формирование разгрузочных щелей осуществляется по горизонтали, вдоль плоскости угольного пласта. Они создаются вдоль всей длины забоя и шириной, превышающей глубину захватных возможностей специальных машин по выемке пород. А пазы, наоборот, разрабатываются перпендикулярно пласту шириной 60-80мм. Они располагаются в напряженных подготовительных и очистных зонах выработки (нишах, уступах и кутках). Задача пазов – снизить это напряжение. Бурение осуществляется на глубину не более 2,5 м.
Торпедирование, как метод предотвращения выбросов твердых пород и опасных газов, посредством взрывной энергии осуществляет разрыхление и ослабление угольного пласта. Кроме того, за счет увеличения проницаемости газа происходит его дегазация. В целях увеличения эффекта от этой процедуры в пробуренные скважины, диаметром 55-60 длинной от 8 до 14 м, нагнетается жидкость. Как правило, бурение осуществляется при наклоне от 4 до 7 градусов. После размещения взрывчатого вещества скважины заливаются водой.
Кроме всех технических и технологических процедур, способных снизить аварийность эксплуатируемых шахтных и рудниковых объектов из-за выброса горных пород и опасных газов, существуют еще и меры безопасности для работающего персонала. Их применение обязательно. Они подразделяются на средства индивидуальной защиты и групповой. Это самоспасатели изолирующие (защита органов дыхания и зрения), отведение сжатого воздуха (групповое и индивидуальное), специальные аппараты(спасательные), а также мобильные спасательные центры.
При строительстве новых шахт и модернизации старых, в обязательном порядке должны соблюдаться требования промышленной безопасности (ПБ, — ред.) по эксплуатации опасных производственных объектов. Изначально необходимо провести экспертизу на соответствие этим нормам и правилам, которые утверждены Ростехнадзором РФ. Проект ПБ должен предусматривать комплекс технических и организационных решений по недопущению самопроизвольных выбросов твердых пород и опасных газов.
Начало эксплуатации шахт и отработка угольных пластов согласовываются с региональным подразделением Ростехнадзора.
При обнаружении первых признаков потенциальных выбросов следует срочно отключить энергетическое снабжение выработки и вывести абсолютно весь персонал. После этого проводятся все соответствующие исследования и экспертизы. Эксплуатация объекта может быть возобновлена только после письменного приказа руководства объекта.