СПОСОБ ПЛАНИРОВАНИЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ И УСТРАНЕНИЯ АВАРИЙ, СВЯЗАННЫХ СО СКОПЛЕНИЕМ ВОДЫ, ДЛЯ ШАХТЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ УГОЛЬНЫЙ ПЛАСТ В ВИДЕ ОСНОВНОГО ВОДОНОСНОГО ГОРИЗОНТА
METHOD FOR PLANNING PREVENTION AND ELIMINATION OF ACCIDENTS ASSOCIATED WITH ACCUMULATION OF WATER FOR MINE CONTAINING COAL BED IN FORM OF MAIN WATER-BEARING HORIZON

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к способу планирования предупреждения и контроля вызванных скоплением воды аварий для угольной шахты, в частности, к способу планирования предупреждения и контроля вызванных скоплением воды аварий для шахты, в которой угольный пласт представляет собой основной водоносный горизонт, при этом указанный способ подходит для применения в угольной шахте для предупреждения аварий, вызванных внутрискважинными водами.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Проблема прорыва воды в угольных шахтах всегда является основной технической проблемой, ограничивающей безопасную добычу на угольных шахтах в Китае. Для решения этой проблемы в Китае и зарубежных странах были разработаны способы предупреждения прорыва воды, такие как установка водонепроницаемых угольных целиков, удаление воды и сброс давления и цементирование каменной породы. Гидрогеологическая характеристика угольного пласта как основного водоносного горизонта впервые обнаружена на угольных шахтах. Четкие сведения о технологии предупреждения и контроля вызванных скоплением воды аварий на таких шахтах в Китае или за рубежом отсутствуют.
СОДЕРЖАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Техническая проблема: в отношении недостатков уровня техники цель настоящего изобретения состоит в обеспечении способа планирования предупреждения и контроля вызванных скоплением воды аварий для угольной шахты, в которой угольный пласт представляет собой основной водоносный горизонт, при этом предложенный способ состоит из простых стадий, позволяет сделать точную и эффективную оценку для уменьшения количества вызванных скоплением воды аварий в шахтах.
С учетом проблем, связанных с безопасной добычей и предупреждением и контролем прорывов воды, вызванных особой гидрогеологией, вследствие которой угольный пласт представляет собой основной водоносный горизонт, в настоящем изобретении предложен способ планирования предупреждения и контроля вызванных скоплением воды аварий для шахты, в которой угольный пласт представляет собой основной водоносный горизонт.
Техническая схема: в настоящем изобретении способ планирования предупреждения и контроля вызванных скоплением воды аварий при добыче в очистном забое в шахте, в которой угольный пласт представляет собой основной водоносный горизонт, включает следующие стадии:
a. получение базовой информации об очистном забое, включающей информацию о дренажной системе в очистном забое, информацию о локальной синклинали в очистном забое, состоянии зоны эрозии кровли пласта в очистном забое и информацию о примыкающем выработанном пространстве;
b. периодическая оценка дренирующей способности дренажной системы очистного забоя в очистном забое для получения информации о дренирующей способности и состоянии дренажной системы, оценка информации о локальной синклинали в очистном забое для получения информации о положении локальной синклинали и прогнозируемой длине вскрытия в очистном забое,
оценка информации о зоне эрозии кровли пласта в очистном забое для получения информации о положении синклинали и прогнозируемой длине вскрытия и оценка информации о примыкающем выработанном пространстве для получения информации об условии скопления воды в выработанном пространстве;
c. выполнение расчета на основе исчерпывающей информации, полученной на предыдущей стадии, включающей состояние эксплуатационных условий дренажной системы, информацию о положении локальной синклинали и прогнозируемой длине вскрытия в очистном забое, информацию о положении синклинали и прогнозируемой длине вскрытия и информацию об условии скопления воды в выработанном пространстве для получения, дренирующей способности в данном очистном забое;
d. использование традиционных способов предупреждения и контроля скопления воды для осуществления заблаговременного удаления скопившейся воды в выработанном пространстве для пред упреждения и контроля скопления воды в соответствии с расчетной дренирующей способностью в данном очистном забое.
3
Оценочный критерий для дренирующей способности дренажной системы очистного забоя составляет от 100 до 150 м/ч; если обнаруженная дренирующая способность дренажной системы данного очистного забоя ниже указанного значения, следует рассчитать требуемую дренирующую способность в данном очистном забое, при этом дренажное оборудование должно быть заменено; если дренирующая способность дренажной системы очистного забоя выше указанного значения, необходимо дополнительно проверить, нормально ли работает дренажная система очистного забоя.
Оценочный критерий для оценки, нормально ли работает дренажная система очистного забоя или в дренажной системе очистного забоя имеется какая-либо неисправность; если неисправность в дренажной системе отсутствует, в таком очистном забое можно выполнять обычные строительные работы; если в дренажной системе имеется какая-либо неисправность, осуществляют раннее предупреждение и выполняют соответствующую работу по обеспечению в очистном забое дренирующей способности.
Оценивают, имеется ли какая-либо локальная синклиналь, в очистном забое; если в очистном забое локальная синклиналь отсутствует, в таком очистном забое можно выполнять обычные строительные работы; если в очистном забое имеется какая-либо локальная синклиналь, необходимо дополнительно определить положение локальной синклинали в очистном забое и установить, является ли прогнозируемая длина вскрытия больше или меньше значения оценочного критерия.
Значение оценочного критерия для положения синклинали и прогнозируемой длины вскрытия составляет от 50 до 100 м; если прогнозируемая длина вскрытия синклинали меньше указанного значения, в таком очистном забое можно выполнять обычные строительные работы; если прогнозируемая длина вскрытия синклинали больше указанного значения, обеспечивают раннее предупреждение, выполняют контрольный расчет дренирующей способности в очистном забое и работу по обеспечению безопасности.
С помощью полевых исследований устанавливают, имеется ли какая-либо зона эрозии в кровле пласта; если зона эрозии в кровле пласта отсутствует, в таком очистном забое можно выполнять обычные строительные работы; если какая-либо зона эрозии в кровле пласта имеется, необходимо дополнительно определить положение зоны эрозии в кровле пласта и установить, является ли прогнозируемая длина вскрытия больше или меньше значения оценочного критерия.
Оценочный критерий для положения зоны эрозии в кровле пласта и прогнозируемой длины вскрытия составляет от 50 до 100 метров; если прогнозируемая длина вскрытия зоны эрозии в кровле пласта меньше указанного значения, в таком очистном забое можно выполнять обычные строительные работы; если прогнозируемая длина вскрытия зоны эрозии в кровле пласта больше указанного значения, осуществляют раннее предупреждение, выполняют контрольный расчет дренирующей способности в очистном забое и работу по обеспечению безопасности.
Исследуют, имеется ли какое-либо примыкающее выработанное пространство; если примыкающее выработанное пространство отсутствует, в таком очистном забое можно выполнять обычные строительные работы; если какое-либо примыкающее выработанное пространство имеется, необходимо дополнительно определить условие скопления воды в примыкающем выработанном пространстве
Оценивают условие скопления воды в примыкающем выработанном пространстве и исследуют, имеется ли в указанном примыкающем выработанном пространстве скопление воды, если скопление воды в примыкающем выработанном пространстве отсутствует, в таком очистном забое можно выполнять обычные строительные работы; если в примыкающем выработанном пространстве имеется какое-либо скопление воды, необходимо дополнительно исследовать положение и объем скопившейся воды в примыкающем выработанном пространстве и ситуацию с заблаговременным удалением воды.
По результатам полевых исследований оценивают, было ли проведено заблаговременное удаление воды, если заблаговременное удаление воды было проведено, в таком очистном забое можно выполнять обычные строительные работы; если заблаговременное удаление воды не проводилось, обеспечивают раннее предупреждение и выполняют работу по заблаговременному удалению воды и работу по инспектированию и приемке.
Положительные результаты: в настоящем изобретении для достижения прорыва относительно уровня техники используют мульти-междисциплинарный подход и, тем самым, решают проблемы предупреждения и контроля вызванных скоплением воды аварий в шахте, в которой угольный пласт представляет собой основной водоносный горизонт. Способ, предложенный в настоящем изобретении, может обеспечить ранние предупреждения о различных формах прорыва воды, позволяет уменьшить потери в результате опасных явлений, таких как вызванные скоплением воды аварии в шахте, и даже позволяет уменьшить потери персонала в результате опасных явлений, таких как вызванные скоплением воды аварии в шахте, и заполняет пробел в способе планирования предупреждения и контроля вызванных скоплением воды аварий в особых геологических условиях, когда угольный пласт представляет собой основной водоносный горизонт; в настоящем изобретении собирают подробную информацию об очистном забое и оценивают оценочный модуль и выбирают меры по предупреждению и устранению скопления воды, таким образом, обеспечивают систему раннего предупреждения и соответствующие контрмеры для прокладки тоннелей и добычи непосредственно в водном угольном пласте, и, тем самым, гарантируют безопасную прокладку тоннелей и добычу. Способ, предложенный в настоящем изобретении, представляет собой эффективную меру по предупреждению и устранению вызванных скоплением воды аварий для угольного пласта, представляющего собой основной водоносный горизонт, при этом указанный способ является простым и линейным, использует разумно спроектированную схему, имеет низкую стоимость реализации и высокую практическую работоспособность.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Фиг. 1 представляет собой блок-схему способа планирования предупреждения и контроля вызванных скоплением воды аварий для шахты, в которой угольный пласт представляет собой основной водоносный горизонт, согласно настоящему изобретению.
ВАРИАНТЫ РЕАЛИЗАЦИИ
Далее настоящее изобретение будет дополнительно подробно описано согласно одному из вариантов реализации со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Как показано на фиг. 1, в настоящем изобретении способ планирования предупреждения и контроля вызванных скоплением воды аварий при добыче в очистном забое в шахте, в которой угольный пласт представляет собой основной водоносный горизонт, включает следующие стадии:
a. получение базовой информации об очистном забое, включающей информацию о дренажной системе в очистном забое, информацию о локальной синклинали в очистном забое, информацию о состоянии зоны эрозии кровли пласта и примыкающем выработанном пространстве в очистном забое;
3
b. периодическая оценка дренирующей способности дренажной системы очистного забоя в очистном забое, при этом оценочный критерий для дренирующей способности дренажной системы очистного забоя составляет от 100 до 150 м/ч; если обнаруженная дренирующая способность дренажной системы данного очистного забоя ниже указанного значения, необходимо рассчитать требуемую дренирующую способность в данном очистном забое, при этом дренажное оборудование должно быть заменено; если дренирующая способность дренажной системы очистного забоя выше указанного значения, необходимо дополнительно проверить, нормально ли работает дренажная система очистного забоя и определить, имеется ли в дренажной системе очистного забоя какая-либо неисправность; если неисправность в дренажной системе отсутствует, в таком очистном забое можно выполнять обычные строительные работы; если в дренажной системе имеется какая-либо неисправность, осуществляют раннее предупреждение и выполняют соответствующую работу по обеспечению в очистном забое дренирующей способности, таким образом, обеспечивают дренирующую способность и состояние дренажной системы;
оценка информации о локальной синклинали в очистном забое для получения информации о положении локальной синклинали и прогнозируемой длине вскрытия в очистном забое и для оценки, имеется ли какая-либо локальная синклиналь в очистном забое; если в очистном забое локальная синклиналь отсутствует, в таком очистном забое можно выполнять обычные строительные работы; если в очистном забое имеется какая-либо локальная синклиналь, необходимо дополнительно определить положение локальной синклинали и является ли прогнозируемая длина вскрытия в очистном забое больше или меньше значения оценочного критерия, и определить положение синклинали и взаимосвязь между прогнозируемой длиной вскрытия и значением оценочного критерия, составляющим от 50 до 100 м, если прогнозируемая длина вскрытия синклинали меньше указанного значения, в таком очистном забое можно выполнять обычные строительные работы; если прогнозируемая длина вскрытия синклинали больше указанного значения, обеспечивают раннее предупреждение и выполняют контрольный расчет дренирующей способности в очистном забое и работу по обеспечению безопасности;
оценка информации о зоне эрозии в кровле пласта в очистном забое для получения информации о положении синклинали и прогнозируемой длине вскрытия, при этом с помощью полевых исследований устанавливают, имеется ли какая-либо зона эрозии в кровле пласта; если зона эрозии в кровле пласта отсутствует, в таком очистном забое можно выполнять обычные строительные работы; если какая-либо зона эрозии в кровле пласта имеется, необходимо дополнительно определить положение зоны эрозии в кровле пласта и установить, является ли прогнозируемая длина вскрытия больше или меньше значения оценочного критерия, составляющего от 50 до 100 метров; если прогнозируемая длина вскрытия зоны эрозии в кровле пласта меньше указанного значения, в таком очистном забое можно выполнять обычные строительные работы; если прогнозируемая длина вскрытия зоны эрозии в кровле пласта больше указанного значения, осуществляют раннее предупреждение, выполняют контрольный расчет дренирующей способности в очистном забое и работу по обеспечению безопасности;
оценка информации о примыкающем выработанном пространстве и исследование, имеется ли какое-либо примыкающее выработанное пространство, если примыкающее выработанное пространство отсутствует, в таком очистном забое можно выполнять обычные строительные работы; если какое-либо примыкающее выработанное пространство имеется, необходимо дополнительно определить условие скопления воды в примыкающем выработанном пространстве и исследовать, имеется ли в указанном примыкающем выработанном пространстве скопление воды, если скопление воды в примыкающем выработанном пространстве отсутствует, в таком очистном забое можно выполнять обычные строительные работы; если в примыкающем выработанном пространстве имеется какое-либо скопление воды, необходимо дополнительно исследовать положение и объем скопившейся воды и ситуацию с заблаговременным удалением воды в примыкающем выработанном пространстве; по результатам полевых исследований оценивают, было ли проведено заблаговременное удаление воды, если заблаговременное удаление воды было проведено, в таком очистном забое можно выполнять обычные строительные работы; если заблаговременное удаление воды не проводилось, обеспечивают раннее предупреждение и выполняют работу по заблаговременному удалению воды и работу по инспектированию и приемке;
c. выполнение контрольного расчета на основе исчерпывающей информации, полученной на предыдущих стадиях, включающей состояние эксплуатационных условий дренажной системы, информацию о положении локальной синклинали и прогнозируемой длине вскрытия в очистном забое, информацию о положении синклинали и прогнозируемой длине вскрытия и информацию об условии скопления воды в выработанном пространстве для получения дренирующей способности в данном очистном забое;
d. использование традиционных способов предупреждения и контроля скопления воды для осуществления заблаговременного удаления скопившейся воды в выработанном пространстве для предупреждения и контроля скопления воды в соответствии с расчетной дренирующей способностью в данном очистном забое.
Вариант реализации 1
3
Взяв в качестве примера прокладку внутрискважинных тоннелей и разработку угольного пласта, содержащего воду, в угольной шахте, работу по прокладке внутрискважинных тоннелей и горные работы выполняли в основном угольном пласте 2#, представляющем собой основной водоносный горизонт, на глубине залегания 350 м. Имеется много крупных аварий и угроз, связанных со скоплением воды, в таком очистном забое, содержащем, главным образом, локальную зону синклинали и зону эрозии в пласте Zhiluo, воду в угольном пласте 2# и воду в кровле пласта. При совместном действии различных источников воды объем прорыва воды в забое тоннеля и очистном забое будет возрастать до от 110 до 160 м/ч. Если дренирующая способность в очистном забое является недостаточной или дренажное оборудование выходит из строя, может произойти локальное скопление воды и оборудование может быть даже затоплено; кроме того, вследствие того факта, что в очистном забое угольной шахты в основном используют способ медленной восстающей добычи, работа по прокладке тоннелей и горные работы в очистном забое, примыкающем к выработанному пространству на западной стороне, неизбежно сталкиваются с угрозой скопления воды в выработанном пространстве. Если скопившуюся воду в выработанном пространстве своевременно не дренируют или если нарушается герметизация соединительной выработки, может произойти авария, вызванная прорывом воды в очистной забой. Учитывая такую ситуацию, собирают подробную информацию об очистном забое и используют оценочный модуль для выбора соответствующих мер по предупреждению и устранению скопления воды, в частности, посредством следующих стадий:
a. собирают базовую информация о забое 11213 тоннеля, собранные объекты включают дренажную систему забоя тоннеля, локальную синклиналь в забое тоннеля и зону эрозии в кровле пласта и примыкающее выработанное пространство в забое тоннеля;
b. базовую информацию о забое 11213 тоннеля вводят в оценочный модуль и выбирают меры по предупреждению и устранению скопления воды для забоя тоннеля в соответствии с конкретными оценочными критериями;
3
c. оценочный критерий для оценки дренирующей способности дренажной системы в оценочном модуле составляет от 100 до 150 м/ч; если дренирующая способность дренажной системы в забое 11213 тоннеля ниже указанного значения, следует выполнить контрольный расчет дренирующей способности; если дренирующая способность дренажной системы в забое 11213 тоннеля больше указанного значения, необходимо дополнительно проверить рабочее состояние дренажной системы забоя тоннеля;
d. оценочный критерий для оценки рабочего состояния дренажной системы забоя тоннеля состоит в том, нормально ли работает дренажная система; если дренажная система в забое 11213 тоннеля работает нормально, в указанном забое тоннеля можно выполнять обычные строительные работы; если дренажная система в забое 11213 тоннеля не работает нормально, обеспечивают раннее предупреждение и проводят соответствующую работу по обеспечению дренирующей способности в указанном забое тоннеля;
с. оценочный критерий для оценки любой локальной синклинали в забое тоннеля в оценочном модуле состоит в том, имеется ли какая-либо локальная синклиналь в забое тоннеля, если в забое 11213 тоннеля локальная синклиналь отсутствует, в указанном забое тоннеля можно выполнять обычные строительные работы; если в забое 11213 тоннеля имеется какая-либо локальная синклиналь, в указанном забое тоннеля необходимо дополнительно определить локальное положение синклинали и прогнозируемую длину вскрытия;
f. оценочный критерий для положения синклинали и прогнозируемой длины вскрытия составляет от 50 до 100 м; если прогнозируемая длина вскрытия синклинали в забое 11213 тоннеля меньше указанного значения, в таком забое тоннеля можно выполнять обычные строительные работы; если прогнозируемая длина вскрытия синклинали в забое 11213 тоннеля больше указанного значения, обеспечивают раннее предупреждение, выполняют контрольный расчет дренирующей способности в забое тоннеля и работу по обеспечению безопасности;
g. оценочный критерий для оценки зоны эрозии в кровле пласта в оценочном модуле состоит в том, имеется ли какая-либо зона эрозии в кровле пласта; если в забое 11213 тоннеля зона эрозии в кровле пласта отсутствует, в указанном забое тоннеля можно выполнять обычные строительные работы; если в забое 11213 тоннеля имеется какая-либо зона эрозии в кровле пласта, необходимо дополнительно определить положение зоны эрозии в кровле пласта и прогнозируемую длину вскрытия;
h. оценочный критерий для положения зоны эрозии в кровле пласта и прогнозируемой длины вскрытия составляет от 50 до 100 м, если прогнозируемая длина вскрытия зоны эрозии в кровле пласта в забое 11213 тоннеля меньше указанного значения, в таком забое тоннеля можно выполнять обычные строительные работы; если прогнозируемая длина вскрытия зоны эрозии в кровле пласта в забое 11213 тоннеля больше указанного значения, обеспечивают раннее предупреждение, выполняют контрольный расчет дренирующей способности в забое тоннеля и работу по обеспечению безопасности;
i. оценочный критерий для оценки примыкающего выработанного пространства состоит в том, имеется ли какое-либо примыкающее выработанное пространство, если в забое 11213 тоннеля примыкающее выработанное пространство отсутствует, в таком забое тоннеля можно выполнять обычные строительные работы; если в забое 11213 тоннеля имеется какое-либо примыкающее выработанное пространство, необходимо дополнительно определить условие скопления воды в указанном примыкающем выработанном пространстве;
j. оценочный критерий для оценки состояния скопления воды в примыкающем выработанном пространстве состоит в том, имеется ли в указанном примыкающем выработанном пространстве скопление воды, если в примыкающем выработанном пространстве в забое 11213 тоннеля скопление воды отсутствует, в таком забое тоннеля можно выполнять обычные строительные работы; если в примыкающем выработанном пространстве в забое 11213 тоннеля имеется какое-либо скопление воды, необходимо дополнительно исследовать положение и объем скопившейся воды и ситуацию с заблаговременным удалением воды в указанном примыкающем выработанном пространстве;
k. оценочный критерий для оценки заблаговременного удаления воды в примыкающем выработанном пространстве состоит в том, было ли проведено заблаговременное удаление воды, если заблаговременное удаление воды было проведено, в забое тоннеля можно выполнять обычные строительные работы; если заблаговременное удаление воды не проводилось, обеспечивают раннее предупреждение и выполняют работу по заблаговременному удалению воды и работу по инспектированию и приемке.