Снижение пожароопасности при отработке мощных крутых пластов Кузбасса

УДК 622.831 Е.В. Глушенков

СНИЖЕНИЕ ПОЖАРООПАСНОСТИ ПРИ ОТРАБОТКЕ МОЩНЫХ КРУТЫХ ПЛАСТОВ КУЗБАССА

Неделя орняка-2005 семинар № 11

1ГЛ числу наиболее важных проблем XV стоящих перед горнодобывающими предприятиями относится проблема предотвращения эндогенных пожаров. Решение данной проблемы наиболее актуально для шахт Про-копьевско-

Киселевского района Кузбасса, ведущих отработку мощных крутонаклонных и крутых пластов, склонных к самовозгоранию. Возникающие эндогенные пожары приводят к потерям подготовленных запасов полезного ископаемого, величина которых достигает 400 тыс. т на 1 пожар, что наносит значительный экономический ущерб горнодобывающему предприятию и может являться причиной полной остановки его работы. Кроме того, необходимо отметить, что даже после ликвидации пожара возникают опасные условия для

труда горнорабочих, при отработке выемочных участков смежных как по падению, так и по простиранию.

Анализ имеющихся данных о зарегистрированных эндогенных пожарах позволил провести их дифференциацию по пластам. Установлено, что наибольшее число случаев самовозгорания угля связано с отработкой пластов: Мощный (до 40 %), Горелый (до 25 %), IV Внутренний (до 25%) и Двойной (до 15 %) (рис. 1), на долю данных приходится более 60 % всех запасов месторождения.

Тенденция к уменьшению числа пожаров, прослеживаемая при анализе динамики зарегистрированных эндогенных пожаров, является следствием закрытия в период с 1992 по 1998 год, ряда угледобывающих предприятий, а именно 6 из 12 шахт

Рис. 1. Динамика эндогенных пожаров по основным разрабатываемым пластам

Рис. 2. Динамика возникновения эндогенных пожаров

ООО "УК Прокопьевскуголь", и сокращения, таким образом, интенсивности эксплуатации месторождения. Однако, количество пожаров на 1 мнл т (рис. 2) не только не уменьшилось, но даже с 97 года возросло.

Детальный анализ «Сведений об аварийных ситуациях возникших на предприятиях подконтрольных Г осгортех-надзору РФ» показал, что независимо от применяемой системы разработки более чем 60 % случаев самовозгорания связаны с отступлением, в процессе ведения горных работ, от правил технической эксплуатации, а именно: несвоевременной и некачественной изоляцией выработанного пространства (40 %), превышением проектного времени отработки выемочных участков (связанного с инкубационным периодом самовозгорания) (15 %), подработкой . участков, на которых ранее были зафиксированы эндогенные пожары (10 %).

Необходимо отметить, что пожароопасность каждой системы разработки зависит не только от коэффициента извлечения полезного ископаемого, но и от характера обрушения вмещающих пород и скопления потерь полезного ископаемого в выработанном пространстве.

Проведенный анализ литературы по теме исследований и фактических случаев самовозгорания позволил выделить основные горно-геологические факторы, определяющие возможность самовозгорания угля: мощность пласта; сближенность пластов, угол падения, тектоническая на-рушенность.

Главными горнотехническими факторами, влияющими на пожароопасность применяемых технологических схем, являются: способы вскрытия шахтного поля и подготовки выемочных полей и блоков, система разработки, схема проветривания [1, 2].

Необходимым условием возникновения эндогенного пожара является наличие разрушенного угля. При отработке мощных крутых пластов, образование скоплений разрушенного угля возможно как в выработанном пространстве отрабатываемых участков, вследствие потерь полезного ископаемого в процессе ведения очистных работ, так и у краевых частей межу-частковых и межэтажных целиков - в результате их разрушения горным давлением [2]. Межэтажные целики являются источниками повышенной пожароопасности, вследствие

Рис. 3. Рекомендуемая технологическая схема отработки мощных пластов угля, склонных к самовозгоранию: 1 - закладочный массив; 2 - пластовый закладочный штрек; 3 - конвейер; 4 - подэтажные штреки; 5 - подэтажныс квершлаги; 6 - грузолюдской ходок; 7 - этажный откаточный квершлаг отрабатываемого этажа; 8 - полевой этажный откаточный штрек; 9 - наклонный этажный вентиляционный квершлаг отрабатываемого этажа; 10 - полевой этажный вентиляционный штрек; 11 - обрушенные породы; Нэ - высота отрабатываемого этажа; Ь - наклонная высота подэтаже ( кроме нижнего подэтажа ); Ьн - наклонная высота п-го (нижнего) подэтажа; т - мощность пласта

того, что к определенному периоду ведения очистных работ они представляют собой концентрированные скопления разрушенного угля, через которые длительное время интенсивно просачивается воздух.

Учитывая все выше сказанное, нами рекомендуется следующая технологическая схема отработки мощных крутых пластов, склонных к самовозгоранию без оставления целиков угля между этажами (рис. 3):

Для этого первым в этаже отрабатывают нижний подэтаж с полным заполнением выработанного пространства нижнего подэтажа закладочным материалом, отработку остальных подэтажей в пределах этажа ведут последовательно в нисходящем порядке, начиная с верхнего подэта-

жа, при этом вначале в выработанное пространство отработанного подэтажа производят перепуск закладочного материала из вышерасположенного подэтажа, затем обрушившихся пород кровли, причем наклонную высоту нижнего подэтажа определяют из выражения: hHn > km / sin а,

где Инп - наклонная высота нижнего подэтажа; m - мощность пласта; k - коэффициент, учитывающий мощность пласта; а -угол падения пласта Выполнение данного условия позволяет обеспечить возможность более эффективного управления процессом перепуска обрушившихся вмещающих пород из выработанного пространства отработанных подэтажей в вы-

работанное пространство отрабатываемых подэтажей.

Кроме того, массив создаваемый из закладочного материала, должен исключить утечки воздуха (поступление кислорода) в выработанное пространство вышераспо-ложенных подэтажей. С целью повышения полноты закладки выработанного пространства нижнего подэтажа, подэтажный откаточный штрек проходят в непосредственной близости от пород лежачего бока, по верхней границе подэтажа у кровли пласта проходят закладочный штрек по которому подается порода для закладки выработанного пространства, осуществляют выемку угля в заходках гидромонитором, до закладочного штрека и полную закладку выработанного прос-транства в пределах заходок пустыми породами, производят последовательно, при этом высоту выемки угля в заходках увеличивают в направлении от почвы пласта к закладочному штреку с формированием наклонной поверхности кровли в заходке, при этом угол наклона к горизонтальной плоскости наклонной поверхности кровли, принимают меньше угла естественного откоса закладочного материала.

Закладку выработанного пространства нижнего подэтажа, прилегающему к этажному откаточному штреку, можно производить любым из известных способов

Закладочный массив, должен отвечать следующим основным требованиям: управляемость процесса перепуска закла-

1. Ушаков К.З., Камдина Н.О. Безопасность ведения горных работ и горноспасательное дело. М., МГТИ, 2002.

2. Сидоренко А.А., Глушенков Е.В., Никитин Д.Ю. Особенности проектирования технологиче-

дочного материала в выработанное пространство отрабатываемого подэтажа; надежная изоляция выработанного пространства отработанных подэтажей от проникновения в него кислорода - воздуха из отрабатываемых подэтажей.

Основные научно и практические результаты работы:

1. Установлены зависимости влияния эндогенных пожаров на техникоэкономические показатели шахт Прокопь-евско-Киселевского месторождения Кузбасса

2. Установлены зависимости влияния основных горно-геологических и горнотехнических факторов на статистическую вероятность самовозгорания.

3. Разработана схема для отработки пластов угля, склонных к самовозгоранию без оставления межэтажных целиков.

4. Обоснованы требования к технологическим схемам отработки мощных крутых пластов угля, склонного к самовозгоранию.

Использование разработанных рекомендаций в условиях Прокопьев-ско-Киселевского месторождения Кузбасса позволит обеспечить существенное уменьшение потерь угля (5-10 %), повысить эффективность перепуска обрушенных пород; снизить вероятность самовозгорания угля. Кроме того, необходимо отметить значительный социальный эффект от повышения безопасности очистных работ.

-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ских схем отработки мощных крутых угольных пластов, склонных к самовозгоранию. Санкт-Петербург, СЗТУ, 2003.

— Коротко об авторах ---------------------------------------------------------

Глушенков Е.В. - аспирант, Санкт-Петербургский государственный горный институт (ТУ), научный руководитель- профессор Зубов В.П.