Выемка угля с помощью буро-взрывных работ

24.05.2018
Буро-взрывной способ выемки угля на пластах, опасных по горным ударам, наиболее полно отвечает принципу активного воздействия на краевую часть пласта угля впереди очистного забоя для планомерной разрядки опасных напряжений.

На рис. 133 показана продолжительность времени активного воздействия взрыва шпуров в забое на сближение боковых пород в данном районе. Чем большее количество шпуров взрывается одновременно и чем чаще производятся взрывы в данном месте очистного забоя, тем безопаснее ведение работ. Опытом ведения работ на пластах, опасных по горным ударам, установлено, что опасный период времени обычно не превышает 30 мин. Это положение заложено в требованиях действующей «Инструкции по горным ударам».

Исследованиями ВНИМИ, проведенными в очистных и подготовительных забоях шахт им. Урицкого, «Центральная», им. Калинина, им. Ленина, № 63, № 65 и № 62-Капитальная, подтверждено наличие опасного промежутка времени продолжительностью до 20 мин, наступающего после взрыва шпуров в забое. В этот период наблюдаются повышенные скорости сближения боковых пород и выдавливания угля. Некоторые из результатов приводятся на рис. 134.


В этот период отмечается также и повышенная сейсмоакустическая активность в угле и породах вблизи от места взрыва шпуров. Так, например, после взрыва 11 шпуров в лаве № 302ю шахты им. Урицкого на фоне преобладающей частоты импульсов в 400—500 гц наблюдались импульсы с частотами 700—1000 гц (рис. 135). Максимальная суммарная энергия импульсов приурочена к первым 3 мин после взрыва. Через 10 мин после взрыва упругие импульсы становятся более простыми по своему характеру (состоят из 1—3 волновых пакетов), частота их не превышает 400—500 гц, длительность незначительная. Это подтверждает результаты выше приведенных наблюдений о характере воздействия взрывания и свидетельствует о том, что основная опасность может возникнуть лишь в течение 15—20 мин, непосредственно следующих за взрывом.

Для практического использования может быть рекомендована следующая зависимость:

где t — время (мин), в течение которого не допускается появление людей в забое; при этом t > 20 мин;

К — количество одновременно взрываемых шпуров.

Сейчас накоплен большой опыт выемки угля на пластах, опасных по горным ударам, с помощью буро-взрывных работ как на шахтах Кизеловского бассейна (им. Урицкого, им. Калинина, № 2-Капитальная, им. Ленина и др.), так и на шахтах Кузбасса, Судана, месторождениях Средней Азии.

Выемка угля в лавах шахты им. Урицкого проводится обычно двумя уступами глубиной по 1,5 м, подвигающимися снизу вверх на расстоянии 5—8 м друг от друга.

В связи с тем, что в момент взрыва шпуров происходят мелкие горные удары, коэффициент использования шпуров обычно равен единице или больше ее. Более того, отдавливание угля в период между смежными циклами достигает 0,2—0,3 м. Поэтому общее подвигание забоя за один цикл приближается к 3,2—3,3 м. Через указанное расстояние переносится и специальная крепь, Она устанавливается снизу вверх с отставанием от нижнего уступа не более 10 м. На рис. 136 приводится расположение крепи и угольных уступов в одной из лав шахты им. Урицкого.

В каждом угольном уступе бурится по 10—16 шпуров, взрывание производится сериями по два шпура. Вследствие того, что взрывание двух шпуров вызывает сдвижение и деформацию пород и угля лишь в незначительной области, запаздывания в появлении горных ударов обычно не наблюдается. Если они и происходят, то в момент взрыва.

В последние годы на шахте им. Урицкого взрывание групп шпуров на уступах производят с применением детонаторов с миллисекундным замедлением. Это позволяет вести очистные работы более производительно.

При отсутствии работ по выемке угля микроудары и более сильные удары наблюдаются обычно лишь в случаях, когда имеется искривление очистного забоя, отставание верхней части лавы, длительные остановки забоя, приводящие к повышенному защемлению угольного пласта и появлению зон местных концентраций напряжений.

Горняки неуклонно придерживаются основного правила, согласно которому должна выдерживаться прямолинейность очистного забоя при быстром и равномерном подвигании работ по выемке угля, не допуская отставания работ по управлению кровлей. Благодаря этому в лавах создаются высокопроизводительные и безопасные условия труда. Достаточно сказать, что еще в 1953—1954 гг. в лавах № 281 и 292 шахты им. Урицкого после перехода на описанный выше порядок ведения работ и организацию труда, производительность рабочих на экспериментальном участке возросла на 20%, а себестоимость снизилась на 0,3 руб. При этом при отработке южного крыла на IX горизонте общей протяженностью около 1000 м по причине горных ударов не было ни одного случая травмирования работающих.

Однако иногда буро-взрывные работы могут не исключать опасности травмирования рабочих от проявления горных ударов. Это может быть, как правило, при бурении шпуров в особенно напряженных участках угольного пласта, например, в кутке верхней части лавы, в местах уменьшения мощности угольного пласта. Одной из мер безопасности в этих условиях является применение дистанционного управления процессом бурения шпуров.

Отработка верхней части лавы, в которой наблюдается наложение зон опорного давления с двух сторон, наиболее сложна, особенно на глубине 800—1000 м.

При буро-взрывном способе выемки в верхней части лавы необходимо стремиться к одновременному взрыванию наибольшего количества шпуров и строгому соблюдению режима ведения работ, при котором запрещается присутствие людей в районе взрыва в течение 30 мин после его проведения.

Полезно применять в этих случаях и детонаторы с миллисекундным замедлением. При этом можно использовать интересный опыт применения миллисекундного взрывания на опасном по ударам пласте «Барсук» шахты № 10 Сучанското месторождения в условиях крутого падения при потолкоуступной форме забоя. Для того чтобы производить взрывание шпуров в один прием сразу по всему уступу и не снизить коэффициент их полезного действия, сначала взрывается нижний ряд шпуров, выполняющих роль врубовых, затем с помощью электродетонаторов короткозамедленного действия типа ЭДКЗ взрывается верхний ряд шпуров, отбивающих уголь. Коэффициент полезного действия шпуров здесь также-удается доводить до единицы, а иногда и более.

Для решения вопроса безопасной выемки угля в верхней, наиболее напряженной части очистного забоя необходимо многое еще сделать. Решение его должно идти, во-первых, по линии применения безлюдных способов выемки угля (канатная пила, гидродобыча, буро-взрывной способ с применением длинных скважин) и, во-вторых, по линии приведения этой части очистного забоя в неудароопасное состояние путем нагнетания воды в пласт, камуфлетных взрывов и т. д.

Известно применение буро-взрывного способа выемки на крутых пластах, опасных по горным ударам, при отработке угля полосами по восстанию (шахты № 2-Капитальная, им. Ленина). При этой системе опасность травмирования рабочих не исключена и в перерывах между взрывами, так как толчки вызывают разрушение нависающего угля и завал рабочего пространства. В последнее время эта система на пластах, подверженных горным ударам, применяется лишь после отработки защитных пластов.