Опыт применения камуфлетного взрывания

Камуфлетное взрывание, т. е. взрывание заряда внутреннего действия без выброса угля как мера борьбы с горными ударами может применяться в трех видах: собственно камуфлетное, сотрясательное и камуфлетно-сотрясательное.

Под собственно камуфлетным взрыванием, применяемым для приведения части угольного пласта в неудароопасное состояние, понимается такое взрывание, при котором достигается рыхление угля в глубине массива.

Сотрясательное взрывание предназначено для вызова горных ударов в особо опасных участках пласта без существенного рыхления угля.

К.амуфлетно-сотрясательное взрывание применяется для рыхления части угольного пласта с одновременным инициированием возможного проявления горных ударов.

В условиях Кизеловского бассейна чаще применяется собственно камуфлетное и камуфлетно-сотрясательное взрывание, реже — сотрясательное.

Из 60—65 действующих очистных забоев, отрабатывающих удароопасные пласты, 25—30 систематически работают с приведением угольного пласта в неудароопасное состояние камуфлетным взрыванием. Количество подготовительных забоев, где проводится камуфлетное взрывание, достигает 20—25. Кроме того, значительный объем работ по камуфлетному взрыванию проводится при приведении в неудароопасное состояние действующих выработок. За последние годы в неудароопасное состояние приведено более 10 км выработок.

Сущность приведения угольного пласта в неудароопасное состояние с помощью камуфлетных взрывов состоит в следующем.

Впереди очистного забоя наблюдается зона повышенных напряжений. Взрыванием камуфлетных зарядов достигается снижение концентрации опорных нагрузок на кромке угольного пласта, перемещение их в глубь массива с более равномерным распределением на значительной площади. Разрыхленная камуфлетным взрыванием краевая часть угольного пласта препятствует проявлению торного удара в выработку.

Еще 15 лет назад в Кизеловском бассейне для снижения удароопасности угольного пласта перед его выемкой применялось предварительное взрывание шпуров. Использовались короткие шпуры с величиной заряда BB до 200—400 г в шпуре, а эффект взрыва предполагался за счет их одновременного взрывания по сотрясательному режиму.

В 1952—1955 гг. на шахте им. Калинина в лавах № 541 и 525 при работе комбайна «Донбасс» с длиной бара 1,6 м происходили горные удары в районе внедрения режущего органа в пласт угля. В качестве меры борьбы было применено сотрясательное взрывание. Шнуры пробуривались по верхней пачке пласта на глубину 2 м через 1,5—2 м один от другого. Все шпуры по лаве взрывались одновременно. Применяемый метод взрывания позволил сократить количество горных ударов и уменьшить силу их проявления.

Значительные объемы работ по приведению выработок в неудароопасное состояние камуфлетным взрыванием были проведены на шахтах им. Урицкого, им. Ленина, № 2-Капитальная, им. Калинина, № 62-Капитальная, № 71 и других.

По условиям и характеру нагружения угольного пласта или его отдельных участков можно выделить следующие группы объектов, приводимых в неудароопасное состояние:

- краевые части пласта угля впереди очистного забоя;

- массив угля впереди очистных работ;

- краевые части угольного пласта около выработок;

- краевые части целиков угля около выработок;

- целики угля.

В табл. 26 приводятся данные о параметрах камуфлетного взрывания. Параметры взрывания выбирались в соответствии с «Инструкцией по горным ударам» в зависимости от степени удароопасности участка. Следует особо обратить внимание на схемы и параметры камуфлетного взрывания, применяемые на шахтах № 62-Капитальная и № 71, отрабатывающих одиночный мощный пласт длинными столбами по простиранию.

Существенное отличие на этих шахтах — бурение длинных скважин (до 15—20 м) и взрывание в них зарядов весом до 8—10 кг. Это позволило проводить рыхление массива угольного пласта на всей его площади. Бурение и взрывание шпуров ведется из подэтажных штреков. Это не мешает вести работы непосредственно в очистном забое. Буро-взрывные работы должны опережать забой в пределах 40 м.

Применяемое на шахте № 71 камуфлетное взрывание явилось решающим фактором в выборе высоты подэтажа: из-за отсутствия на шахте средств бурения длинных скважин высота подэтажа принята 20 м.

На шахте № 62-Капитальная при высоте подэтажа 40 м принято комбинированное расположение скважин: в дополнение к скважинам, пробуриваемым из подэтажных штреков, предусматривается бурение их со стороны очистного забоя.

Эти схемы хорошо зарекомендовали себя на практике. Их дальнейшее совершенствование должно вестись на базе применения более мощного бурового оборудования. Общая схема по рыхлению пласта со значительным опережением очистных работ представлена на рис. 124.

В том случае, когда создаются опасные условия не только в очистном забое, но и в забоях нарезных и подготовительных выработок, работы по рыхлению пласта камуфлетными взрывами могут производиться по схемам, изображенным на рис. 125. При ведении работ по схеме, представленной на рис. 125, а, сначала проходят штреки с приведением угля в неударооласное состояние впереди забоя и ,по сторонам, а затем ведется обработка всего массива между штреками. Схема (рис. 125, б), показывает, что в неудароопасное состояние приводится лишь нижний штрек, остальные же штреки проходятся в зонах, уже приведенных в неудароопасное состояние. В случае бурения скважин в направлении по падению пласта и производстве камуфлетных взрывов в них можно вообще исключить необходимость проведения работ по камуфлетному взрыванию из забоев штреков в момент их проходки.

Схемы размещения скважин для камуфлетного взрывания, применяемого при проходке выработок по угольному пласту, приводятся на рис. 126.

Интересный опыт по региональному применению камуфлетного взрывания При эксплуатации северного флангового уклона накоплен шахтой им. Урицкого.

Для приведения целиков этого уклона в неудароопасное состояние был применен способ нарушения структуры краевых частей целиков путем проведения камуфлетных взрывов в них с использованием глубоких скважин.

Предварительно в целиках северного флангового уклона, трубно-кабельного ходка и штрека № 284 VIII горизонта было проведено контрольное бурение скважин. Это позволило ориентировочно определить удаленность наиболее напряженных областей целиков от стенок выработок, которая оценивалась по сильным толчкам при бурении скважин, выходу штыба и зажатию бурового инструмента. Толчки и зажатие инструмента происходили обычно на глубине 4—10 м от стенки выработки.

После выполнения этой предварительной работы в целики из уклона, ходка и штрека № 284 было пробурено 1048 скважин диаметром 42 мм и длиной 7—10 м, в которые было заложено 2330 кг ВВ. Паспорт буро-взрывных работ приводится на рис. 127. Для взрывания были применены электродетонаторы с миллисекундным замедлением. В скважине они соединялись по две параллельно, скважины — последовательно, группы скважин в свою очередь соединялись параллельно. На период проведения взрыва 24 мая 1961 года из шахты были выведены все люди.

В результате взрыва, как и предполагалось, не произошло разрушения выработок. Лишь в отдельных местах имелись небольшие поломки крепи и выбросы угля. Несколько большее нарушение северного флангового уклона наблюдалось в середине IX этажа, где на небольшом участке от сотрясения при взрыве обрушилась порода кровли.

Через 7,5 часа после массового взрыва произошел горный удар. Был разрушен изолированный целик у трубно-кабельного ходка выше VIII горизонта.

После взрыва было проведено контрольное обуривание целиков. Оно показало, что напряженная зона отодвинулась в глубь целиков.

Контрольное обуривание, проведенное через год после описанного массового камуфлетного взрыва, показало повторное приближение опасных концентраций напряжений к стенкам горных выработок. На повышение сейсмической активности в районе северного флангового уклона указали также микросейсмические наблюдения, систематически ведущиеся на поле шахты им. Урицкого, Все это послужило для ВНИМИ основанием для рекомендации повторного проведения работ по камуфлетным взрывам в целиках северного флангового уклона н трубно-кабельного ходка, что и было осуществлено в 1964 г.

Из полученного опыта проведения камуфлетного взрывания напрашивается вывод: принятый паспорт буро-взрывных работ не обеспечивает, по-видимому, достаточного рыхления краевых частей целиков угля. В момент проведения взрыва край пласта, деформируясь под воздействием динамической пригрузки без существенных нарушений в своей структуре, лишь временно выходит из-под опасных нагрузок. Для того чтобы действие камуфлетного взрыва не исчезало во времени, необходимо добиваться существенного нарушения структуры пласта.

Положительной особенностью камуфлетного взрывания является возможность его применения на участках пласта угля с большой трещиноватостью, когда нагнетание воды в пласт под давлением не применимо. Так, на шахте им. Калинина в лаве № 325 кромки забоя в неудароопасное состояние приводятся нагнетанием воды в пласт. Однако в верхней части лавы на участке 12—15 м необходимое давление воды развить не удавалось из-за нарушения пласта угля повышенным горным давлением. Ввиду этого верхнюю часть лавы стали обрабатывать с помощью камуфлетного взрывания в комплексе с нагнетанием воды на остальной части лавы. Подобные затруднения встречаются в условиях, когда приводятся в неудароопасное состояние целики угля. Обработка их, как правило, удастся лишь с помощью камуфлетного взрывания.