Современная методология прогноза выбросоопасности песчаников при ведении горных работ на угольных шахтах Украины
Рассмотрена методология включающая в себя основные правила выполнения прогноза, оценки степени выбросоопасности, оценки эффективности применения мероприятий, предотвращающих выбросы песчаника и газа или уменьшающих их частоту и интенсивность при проведении горных выработок в угольных шахтах Украины....
Збережено в:
| Дата: | 2017 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2017
|
| Назва видання: | Геотехнічна механіка |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/138699 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Современная методология прогноза выбросоопасности песчаников при ведении горных работ на угольных шахтах Украины / С.П. Минеев, В.П. Шубин, А.А. Кострица, А.С. Янжула, М.А. Кирьяков, С.В. Крипченко // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2017. — Вип. 133. — С. 158-172. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-138699 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1386992018-06-20T03:03:46Z Современная методология прогноза выбросоопасности песчаников при ведении горных работ на угольных шахтах Украины Минеев, С.П. Шубин, В.П. Кострица, А.А. Янжула, А.С. Кирьяков, М.А. Крипченко, С.В. Рассмотрена методология включающая в себя основные правила выполнения прогноза, оценки степени выбросоопасности, оценки эффективности применения мероприятий, предотвращающих выбросы песчаника и газа или уменьшающих их частоту и интенсивность при проведении горных выработок в угольных шахтах Украины. Прогноз выбросоопасности песчаников осуществляют при выполнении геолого-разведочных работ и в процессе проведения горных выработок по этим песчаникам. На стадии геологоразведочных работ прогноз выбросоопасности песчаников осуществляют на основании анализа проб, отбираемых из керна на участках пересечения песчаников скважинами, пробуренными с поверхности до глубин 600 м и более. Песчаники по анализу геолого-разведочных данных относят к невыбросоопасным до глубин 600 м их залегания, а также на глубинах 600 м и более, только на участках детальной разведки и доразведки угольных пластов определённых марок со значениями показателя отражательной способности витринита R° менее 0,75 % и содержания углерода С0 0 менее 84 %. Способы борьбы с выбросами или БВР в режиме сотрясательного взрывания (СВ) в горных выработках вводят при получении прогноза «Опасно» или при приближении их забоев к опасной зоне по песчанику с расстояния не менее 3 м по нормали и отменяют при отходе от этой зоны на такое же расстояние. Основным показателем прогноза выбросоопасности песчаника, определённого на основании анализа кернового материала, полученного при бурении скважины в горной выработке, является разделение керна на диски и наличие кольцевых трещин, по интенсивности образования которых выделяют три степени выбросоопасности песчаников – высокую, среднюю и низкую. Однако в ряде случаев бурение керновых скважин не всегда возможно или достаточно трудоёмко. Поэтому применяются другие способы прогноза выбросоопасности. Учитывая изложенное следует считать, что одним важнейших элементов безопасного проведения выработок по выбросоопасным песчаникам является выполнение надёжного и достоверного прогноза выбросоопасности. Этому вопросу и посвящена данная статья. При проведении горных выработок прогноз выбросоопасности осуществляют по делению керна разведочной скважины, по эффективной поверхностной энергии (ЭПЭ), по комплексному критерию В, вычисляемому по геолого-геофизическим данным, по параметрам акустического сигнала, регистрируемого в процессе воздействия горного оборудования на забой или при проведении акустических зондирований, а также по некоторым дополнительным особенностям в выполняемом прогнозе, вводимом при пересечении забоем выработки геологического нарушения. В статье кратко рассмотрены общие принципы каждого из указанных выше методов прогноза выбросоопасности песчаников. Розглянуто методологію включає в себе основні правила виконання прогнозу, оцінки ступеня викидонебезпечності, оцінки ефективності застосування заходів, що запобігають викиди пісковика і газу або зменшують їх частоту і інтенсивність при проведенні гірничих виробок у вугільних шахтах України. Прогноз викидонебезпечності пісковиків здійснюють при виконанні геолого-розвідувальних робіт і в процесі проведення гірничих виробок за цими піщаниках. На цій стадії робіт прогноз викидонебезпечності пісковиків здійснюють на підставі аналізу проб, що відбираються з керна на ділянках перетину пісковиків свердловинами, пробурених з поверхні до глибин 600 м і більше. Пісковики з аналізу геолого-розвідувальних даних відносять до невибросоопасним до глибин 600 м їх залягання, а також на глибинах 600 м і більше, тільки на ділянках детальної розвідки і дорозвідки вугільних пластів певних марок зі значеннями показника відбивної здатності вітриніту R° менше 0,75 % і вмісту вуглецю С0 0 менше 84 %. Способи боротьби з викидами або БПР в режимі хитного підривання (СВ) в гірничих виробках вводять при отриманні прогнозу «Небезпечно» або при наближенні їх вибоїв до небезпечної зони по пісковику з відстані не менше 3 м по нормалі і скасовують при відході від цієї зони на таке ж відстань. Основним показником прогнозу викидонебезпечності пісковику, визначеного на підставі аналізу кернового матеріалу, отриманого при бурінні свердловини в гірничій виробці, є поділ керна на диски і наявність кільцевих тріщин, по інтенсивності утворення яких виділяють три ступеня викидонебезпечності пісковиків високий, середній і низький. Однак в ряді випадків буріння кернових свердловин не завжди можливо або досить трудомістким. Тому застосовуються інші способи прогнозу викидонебезпечності. З огляду на викладене слід вважати, що одним найважливіших елементів безпечного проведення виробок по викидонебезпечних піщаниках є виконання надійного і достовірного прогнозу викидонебезпечності. Цьому питанню і присвячена ця стаття. При проведенні гірничих виробок прогноз викидонебезпечності здійснюють з розподілу керна розвідувальної свердловини, по ефективної поверхневої енергії (ЕПЕ), по комплексному критерію В, обчислюваному по геолого-геофізичних даних, за параметрами акустичного сигналу, що реєструється в процесі впливу гірського устаткування на забій або при проведенні акустичних зондувань, а також за деякими додаткових особливостей в виконуваному прогнозі, вводиться при перетині забоєм вироблення геологічного порушення. У статті коротко розглянуті загальні принципи кожного з зазначених вище методів прогнозу викидонебезпечності пісковиків. The considered methodology includes basic rules of making forecast and assessment of outburst risk and effectiveness of the measures to prevent sandstone and gas outbursts or to reduce their frequency and intensity during the mining operations in the Ukrainian coal mines. Normally, forecast of the sandstone outbursts is carried out during geological exploration and in the process of mining operations. At the stage of geological exploration, the forecast of the sandstone outburst is carried out basing on analysis of samples taken from the core in areas where boreholes, drilled from the surface to the depth up to 600 m and more, cross the sandstone. By analysis of exploration data, sandstones are considered as not prone-to-outburst at their occurrence at depths of 600 meters and at their occurrence at depth of 600 m and more, but only in areas of detailed exploration and additional exploration of the seams of certain coal grades, in of vitrinite reflectance R° is less than 0.75 % and carbon content of С0 0 is less than 84 %. Methods for preventing outbursts by means of the shock blasting are used in the roadways when the forecast is “Danger” or when the faces approach the danger-by-sandstone zone at a distance not less than 3 m in normal and are not used when the faces are driven away from this zone at the same distance. The key characteristic of the forecasted risk of the sandstone outbursts is division of the core (the core is taken while drilling the borehole in the roadway) into separate layers and presence of ring cracks. By intensity of their formation, three degrees of the sandstone outburst risk are distinguished - high, medium and low. However, in some cases, drilling of the core boreholes is not always possible or requires great labour-intensity. Therefore, other methods are applied for forecasting the outburst risk. Taking into consideration the above mentioned, it should be assumed that one of the most important conditions for safety face driving in the proneto-outburst sandstones is a true and reliable forecast of outburst. This is the subject of this article. In the process of the face driving, the forecast is made basing on the following characteristics: division of the core taken from the exploration borehole; effective surface energy; integrated criterion B, which is calculated by geological and geophysical data; parameters of the acoustic signal recorded when mining equipment impacts the face, or detected by acoustic sounding; and some other additional specific characteristics of forecast conducted when a face crosses the roadway with geological faults. In the article, general principles of each of the above methods of forecasting the sandstone outburst is briefly described. 2017 Article Современная методология прогноза выбросоопасности песчаников при ведении горных работ на угольных шахтах Украины / С.П. Минеев, В.П. Шубин, А.А. Кострица, А.С. Янжула, М.А. Кирьяков, С.В. Крипченко // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2017. — Вип. 133. — С. 158-172. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. 1607-4556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/138699 [622.831.322: 552.513].001.18 ru Геотехнічна механіка Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Рассмотрена методология включающая в себя основные правила выполнения прогноза, оценки степени выбросоопасности, оценки эффективности применения мероприятий, предотвращающих выбросы песчаника и газа или уменьшающих их частоту и интенсивность при проведении горных выработок в угольных шахтах Украины. Прогноз выбросоопасности песчаников осуществляют при выполнении геолого-разведочных работ и в процессе проведения горных выработок по этим песчаникам. На стадии геологоразведочных работ прогноз выбросоопасности песчаников осуществляют на основании анализа проб, отбираемых из керна на участках пересечения песчаников скважинами, пробуренными с поверхности до глубин 600 м и более. Песчаники по анализу геолого-разведочных данных относят к невыбросоопасным до глубин 600 м их залегания, а также на глубинах 600 м и более, только на участках детальной разведки и доразведки угольных пластов определённых марок со значениями показателя отражательной способности витринита R° менее 0,75 % и содержания углерода С0 0 менее 84 %. Способы борьбы с выбросами или БВР в режиме сотрясательного взрывания (СВ) в горных выработках вводят при получении прогноза «Опасно» или при приближении их забоев к опасной зоне по песчанику с расстояния не менее 3 м по нормали и отменяют при отходе от этой зоны на такое же расстояние. Основным показателем прогноза выбросоопасности песчаника, определённого на основании анализа кернового материала, полученного при бурении скважины в горной выработке, является разделение керна на диски и наличие кольцевых трещин, по интенсивности образования которых выделяют три степени выбросоопасности песчаников – высокую, среднюю и низкую. Однако в ряде случаев бурение керновых скважин не всегда возможно или достаточно трудоёмко. Поэтому применяются другие способы прогноза выбросоопасности. Учитывая изложенное следует считать, что одним важнейших элементов безопасного проведения выработок по выбросоопасным песчаникам является выполнение надёжного и достоверного прогноза выбросоопасности. Этому вопросу и посвящена данная статья. При проведении горных выработок прогноз выбросоопасности осуществляют по делению керна разведочной скважины, по эффективной поверхностной энергии (ЭПЭ), по комплексному критерию В, вычисляемому по геолого-геофизическим данным, по параметрам акустического сигнала, регистрируемого в процессе воздействия горного оборудования на забой или при проведении акустических зондирований, а также по некоторым дополнительным особенностям в выполняемом прогнозе, вводимом при пересечении забоем выработки геологического нарушения. В статье кратко рассмотрены общие принципы каждого из указанных выше методов прогноза выбросоопасности песчаников. |
| format |
Article |
| author |
Минеев, С.П. Шубин, В.П. Кострица, А.А. Янжула, А.С. Кирьяков, М.А. Крипченко, С.В. |
| spellingShingle |
Минеев, С.П. Шубин, В.П. Кострица, А.А. Янжула, А.С. Кирьяков, М.А. Крипченко, С.В. Современная методология прогноза выбросоопасности песчаников при ведении горных работ на угольных шахтах Украины Геотехнічна механіка |
| author_facet |
Минеев, С.П. Шубин, В.П. Кострица, А.А. Янжула, А.С. Кирьяков, М.А. Крипченко, С.В. |
| author_sort |
Минеев, С.П. |
| title |
Современная методология прогноза выбросоопасности песчаников при ведении горных работ на угольных шахтах Украины |
| title_short |
Современная методология прогноза выбросоопасности песчаников при ведении горных работ на угольных шахтах Украины |
| title_full |
Современная методология прогноза выбросоопасности песчаников при ведении горных работ на угольных шахтах Украины |
| title_fullStr |
Современная методология прогноза выбросоопасности песчаников при ведении горных работ на угольных шахтах Украины |
| title_full_unstemmed |
Современная методология прогноза выбросоопасности песчаников при ведении горных работ на угольных шахтах Украины |
| title_sort |
современная методология прогноза выбросоопасности песчаников при ведении горных работ на угольных шахтах украины |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2017 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/138699 |
| citation_txt |
Современная методология прогноза выбросоопасности песчаников при ведении горных работ на угольных шахтах Украины / С.П. Минеев, В.П. Шубин, А.А. Кострица, А.С. Янжула, М.А. Кирьяков, С.В. Крипченко // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2017. — Вип. 133. — С. 158-172. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. |
| series |
Геотехнічна механіка |
| work_keys_str_mv |
AT mineevsp sovremennaâmetodologiâprognozavybrosoopasnostipesčanikovprivedeniigornyhrabotnaugolʹnyhšahtahukrainy AT šubinvp sovremennaâmetodologiâprognozavybrosoopasnostipesčanikovprivedeniigornyhrabotnaugolʹnyhšahtahukrainy AT kostricaaa sovremennaâmetodologiâprognozavybrosoopasnostipesčanikovprivedeniigornyhrabotnaugolʹnyhšahtahukrainy AT ânžulaas sovremennaâmetodologiâprognozavybrosoopasnostipesčanikovprivedeniigornyhrabotnaugolʹnyhšahtahukrainy AT kirʹâkovma sovremennaâmetodologiâprognozavybrosoopasnostipesčanikovprivedeniigornyhrabotnaugolʹnyhšahtahukrainy AT kripčenkosv sovremennaâmetodologiâprognozavybrosoopasnostipesčanikovprivedeniigornyhrabotnaugolʹnyhšahtahukrainy |
| first_indexed |
2025-07-10T06:23:28Z |
| last_indexed |
2025-07-10T06:23:28Z |
| _version_ |
1837240011659935744 |
| fulltext |
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2017. № 133
Статья посвящена 50-летию со дня основания Института геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН
Украины
158
УДК [622.831.322: 552.513].001.18
Минеев С.П., д-р техн. наук, проф.
(ИГТМ НАН Украины),
Шубин В.П., инженер
(ГУГТДО),
Кострица А.А., инженер
(ИГТМ НАН Украины),
Янжула А.С., инженер,
Кирьяков М.А., инженер,
Крипченко С.В., инженер
(ШУ «Покровское»)
СОВРЕМЕННАЯ МЕТОДОЛОГИЯ ПРОГНОЗА
ВЫБРОСООПАСНОСТИ ПЕСЧАНИКОВ ПРИ ВЕДЕНИИ
ГОРНЫХ РАБОТ НА УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ УКРАИНЫ*
Мінєєв С.П., д-р техн. наук, проф.,
(ІГТМ НАН України),
Шубін В.П., інженер
(ГУДПДО),
Костриця А.О., інженер
(ІГТМ НАН України),
Янжула О.С., інженер,
Кір’яков М.А., інженер,
Крипченко С.В., інженер
(ШУ «Покровське»)
СУЧАСНА МЕТОДОЛОГІЯ ПРОГНОЗУ
ВИКИДОНЕБЕЗПЕЧНОСТІ ПІЩАНИКІВ ПІД ЧАС ВЕДЕННЯ
ГІРНИЧИХ РОБІТ НА ВУГІЛЬНИХ ШАХТАХ УКРАЇНИ
Mineev S.P., D. Sc. (Tech.), Professor,
(IGTM NAS of Ukraine),
Shubin V.P., M.S. (Tech.)
(MDLDR),
Kostritsa A.A., M.S. (Tech.)
(IGTM NAS of Ukraine),
Yanzhula A.S., M.S. (Tech.),
Kiryakov M.A., M.S. (Tech.),
Kripchenko S.V., M.S. (Tech.)
(Mine management “Pokrovskoye”)
MODERN METHODOLOGY OF OUTBURST SANDSTONE
FORECAST DURING MINING OPERATIONS AT COAL MINES OF
UKRAINE
* © Минеев С.П., Шубин В.П., Кострица А.А., Янжула А.С., Кирьяков М.А., Крипченко С.В., 2017
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2017. № 133
159
Аннотация. Рассмотрена методология включающая в себя основные правила выполнения
прогноза, оценки степени выбросоопасности, оценки эффективности применения мероприя-
тий, предотвращающих выбросы песчаника и газа или уменьшающих их частоту и интенсив-
ность при проведении горных выработок в угольных шахтах Украины.
Прогноз выбросоопасности песчаников осуществляют при выполнении геолого-разведоч-
ных работ и в процессе проведения горных выработок по этим песчаникам. На стадии геолого-
разведочных работ прогноз выбросоопасности песчаников осуществляют на основании ана-
лиза проб, отбираемых из керна на участках пересечения песчаников скважинами, пробурен-
ными с поверхности до глубин 600 м и более. Песчаники по анализу геолого-разведочных дан-
ных относят к невыбросоопасным до глубин 600 м их залегания, а также на глубинах 600 м и
более, только на участках детальной разведки и доразведки угольных пластов определённых
марок со значениями показателя отражательной способности витринита R° менее 0,75 % и со-
держания углерода С0
0 менее 84 %.
Способы борьбы с выбросами или БВР в режиме сотрясательного взрывания (СВ) в гор-
ных выработках вводят при получении прогноза «Опасно» или при приближении их забоев к
опасной зоне по песчанику с расстояния не менее 3 м по нормали и отменяют при отходе от
этой зоны на такое же расстояние.
Основным показателем прогноза выбросоопасности песчаника, определённого на основа-
нии анализа кернового материала, полученного при бурении скважины в горной выработке,
является разделение керна на диски и наличие кольцевых трещин, по интенсивности образо-
вания которых выделяют три степени выбросоопасности песчаников – высокую, среднюю и
низкую. Однако в ряде случаев бурение керновых скважин не всегда возможно или достаточно
трудоёмко. Поэтому применяются другие способы прогноза выбросоопасности. Учитывая из-
ложенное следует считать, что одним важнейших элементов безопасного проведения вырабо-
ток по выбросоопасным песчаникам является выполнение надёжного и достоверного прогноза
выбросоопасности. Этому вопросу и посвящена данная статья.
При проведении горных выработок прогноз выбросоопасности осуществляют по делению
керна разведочной скважины, по эффективной поверхностной энергии (ЭПЭ), по комплекс-
ному критерию В, вычисляемому по геолого-геофизическим данным, по параметрам акусти-
ческого сигнала, регистрируемого в процессе воздействия горного оборудования на забой или
при проведении акустических зондирований, а также по некоторым дополнительным особен-
ностям в выполняемом прогнозе, вводимом при пересечении забоем выработки геологиче-
ского нарушения. В статье кратко рассмотрены общие принципы каждого из указанных выше
методов прогноза выбросоопасности песчаников.
Ключевые слова: прогноз, выбросоопасность песчаников, ведение горных работ, уголь-
ная шахта, выбросы породы и газа
Настоящая методология рассматривает основные правила выполнения
прогноза, оценки степени выбросоопасности, оценки эффективности примене-
ния мероприятий, предотвращающих выбросы песчаника и газа или уменьшаю-
щих их частоту и интенсивность при проведении горных выработок в угольных
шахтах Украины.
Для обеспечения безопасности при ведении горных работ по выбросоопас-
ным песчаникам или вблизи них первоначально необходимо осуществлять про-
гноз выбросоопасности, а уже потом применять решение о выборе способов и
средств для их предотвращения, а также для уменьшения частоты и интенсивно-
сти выбросов песчаника и газа.
Прогноз выбросоопасности песчаников осуществляют при выполнении
геолого-разведочных работ, а также и в процессе проведения горных выработок
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2017. № 133
160
по этим песчаникам. Причём, на стадии геолого-разведочных работ прогноз вы-
бросоопасности песчаников осуществляют на основании анализа проб, отбирае-
мых из керна на участках пересечения песчаников скважинами, пробуренными с
поверхности до глубин 600 м и более в соответствии с требованиями [1-7]. Как
известно [2], песчаники по анализу геологоразведочных данных относят к невы-
бросоопасным до глубин 600 м их залегания, а также на глубинах 600 м и более,
только на участках детальной разведки и доразведки угольных пластов опреде-
лённых марок со значениями показателя отражательной способности витринита
R° менее 0,75 % и содержания углерода С0
0 менее 84 %.
В неопасных зонах, установленных прогнозом выбросоопасности песчани-
ков в шахтных условиях, выработки проводят без применения противовыброс-
ных мероприятий, а буровзрывные работы (БВР) выполняют в режиме, установ-
ленном для сверхкатегорийных по газу шахт.
Способы борьбы с выбросами или БВР в режиме сотрясательного взрыва-
ния (СВ) в горных выработках вводят при получении прогноза «Опасно» или при
приближении их забоев к опасной зоне по песчанику с расстояния не менее 3 м
по нормали и отменяют при отходе от этой зоны на такое же расстояние.
Как правило, основным показателем прогноза выбросоопасности песча-
ника, определённого на основании анализа кернового материала, полученного
при бурении скважины в горной выработке, является разделение керна на диски
и наличие кольцевых трещин, по интенсивности образования которых выделяют
три степени выбросоопасности песчаников – высокую, среднюю и низкую. Од-
нако в ряде случаев бурение керновых скважин не всегда возможно или доста-
точно трудоёмко [5, 7, 8]. Поэтому применяются другие способы прогноза вы-
бросоопасности.
Учитывая изложенное следует считать, что одним из важнейших элемен-
тов безопасного проведения выработок по выбросоопасным песчаникам явля-
ется выполнение надёжного и достоверного прогноза выбросоопасности. Этому
вопросу и посвящена данная статья.
При рассмотрении методологии прогноза выбросоопасности необходимо
отметить, что прогноз выбросоопасности песчаников не проводят только в зонах
их эффективной защиты при опережающей отработке угольных пластов.
При проведении горных выработок прогноз выбросоопасности осуществ-
ляют по делению керна разведочной скважины, по эффективной поверхностной
энергии (ЭПЭ), по комплексному критерию В, вычисляемому по геолого-геофи-
зическим данным, по параметрам акустического сигнала, регистрируемого в
процессе воздействия горного оборудования на забой или при проведении аку-
стических зондирований, а также по некоторым дополнительным особенностям
в выполняемом прогнозе, вводимом при пересечении забоем выработки геологи-
ческого нарушения. Далее кратко рассмотрим общие принципы каждого из ука-
занных выше методов прогноза выбросоопасности песчаников.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2017. № 133
161
1 Прогноз выбросоопасности песчаников по делению керна на
диски
Выбросоопасность пород определяют на основании анализа кернового ма-
териала, полученного при бурении скважин диаметром от 59 мм до 76 мм. Длина
скважин не ограничивается, но неснижаемое опережение их впереди забоя выра-
ботки должно быть не менее 2 м. Керновые скважины бурят в направлении по-
двигания выработки и располагают:
• по оси выработки, если выбросоопасный песчаник находится во всем сечении
выработки;
• в выбросоопасном слое песчаника, если в сечении выработки находятся вы-
бросоопасный и невыбросоопасный слой, или по каждому слою, если выбро-
соопасность их неизвестна.
Основным показателем прогноза выбросоопасности пород является разде-
ление керна на диски и наличие кольцевых трещин. Характерной особенностью
дисков и кольцевых трещин, образующихся при бурении керновых скважин в
выбросоопасных песчаниках, является перпендикулярность их к оси скважин
плоскостей, ограничивающих диски или кольцевые трещины. Степень выбросо-
опасности пород определяют по интенсивности деления кернов на диски и обра-
зования кольцевых трещин (рис. 1) [4, 5, 7]:
• при наличии от 30 до 40 и более выпукло-вогнутых дисков в 1,0 м керна – сте-
пень выбросоопасности высокая;
• при наличии в 1,0 м керна не более 30 дисков, перемежающихся участками
керна длиной от 50 мм до 100 мм с характерными кольцевыми трещинами –
степень выбросоопасно-
сти средняя;
• при выходе кернов дли-
ной от 150 мм до 200 мм
и более, опоясанных
кольцевыми трещинами
и перемежающихся еди-
ничными дисками, –
степень опасности низ-
кая;
• при отсутствии в керне
дисков и кольцевых тре-
щин песчаник относят к
невыбросоопасным.
Перед бурением кер-
новой скважины геолог
шахты производит описа-
ние слоёв песчаника в се-
чении выработки, опреде-
ляет слой (слои), по кото-
рому необходимо бурить
а – в невыбросоопасной зоне
б – в выбросоопасной зоне
Рисунок 1 – Характер разрушения керна [5]
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2017. № 133
162
скважину. После бурения он описывает керновый материал по скважине, нано-
сит на эскиз проведения выработки (планшет) расположение скважины с привяз-
кой её к маркшейдерскому знаку и данные наблюдений заносит в рабочий жур-
нал геолого-маркшейдерской службы шахты.
2 Прогноз выбросоопасности песчаников по эффективной
поверхностной энергии (ЭПЭ)
Для прогноза выбросоопасности пород по ЭПЭ отбирают пробы в виде ча-
сти керна длиной не менее 200 мм из участка деления его на диски или наличия
кольцевых трещин и из участка, где диски или кольцевые трещины отсутствуют
[2, 4, 8]. Из каждой пробы изготавливают не менее трёх образцов для определе-
ния величины ЭПЭ и вычисляют средние значения для каждой пробы.
Выбросоопасность песчаника определяют по показателю ВЭПЭ
( )2
2
1 1 1
3 п n
ЭПЭ
n
g H
В
A E
ρ γ
γ γ
⋅ ⋅ ⋅
= −
⋅ ⋅
,
где Н – глубина залегания пород, м; gn – ускорение свободного падения, м/с; пρ
– объёмный вес вышележащих пород, г/м3; Ап – удельная поверхность разрушен-
ного материала, м2; Е1 – модуль упругости песчаника на участке деления керна
на диски или наличия кольцевых трещин, т/м2; 1γ и 2γ – средние значения ЭПЭ
по пробам керна на участках наличия дисков или кольцевых трещин и отсутствия
их соответственно, м⋅с2.
Песчаник считают выбросоопасным, если показатель ВЭПЭ > 1, и невыбро-
соопасным, если ВЭПЭ ≤ 1.
3 Прогноз выбросоопасности песчаников по геолого-геофизическим
данным
Для прогноза выбросоопасности по геолого-геофизическим данным в за-
бое выработки отбирают пробы из каждого однородного по структурно-текстур-
ным признакам слоя песчаника мощностью более 1 м. Если песчаник однород-
ный по всей мощности, то отбирают одну пробу. Из этих проб изготавливают
образцы, по которым в лабораторных условиях определяют прогностические по-
казатели выбросоопасности. Нормированные величины этих показателей, диф-
ференцированные по рангам выбросоопасности, с помощью которых по факти-
чески установленным величинам каждого показателя определяют соответствую-
щий ранг выбросоопасности [2, 4, 8, 9].
Выбросоопасность песчаника (слоя) определяют по комплексному крите-
рию В, который рассчитывается по сумме рангов всех показателей согласно фор-
муле:
1 2 3 4 5 6 7 6 ,
12 2
В В В В В В В ВВ + + + + + +
= +
где В1…В7 – ранги прогностических показателей выбросоопасности.
При величине В ≤ 0,35 песчаник относят к невыбросоопасным. Если В
равно от 0,36 до 0,39 то необходимо дополнительное опробование в объёме,
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2017. № 133
163
предусмотренном нормативными требованиями. При В ≥ 0,4 песчаник относят к
выбросоопасным. Заключение о результатах прогноза выбросоопасности пород
подписывают геолог шахты и руководитель службы прогноза, согласовывают с
институтом – разработчиком способа прогноза и утверждают главным инжене-
ром шахты.
При проведении выработки в рассматриваемых условиях необходимо осу-
ществлять постоянное бурение не менее 2-х разведочных скважин диаметром
42-46 мм, длинной не менее 7 м с неснижаемым опережением не менее 2 м для
разведки непрогнозируемых геологических нарушений впереди забоя выработки
и оценки степени их выбросоопасности по наличию предупредительных призна-
ков в процессе бурения разведочных скважин.
При обнаружении бурением разведочных скважин геологического нару-
шения, в случае получения при подходе к геологическому нарушении, а также в
его пределах текущим прогнозом опасной зоны или при наличии признаков вы-
бросоопасности пласта в процессе бурения разведочных скважин или работы
комбайном по забою при подходе и пересечении геологического нарушения,
данное геологическое нарушение следует относить к активным по внезапным
выбросам угля и газа, а подход с расстояния не менее 5 м к нему, пересечение и
отход не менее 5 м от нарушения осуществлять буровзрывным способом в ре-
жиме сотрясательного взрывания.
В случае отсутствия опасных по прогнозу зон, при подходе к нарушению
и отсутствия признаков выбросоопасности пласта в процессе бурения разведоч-
ных скважин: вынос штыба и газа, зажатие бурового инструмента, данное геоло-
гическое нарушение можно отнести к пассивным по выбросам, и пересечение
такого геологического нарушения необходимо осуществлять комбайновым спо-
собом с ведением одного из вышеуказанных прогнозов выбросоопасности пла-
ста. При этом для повышения безопасности ведения горных работ скорость по-
двигания выработки комбайном при приближении к геологическому нарушению
ограничивается требованиями, согласно [3].
Далее рассмотрим основные акустические способы прогноза выбросоопас-
ности песчаников, используемые в качестве нормативных при ведении горных
работ на угольных шахтах Украины.
4 Текущий прогноз выбросоопасности песчаников по параметрам
акустического сигнала
Предварительно необходимо отметить, что ранее применялся в качестве
нормативного весьма эффективный сейсмоакустический метод прогноза выбро-
соопасности песчаников при проведении выработок проходческими комбай-
нами, разработанный ИГТМ НАН Украины на базе аппаратуры ЗУА-4 и АК-1.
Способ был основан на анализе, так называемого, отношения отношений высо-
кочастотных и низкочастотных спектров сейсмоакустических сигналов их со-
ставляющих при разных состояниях песчаника [11]. Также необходимо отметить
об акустическом способе прогноза выбросоопасности, который был достаточно
серьёзно обоснован НГУ, был промышленно опробован и показал свою эффек-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2017. № 133
164
тивность. Способ был основан на анализе акустических сигналов, регистрируе-
мых в углепородном массиве аппаратурой АК-1М и выдавал информацию в виде
комплексного показателя выбросоопасности К [12]. Однако в последнее время в
силу определённых причин не технического характера в нормативные доку-
менты был включён только прогноз выбросоопасности песчаников по парамет-
рам акустического сигнала. Прогноз выбросоопасности по параметрам акустиче-
ского сигнала осуществляют в каждом цикле подвигания забоя с помощью аппа-
ратуры АПСС [13].
Источником акустического сигнала при текущем прогнозе выбросоопасно-
сти служат: при комбайновом проведении выработки – воздействие комбайна на
забой в процессе выемки горной породы; при буровзрывном способе проведения
выработки – воздействие на забой буровой установкой при бурении шпуров для
выполнения взрывных работ.
Прогностическими параметрами служат коэффициент выбросоопасности
Кв и частота максимума спектра акустического сигнала Fр. В способе коэффици-
ент выбросоопасности Кв также вычисляют по отношению величин амплитуды
высокочастотной (Ав) и амплитуды низкочастотной составляющих (Ан). Пере-
дачу акустического сигнала из забоя на поверхность осуществляют по свободной
паре проводов с использованием аппаратуры типа АПСС. Геофон аппаратуры
крепят в шпуре длиной не менее 0,7 м, диаметром 42-43 мм или устанавливают
на элементах крепи, обеспечивая надёжный контакт с породой. Геофон устанав-
ливают на расстоянии (5-50) м от забоя, обеспечивая его защиту от повреждения
при ведении взрывных работ.
В процессе обработки акустического сигнала вычисляется его спектр,
средние значения в интервалах обработки длительностью около 120 с и средний
спектр по завершению цикла воздействия оборудования на забой. По этому спек-
тру вычисляются прогностические параметры. Коэффициент выбросоопасности
Кв и частота максимума спектра Fр.
В начале ведения текущего прогноза выбросоопасности песчаников в гор-
ной выработке принимают Ан = 240 Гц, Ав = 300 Гц, при этом критическое значе-
ние Кв = 2,7, а частоты максимума спектра Fр = 1200 Гц. После набора парамет-
ров в 30-ти циклах и более непрерывного проведения выработки необходимо вы-
полнить корректировку критических значений, они вычисляются в программе
«Анализ базы» программного комплекса PROGNOZ 4.0, разработанного
МакНИИ [13]. Корректировка критических значений осуществляют не реже од-
ного раза в три месяца или после подвигания забоя на 150 м и более.
Текущий прогноз выбросоопасности песчаников осуществляет програм-
мой обработки путём сравнения полученных в очередном цикле воздействия на
забой горного оборудования прогностических параметров с их критическими
значениями. Если значения прогностических параметров ниже критического
уровня, то следует сообщение «Безопасная глубина выемки один цикл», прогноз
распространяется на один цикл подвигания забоя. При этом буровзрывные ра-
боты можно вести в режиме, установленном для сверхкатегорийных по газу
шахт. Если в двух циклах из 6-ти подвигания забоя значения Кв и Fр выше кри-
тического уровня для песчаников низкой и средней степени выбросоопасности,
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2017. № 133
165
а для песчаников высокой степени выбросоопасности – хотя бы одно из прогно-
стических параметров превышает установленный критический уровень, то сле-
дует сообщение «Опасная ситуация». При этом проведение выработки необхо-
димо запретить до проведения противовыбросных мероприятий или осуществ-
лять проведение её БВР в режиме СВ.
При применении противовыбросных мероприятий или проведении выра-
ботки БВР в режиме СВ текущий прогноз выбросоопасности песчаника не отме-
няется. Прогноз «Опасная ситуация» сменяется на прогноз «Безопасная глубина
выемки один цикл» после подвигания забоя на 6 м при сообщении «Опасно, зона
запаса».
Отсутствие обработки акустического сигнала и прогноза выбросоопасно-
сти в текущем цикле подвигания забоя из-за неисправности линии передачи сиг-
нала, аппаратуры или по иным причинам приравнивается к прогнозу «Опасная
ситуация».
Оператор службы прогноза выполняет обработку акустического сигнала,
вывод на печать результатов обработки, ретроспективный анализ прогностиче-
ских параметров, прослушивание круглосуточной записи акустических сигналов
осуществляет в соответствии с «Руководством по эксплуатации программного
обеспечения PROGNOZ 4.0» [13]. Критические значения прогностических пара-
метров фиксируют в специальном акте [4].
5 Прогноз выбросоопасности песчаников по результатам
акустического зондирования в выработках, проводимых
буровзрывным или комбайновым способом
Прогноз выбросоопасности осуществляется по результатам акустического
зондирования в пройденной выработке и последующей экстраполяции результа-
тов на дальнейшее её проведение.
По результатам акустического зондирования допускается изменять сте-
пень выбросоопасности песчаников на другую, в пределах проводимой полевой
выработки в конкретных горно-геологических условиях, если ранее выполнен-
ный прогноз установлен в целом для толщи песчаника по геологоразведочным
данным или ином способе прогноза. Экстраполяция результатов прогноза на уча-
сток планируемого проведения полевой выработки осуществляется: при высокой
степени выбросоопасности, определённой по геологоразведочным данным и
подтверждённой способом прогноза при проведении выработки – на величину
не более 20 м от забоя выработки; при средней и низкой степени выбросоопас-
ности песчаников – на величину не более 40 м от забоя выработки [4, 14].
Методика проведения акустического зондирования соответствует требова-
ниям [3, 4]. При этом по всей длине выработки необходимо выдерживать одина-
ковые (рекомендуемое – 1,5 м) расстояния от геофона до точки нанесения уда-
ров. Серия из 10-12 ударов наносится слева и справа от закреплённого геофона.
Геофон крепится на обнажении песчаника в 2/3 части стенки от почвы выработки
путём его расклинивания между элементами крепи и стенкой выработки, обес-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2017. № 133
166
печивая надёжный контакт с породой. Интервал выполнения акустических зон-
дирований должен быть не менее 50 м, а расстояние между пунктами наблюде-
ний не более 5 м.
Акустические зондирования выполняют с использованием шахтного циф-
рового регистратора типа РШЦ, обеспечивающего запись акустического сигнала
от геофона. Регистратор имеет частотный диапазон 20-3500 Гц, что позволяет
осуществлять оценку состояния пород до расстояния 125 м от горной выработки.
Обработку записей акустических сигналов выполняют после выдачи реги-
стратора на поверхность по программе МакНИИ ZOND в соответствии с требо-
ванием [4, 13]. Для прогноза выбросоопасности прогностическими параметрами
служат: коэффициент выбросоопасности Кв и расстояние до верхней границы
развития межслоевых деформаций (максимальные расстояния до ОМК).
Для вычисления коэффициента выбросоопасности задаются значения ча-
стот ограничивающих низкочастотную (сверху) и высокочастотную (снизу) со-
ставляющие. Первоначально эти значения устанавливают, соответственно, 240 и
300 Гц, которые могут быть уточнены по мере накопления данных. Для коррек-
тировки граничных значений используют сводную таблицу данных, расположен-
ную в этой программе «Zond» в решении задачи «Оценка выбросоопасности».
Значения коэффициента выбросоопасности и максимальных расстояний до
ослабленных межслоевых контактов на каждом пункте наблюдений, представ-
лены в программе в виде графиков, наряду с другими параметрами и распреде-
лением ОМК, определённых в толще пород, окружающих выработку. Критиче-
ские значения для коэффициента выбросоопасности равны 2,7, а для максималь-
ных расстояний до ОМК – 3 м. Участок или интервал выработки относят к вы-
бросоопасному, если подряд в трёх пунктах наблюдений значения Кв выше кри-
тического уровня, а максимальное расстояние менее критического уровня.
Если такая ситуация зафиксирована на расстоянии до 30 м от забоя выра-
ботки, то дальнейшее проведение выработки необходимо осуществлять БВР в
режиме СВ. Если такая ситуация зафиксирована на расстоянии более 30 м от за-
боя, то необходимо перейти на прогноз выбросоопасности, применяемый для вы-
сокой степени выбросоопасности песчаника. Отмена этого режима может быть
при отсутствии опасной ситуации на протяжении следующих 50 м проведения
выработки. Причём прогноз «Опасная ситуация» по результатам акустического
зондирования может быть отменен по результатам применения прогноза выбро-
соопасности пород по делению кернов на диски. При отсутствии выбросоопас-
ной ситуации допускается выработку проводить буровзрывным способом в ре-
жиме для сверхкатегорийных по газу шахт.
С точки зрения надёжности рассмотренных способов прогноза выбросо-
опасности песчаника имеется ряд технологических ситуаций при которых нет
однозначных нормативных решений. Так, к примеру, достаточно часто встреча-
ются условия, когда необходимо проводить выработку по слою выбросоопасного
песчаника или вблизи него, при этом в сечении выработки залегает ещё и уголь-
ный пласт, причём, который к тому же нередко является угрожаемым или даже
опасным по выбросам угля и газа.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2017. № 133
167
Для решения данного вопроса в настоящее время ИГТМ НАН Украины
совместно со специалистами ряда шахт выполняются шахтные эксперименталь-
ные работы, направленные на обоснование возможности и разработке парамет-
ров мероприятий по безопасному проведению выработок смешанным забоем по
выбросоопасному песчанику и угольному пласту [14-16]. В результате которых
планируется разработать способ прогноза и предотвращения выбросов как пес-
чаника, так и угля.
В качестве примера апробации некоторых из приведенных способов про-
гноза выбросоопасности приведём разработанные ИГТМ НАН Украины реко-
мендации по безопасному проведению уклона № 1 пласта m4
2 2 ступени и 5 се-
верного конвейерного штрека уклона № 1 пласта m4
2 для условий ГП «УК «Крас-
нолиманская» и проведение 4-го северного конвейерного штрека блока 10 в
условиях ШУ «Покровское». Осложняющим фактором является проведение вы-
работок вблизи выбросоопасного песчаника, в том числе и с его присечкой в се-
чении выработки, в который залегает ещё угольный пласт.
По поводу безопасного проведения выработок вблизи выбросоопасных
песчаников, следует отметить, что в настоящее время на шахтах Донбасса при
проведении пластовых подготовительных выработок вблизи выбросоопасных
песчаников успешно применяется локальная их разгрузка образованием разгру-
зочной щели (полости) путём опережающей выемки угольного пласта комбай-
ном или отбойным молотком (при буровзрывном способе проведения выра-
ботки). При этом, обеспечивая опережение угольного забоя относительно пород-
ного на величину не менее 0,5 м и оставляя предохранительный породный слой
между щелью (полостью) и песчаником, а также соблюдая определённую оче-
рёдность выемки угля и породы в пределах проектного контура выработки, при-
сечку вмещающих пласт пород, в том числе и выбросоопасных песчаников, в
пределах сечения выработок можно осуществлять комбайновым способом, либо
буровзрывным способом в режиме, установленном для сверхкатегорийных по
газу шахт. Способ локальной разгрузки выбросоопасных песчаников путём об-
разования разгрузочной щели включён в отраслевой стандарт [4].
Кроме того, следует учитывать накопленный на ГП «УК «Краснолиман-
ская» и ШУ «Покровское» опыт проведения подготовительных выработок ком-
байновым способом по угольному пласту вблизи выбросоопасных песчаников, в
том числе с их присечкой в пределах сечения выработок, не осложнялось внезап-
ными выбросами породы и газа и их предупредительными признаками.
Учитывая накопленный шахтами опыт проведения подготовительных вы-
работок вблизи выбросоопасных песчаников без проявления газодинамический
явлений ИГТМ НАН Украины рекомендовал проведение выработок в подобных
условиях ГП «УК «Краснолиманская» и ШУ «Покровское» осуществлять ком-
байном избирательного действия при условии выполнения следующих требова-
ний:
• выработки проводить с применением двух видов текущего прогноза выбросо-
опасности пласта, например по параметрам акустического сигнала с примене-
нием аппаратуры АПСС-1 и по прочности угольного пласта в соответствии [4];
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2017. № 133
168
• в неопасных по прогнозам зонах, рекомендуется применять способ предотвра-
щения внезапных выбросов песчаника и газа путём образования разгрузочной
щели (полости) в угольном пласте, которая создаётся посредством опережаю-
щей выемки угольного пласта исполнительным органом комбайна в пределах
сечения выработки;
• при выявлении опасной зоны одним из видов прогноза или при обнаружении
предупредительных признаков газодинамических явлений, которые не при-
урочены к зонам геологических нарушений, необходимо выполнять противо-
выбросные мероприятия, например гидрорыхление угольного пласта с контро-
лем его эффективности по динамике начальной скорости газовыделения из
шпуров [2].
В случае невозможности применить гидрорыхление или в случае его неэф-
фективности, проведение выработок осуществлять одним забоем по углю и вме-
щающим породам буровзрывным способом в режиме сотрясательного взрыва-
ния согласно рекомендациям, изложенным в работах [5, 14]. При этом, проход-
ческий комбайн должен быть оборудован датчиком газовой защиты типа ТМРК
(термокаталитическое метан-реле комбайновое), выработки должны быть обес-
печены расчётным количеством воздуха, а работающие обеспечены сигнализа-
торами метана, совмещёнными с головными светильниками.
Проведение указанных выработок на шахте «Краснолиманская» осуществ-
лялась с ведением текущего прогноза выбосоопасности угольного пласта по
начальной скорости газовыделения из шпуров с помощью прибора ПГ-2м и гер-
метизатора ЗГ-1 и по параметрам акустического сигнала с применением аппара-
туры АПСС-1. Мероприятия выполнялись в 5-й северном конвейерном штреке
уклона №1 пласта m2
4 при входе забоя в зону влияния геологического нарушения
(Центральный надвиг) с ПК 143+13,5 до ПК 146+8,0, а при проведении конвей-
ерного ходка № 2 5-й северной коренной лавы уклона №1 пласта m2
4 с ПК 0+0
до ПК 8+ 4,5, т.е. до выхода забоя в невыбросоопасную часть пласта (выше изо-
гибсы 450 м). Поскольку опасных зон при выполнении текущего прогноза и пре-
дупредительных признаков газодинамического явления не было, то противовы-
бросные мероприятия на угольном пласте в забое не применялись.
Кроме того, при проведении выработок осуществлялось постоянное буре-
ние двух разведочных скважин по ходу забоя выработок диаметром 42 м длиной
7 м с неснижаемым опережением 2 м. При этом непрогнозируемых геологиче-
ских нарушений выявлено не было и забоями выработок они не вскрывались.
При проведении этих выработок на шахте «Краснолиманская» применялся
способ предотвращения внезапных выбросов песчаника и газа, включающий в
себя образование разгрузочной щели (полости) в угольном пласте посредством
опережающей выемки выбросоопасного угольного пласта m2
4 исполнительным
органом комбайна в пределах сечения выработки на глубину, равную величине
подвигания забоя за один цикл походки комбайном и с учётом неснижаемого
опережения щели не менее 0,5 м. Способом предусматривалось выемку пород
над и под щелью начинать со средней части забоя, а затем производить выемку
в боках и своде выработке, причём предохранительный слой между щелью и пес-
чаником должен быть не менее 0,5 м.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2017. № 133
169
Проведение 4-го северного конвейерного штрека блока 10 по выбросоопас-
ному угольному пласту d4 в условиях ШУ «Покровское» осуществлялась про-
ходческим комбайном КСП-43 с последующим креплением металлической ар-
кой КШПУ-20,3, устанавливаемой с частотой 1,5 рамы на 1 метр. Ведение теку-
щего прогноза выбосоопасности угольного пласта выполнялось по начальной
скорости газовыделения из шпуров с помощью прибора и по параметрам акусти-
ческого сигнала с применением аппаратуры АПСС-1. Мероприятия выполнялись
под наблюдением ИГТМ в 4-м северном конвейерном штреке по мере его прове-
дения с ПК 94+6,5 до ПК 210+6,0. Технологическая схема проведения выработки
комбайном приведена на рис. 2.
На пикете ПК 194+8,5 забоем выработки было встречено непрогнозируе-
мое тектоническое нарушение типа сброс пласта c амплитудой смещения угля
1,7 м. Учитывая рекомендации ИГТМ НАН Украины дальнейшее проведение
выработки осуществлялось буровзрывным способом в режиме сотрясательного
взрывания. При выходе забоя выработки из зоны тектонического нарушения и
выполнения 5-ти циклов разведочных наблюдений, которые выполнялись от ПК
194+8,5 до ПК 195+6,0, проведение выработки стали выполнять по прежней
схеме с осуществлением прогноза выбросоопасности пласта по начальной ско-
рости газовыделения из шпуров. Показания начальной скорости газовыделения
при выполнении прогноза менялись в следующих пределах, соответственно, в
трёх интервалах измерений: 0,00-0,51 л/мин; 0,00-1,19 л/мин и 0,00-1,48 л/мин.
Выводы. Существующие способы прогноза выбросоопасности песчани-
ков включены в нормативные документы и достаточно эффективны.
Осложняющим фактором является случаи, когда необходимо проводить
выработку по слою выбросоопасного песчаника или вблизи него, при этом в се-
чении выработки залегает ещё и угольный пласт, причём, который к тому же не-
редко является угрожаемым или даже опасным по выбросам угля и газа.
В настоящее время ИГТМ НАН Украины выполняет шахтные эксперимен-
тальные работы, направленные на обоснование возможности и разработке пара-
метров мероприятий по безопасному проведению выработок смешанным забоем
по выбросоопасному песчанику и угольному пласту. В результате будет разра-
ботан способ прогноза и предотвращения выбросов как песчаника, так и угля в
смешанном забое выработки.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. НПАОП 10.0-1.10.10. Правила безпеки у вугільних шахтах. – Київ: Основа, 2010. – 430 с.
2. СОУ 10.1.00174088.011-2005: Правила ведения горных работ на пластах, склонных к газодина-
мическим явлениям. – Киев: Минуглепром Украины, 2005. – 220 с.
3. СОУ 10.1.00174088.017-2009: Правила пересечения горными выработками зон геологических
нарушений на пластах, склонных к внезапным выбросам угля и газа. – Киев: Минуглепром Украины,
2009. – 40 с.
4. СОУ-П 05.1.00174088.033:2012: Прогноз и предотвращение выбросов песчаников на глубоких
шахтах. – Киев: Минэнергоугля Украины, 2012. – 29 с.
5. Минеев, С.П. Прогноз и способы борьбы с газодинамическими явлениями на шахтах Украины /
С.П. Минеев. – Днепропетровск: Восточный издательский дом, 2016. – 258 с.
6. Временное руководство по прогнозу выбросоопасности угольных пластов и вмещающих пород
по данным геофизических исследований геологоразведочных скважин в Донецком бассейне. – М.:
МУП СССР, Мингео СССР, 1989. – 48 с.
7. Потураев, В.Н. Прогноз и предотвращение выбросов пород и газа / В.Н. Потураев, А.Н. Зорин,
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2017. № 133
170
В.Н. Забигайло [и др.]. - Киев: Наук. думка, 1986. – 160 с.
8. Баранов, В.А. Структурные преобразования песчаников Донбасса и прогноз их выбросоопасно-
сти: Автореферат дис. … на соискание научной степени доктора геологических наук / НАН Украины,
Институт геотехнической механики. – Днепропетровск. – 2000. – 35 с.
9. Безручко, К.А. Опыт применения метода локального прогноза выбросоопасности песчаников на
шахтах Донбасса / К.А. Безручко // Уголь Украины, 2015. – №12. – С. 42-44.
10. Зорин, А.Н. Управление состоянием горного массива / А.Н. Зорин, В.Г. Колесников, С.П. Ми-
неев, А.А. Прусова, Е.Д. Ковтун. – Киев: Наук. думка, 1986. – 212 с.
11. Минеев, С.П. Горные работы в сложных условиях на выбросоопасных угольных пластах / С.П.
Минеев, А.А. Рубинский, О.В. Витушко, А.Г. Радченко. – Донецк: Східний видавничий дім, 2010. –
604 с.
12. Король, В.И. Акустический способ прогноза газодинамических явлений в угольных шахт /
В.И. Король, А.В. Скобенко. – Днепропетровск: НГУ, 2013. – 182 с.
13. Руководство по применению на шахтах Донбасса акустических способов контроля состояния
призабойной части выбросоопасного пласта. – Макеевка: МакНИИ, 1996. – 58 с.
14. Минеев, С.П. Проведение выработок проходческими комбайнами по выбросоопасным уголь-
ным пластам и породам / С.П. Минеев, А.А. Рубинский. – Днепропетровск: Дніпро, 2006. – 384 с.
15. А.С. № 1390372, СССР. МКИ Е 21F 5/00. Способ проведения горной выработки вблизи выбро-
соопасного массива / А.А. Прусова, С.П. Минеев, В.И. Зберовский, С.Я. Машир. – Заявл. 29.05.86,
Опубл. 23.04.88. – БИ 15. – 6 с.
16. А.С. № 1108216, СССР. МКИ Е 21F 5/00. Способ проведения горной выработки вблизи выбро-
соопасного массива / А.Н. Зорин, А.А. Прусова. – Заявл. 21.04.83, Опубл. 15.08.84, ДСП. – 4 с.
REFERENCES
1. Ministry of Coal Industry (2010), NPAOP 10.0-1.10.10. Pravyla bezpeky u vugílnykh shakhtakh
[RLALP 10.0-1.10.10. Rules of carelessness at coal mines], Osnova, Kiev, Ukraine.
2. Ministry of Coal Industry (2005), SOU 10.1.00174088.011-2005: Pravila vedeniya gornykh rabot na
plastakh, sklonnykh k gazodinamicheskim yavleniyam [SOU 10.1.00174088.011-2005: Rules for conducting
mining operations on reservoirs prone to gas dynamic phenomena], Ministry of Coal Industry, Kiev, Ukraine.
3. Ministry of Coal Industry (2009), SOU 10.1.00174088.017-2009: Pravila peresecheniya gornymi
vyrabotkami zon geologicheskikh narusheniy na plastakh, sklonnykh k vnezapnym vybrosam uglya i gaza
[SOU 10.1.00174088.017-2009: Rules for the intersection of mining zones with geological disturbances in
reservoirs prone to sudden releases of coal and gas], Ministry of Coal Industry, Kiev, Ukraine.
4. Ministry of Energy (2012), SOU-P 05.1.00174088.033:2012: Prognoz i predotvrashcheniye vybrosov
peschanikov na glubokikh shakhtakh [SOU-P 05.1.00174088.033: 2012: Forecast and prevention of sandstone
emissions in deep mines], Ministry of Energy, Kiev, Ukraine.
5. Mineev, S.P. (2016), Prognoz i sposoby borby s gazodinamicheskimi yavleniyami na shakhtakh
Ukrainy [Forecast and ways to combat gas dynamic phenomena in the mines of Ukraine], Vostochnyy izda-
tel’skiy dom, Dnepropetrovsk, Ukraine.
6. Ministry of Geology (1989), Vremennoye rukovodstvo po prognozu vybrosoopasnosti ugolnykh plastov
i vmeshchayushchikh porod po dannym geofizicheskikh issledovaniy geologorazvedochnykh skvazhin v Do-
netskom basseyne [Temporary guidance on the forecast of the ejection hazard of coal seams and host rocks
according to geophysical exploration of geological exploration wells in the Donetsk basin], Ministry of Coal
Industry, Moscow, USSR.
7. Poturayev, V.N., Zorin, A.N. (et al.) (1986), Prognoz i predotvrashcheniye vybrosov porod i gaza
[Forecast and prevention of emissions of rocks and gas], Naukova dumka, Kiev, Ukraine.
8. Baranov, V.A. (2000), “Structural transformations of sandstones of Donbass and the forecast of their
outburst”, Abstract of D. Sc. dissertation, National Academy of Sciences, N.S. Polyakov Institute of Geotech-
nical Mechanics, Dnepropetrovsk, Ukraine.
9. Bezruchko, K.A. (2015), “Experience in applying the method of local forecasting of sandstone emis-
sions in the mines of Donbass”, Ugol’ Ukrainy, no. 12, pp. 42-44.
10. Zorin, A.N., Kolesnikov, V.G. (et al.) (1989), Upravleniye sostoyaniyem gornogo massiva [Manage-
ment of the state of the mountain massif], Naukova dumka, Kiev, USSR.
11. Mineev, S.P., Rubinskiy, A.A. (et al.) (2010), Gornyye raboty v slozhnykh usloviyakh na
vybrosoopasnykh plastakh [Mining in difficult conditions on the outburst hazardous layers], Skhidniy vi-
davnichiy dim, Donetsk, Ukraine.
12. Korol’, V.I. and Skobenko, A.V. (2013), Akusticheskiy sposob prognoza gazodinamicheskikh yavleniy
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2017. № 133
171
v ugolnykh shakht [Acoustic method of forecasting gas-dynamic phenomena in coal mines], NGU, Dneprope-
trovsk, Ukraine.
13. Ministry of Coal Industry (1996), Rukovodstvo po primeneniyu na shakhtakh Donbassa akusticheskikh
sposobov kontrolya sostoyaniya prizaboynoy chasti vybrosoopasnogo plasta [Guidance on the use in the mines
of Donbass acoustic methods of monitoring the state of the bottomhole part of the ejection-hazardous seam],
Makeyevka Research Institute, Makeyevka, Ukraine.
14. Mineev, S.P. and Rubinskiy, A.A. (2006), Provedeniye vyrabotok prokhodcheskimi kombaynami po
vybrosoopasnym ugol’nym plastam i porodam [Carrying out excavations by tunneling combines on the ejec-
tion-hazardous coal seams and rocks], Dnipro, Dnepropetrovsk, Ukraine.
15. Prusova, A.A., Mineev, S.P., Zberovskiy, V.I., Mashir, S.Ya (1988), Sposob provedeniya gornoy
vyrabotki vblizi vybrosoopasnogo massiva [Method of carrying out mining in the vicinity of the ejecta-dan-
gerous massif], SU, Pat. № 1390372.
16. Zorin, A.N. and Prusova, A.A. (1984), Sposob provedeniya gornoy vyrabotki vblizi vybrosoopasnogo
massiva [Method of carrying out mining in the vicinity of the ejecta-dangerous massif], SU, Pat. № 1108216.
Об авторах
Минеев Сергей Павлович, доктор технических наук, профессор, заведующий отделом, Институт
геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины, Днепр, Украина, sergmineev@gmail.com
Шубин Владимир Петрович, инженер, начальник главного управления по вопросам труда в До-
нецкой области, Украина, 05dn@dsp.gov.ua
Кострица Андрей Алексеевич, инженер, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова
Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАНУ), Днепр, Украина
Янжула Алексей Сергеевич, инженер, главный инженер ШУ «Покровское», Покровск, Украина,
office@pokrovskoe.com.ua
Кирьяков Михаил Анатольевич, инженер, начальник ШПСУ ШУ «Покровское», Покровск, Укра-
ина
Крипченко Сергей Владимирович, инженер, главный инженер ШПСУ ШУ «Покровское», По-
кровск, Украина
About the authors
Mineev Sergey Pavlovich, Doctor of Technical Sciences (D. Sc.), Professor, Head of the department,
M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the National Academy of Sciences of Ukraine
(IGTM, NASU), Dnipro, Ukraine, sergmineev@gmail.com
Shubin Vladimir Petrovich, Head of the Main Department for Labor in Donetsk region, Ukraine,
05dn@dsp.gov.ua
Kostritsa Andrey Alekseevich, engineer, M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the
National Academy of Sciences of Ukraine (IGTM, NASU), Dnipro, Ukraine.
Yanzhula Aleksey Sergeevich, engineer, Chief Engineer of Mine Management “Pokrovskoye”, Pokrovsk,
Ukraine.
Kiryakov Mikhail Anatolievich, engineer, Head of Mine-penetrating Building Management, Pokrovsk,
Ukraine.
Kripchenko Sergey Vladimirovich, engineer, Chief Engineer in Mine-penetrating Building Management
of Mine Management “Pokrovskoye”, Pokrovsk, Ukraine.
Анотація. Розглянуто методологію включає в себе основні правила виконання прогнозу, оцінки
ступеня викидонебезпечності, оцінки ефективності застосування заходів, що запобігають викиди піс-
ковика і газу або зменшують їх частоту і інтенсивність при проведенні гірничих виробок у вугільних
шахтах України.
Прогноз викидонебезпечності пісковиків здійснюють при виконанні геолого-розвідувальних робіт
і в процесі проведення гірничих виробок за цими піщаниках. На цій стадії робіт прогноз викидонебез-
печності пісковиків здійснюють на підставі аналізу проб, що відбираються з керна на ділянках пере-
тину пісковиків свердловинами, пробурених з поверхні до глибин 600 м і більше. Пісковики з аналізу
геолого-розвідувальних даних відносять до невибросоопасним до глибин 600 м їх залягання, а також
на глибинах 600 м і більше, тільки на ділянках детальної розвідки і дорозвідки вугільних пластів пев-
них марок зі значеннями показника відбивної здатності вітриніту R° менше 0,75 % і вмісту вуглецю С0
0
менше 84 %.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2017. № 133
172
Способи боротьби з викидами або БПР в режимі хитного підривання (СВ) в гірничих виробках
вводять при отриманні прогнозу «Небезпечно» або при наближенні їх вибоїв до небезпечної зони по
пісковику з відстані не менше 3 м по нормалі і скасовують при відході від цієї зони на таке ж відстань.
Основним показником прогнозу викидонебезпечності пісковику, визначеного на підставі аналізу кер-
нового матеріалу, отриманого при бурінні свердловини в гірничій виробці, є поділ керна на диски і
наявність кільцевих тріщин, по інтенсивності утворення яких виділяють три ступеня викидонебезпеч-
ності пісковиків - високий, середній і низький. Однак в ряді випадків буріння кернових свердловин не
завжди можливо або досить трудомістким. Тому застосовуються інші способи прогнозу викидонебез-
печності. З огляду на викладене слід вважати, що одним найважливіших елементів безпечного прове-
дення виробок по викидонебезпечних піщаниках є виконання надійного і достовірного прогнозу вики-
донебезпечності. Цьому питанню і присвячена ця стаття.
При проведенні гірничих виробок прогноз викидонебезпечності здійснюють з розподілу керна ро-
звідувальної свердловини, по ефективної поверхневої енергії (ЕПЕ), по комплексному критерію В, об-
числюваному по геолого-геофізичних даних, за параметрами акустичного сигналу, що реєструється в
процесі впливу гірського устаткування на забій або при проведенні акустичних зондувань, а також за
деякими додаткових особливостей в виконуваному прогнозі, вводиться при перетині забоєм вироб-
лення геологічного порушення. У статті коротко розглянуті загальні принципи кожного з зазначених
вище методів прогнозу викидонебезпечності пісковиків.
Ключові слова: прогноз, викидонебезпечність пісковиків, ведення гірських робіт, вугільна шахта,
викиди породи і газу.
Abstract. The considered methodology includes basic rules of making forecast and assessment of outburst
risk and effectiveness of the measures to prevent sandstone and gas outbursts or to reduce their frequency and
intensity during the mining operations in the Ukrainian coal mines.
Normally, forecast of the sandstone outbursts is carried out during geological exploration and in the pro-
cess of mining operations. At the stage of geological exploration, the forecast of the sandstone outburst is
carried out basing on analysis of samples taken from the core in areas where boreholes, drilled from the surface
to the depth up to 600 m and more, cross the sandstone. By analysis of exploration data, sandstones are con-
sidered as not prone-to-outburst at their occurrence at depths of 600 meters and at their occurrence at depth of
600 m and more, but only in areas of detailed exploration and additional exploration of the seams of certain
coal grades, in of vitrinite reflectance R° is less than 0.75 % and carbon content of С0
0 is less than 84 %.
Methods for preventing outbursts by means of the shock blasting are used in the roadways when the fore-
cast is “Danger” or when the faces approach the danger-by-sandstone zone at a distance not less than 3 m in
normal and are not used when the faces are driven away from this zone at the same distance.
The key characteristic of the forecasted risk of the sandstone outbursts is division of the core (the core is
taken while drilling the borehole in the roadway) into separate layers and presence of ring cracks. By intensity
of their formation, three degrees of the sandstone outburst risk are distinguished - high, medium and low.
However, in some cases, drilling of the core boreholes is not always possible or requires great labour-intensity.
Therefore, other methods are applied for forecasting the outburst risk. Taking into consideration the above
mentioned, it should be assumed that one of the most important conditions for safety face driving in the prone-
to-outburst sandstones is a true and reliable forecast of outburst. This is the subject of this article.
In the process of the face driving, the forecast is made basing on the following characteristics: division of
the core taken from the exploration borehole; effective surface energy; integrated criterion B, which is calcu-
lated by geological and geophysical data; parameters of the acoustic signal recorded when mining equipment
impacts the face, or detected by acoustic sounding; and some other additional specific characteristics of fore-
cast conducted when a face crosses the roadway with geological faults. In the article, general principles of each
of the above methods of forecasting the sandstone outburst is briefly described.
Keywords: forecast of sandstone outburst, mining operations, coal mines, rock and gas outbursts
Статья поступила в редакцию 11.05.2017
Рекомендовано к печати д-ром техн. наук, проф. В.П. Франчуком
|