Геологические условия формирования выбросоопасной зоны в угольных пластах и основные принципы предотвращения внезапных выбросов

Е.А.Колесниченко, к.т.н., профессор, действит. член МАНЭБ,
Шахтинский институт Южно-Российского государственного технического университета

Эф­фек­тив­ная раз­ра­бот­ка ме­та­но­нос­ных уголь­ных пла­с­тов на­и­бо­лее цен­но­го кок­су­ю­ще­го­ся уг­ля за­ви­сит от ре­ше­ния про­бле­мы про­гно­зи­ро­ва­ния и ней­т­ра­ли­за­ции ло­каль­ных уча­ст­ков, склон­ных к про­яв­ле­нию га­зо­ди­на­ми­че­с­ких про­цес­сов. Су­ще­ст­ву­ю­щие взгля­ды на вне­зап­ные вы­бро­сы ме­та­на и раз­ру­шен­но­го уг­ля, как на про­цес­сы, раз­ви­ва­ю­щи­е­ся в ре­зуль­та­те слу­чай­но­го со­че­та­ния мно­гих фак­то­ров, не поз­во­ля­ют про­гно­зи­ро­вать вы­бро­со­опас­ные зо­ны. При­ме­ня­е­мые ло­каль­ные спо­со­бы пре­дот­вра­ще­ния вне­зап­ных вы­бро­сов не все­гда эф­фек­тив­ны. Из-за от­сут­ст­вия до­сто­вер­ных све­де­ний о ме­с­то­на­хож­де­нии вы­бро­со­опас­ных зон в уголь­ных пла­с­тах, по мне­нию ав­то­ра, сло­жи­лось оши­боч­ное пред­став­ле­ние о не­об­хо­ди­мо­с­ти за­кры­тия шахт, раз­ра­ба­ты­ва­ю­щих опас­ные пла­с­ты, и стро­и­тель­ст­ве но­вых в бо­лее бла­го­при­ят­ных гор­но-ге­о­ло­ги­че­с­ких ус­ло­ви­ях.

По ги­по­те­зе ав­то­ра вы­бро­со­опас­ные зо­ны — это при­род­ные сло­е­вые об­ра­зо­ва­ния на тер­ри­то­рии ло­каль­ных уча­ст­ков ме­с­то­рож­де­ния при из­ме­не­нии ге­о­ло­ги­че­с­ких и фи­зи­ко-хи­ми­че­с­ких ус­ло­вий тор­фо­на­коп­ле­ния. Изу­чив эти ус­ло­вия, мож­но про­гно­зи­ро­вать ме­с­то­на­хож­де­ние та­ких уча­ст­ков.

Ис­сле­до­ва­ния про­из­во­ди­лись на шах­то­пла­с­тах Вор­кут­ско­го ме­с­то­рож­де­ния, пред­став­ля­ю­ще­го бра­хи­син­к­ли­наль­ную склад­ку (муль­ду), по пе­ри­фе­рии ко­то­рой рас­по­ло­же­ны от­ра­бо­тан­ные и дей­ст­ву­ю­щие шахт­ные по­ля. Дли­на муль­ды 34 км, а на­и­боль­шая ши­ри­на 13 км. Шах­та­ми раз­ра­ба­ты­ва­лись 7 пла­с­тов. На пла­с­тах «Мощ­ном», «Трой­ном», «Двой­ном» и «Пя­том» про­изо­ш­ло 267 спро­во­ци­ро­ван­ных и вне­зап­ных вы­бро­сов. Вы­бро­сы бы­ли как оди­ноч­ные, так и це­лой се­ри­ей (бо­лее 20) в од­ной вы­ра­бот­ке.

Од­ним из ос­нов­ных при­зна­ков всех 267 вы­бро­сов яв­ля­ет­ся на­ли­чие рых­ло­го мяг­ко­го слоя, за­ле­га­ю­ще­го меж­ду бо­лее проч­ны­ми пач­ка­ми по­ло­с­ча­то­го по­лу­бле­с­тя­ще­го уг­ля. На не­ко­то­рых уча­ст­ках шах­то­пла­с­тов слои мяг­ко­го рых­ло­го уг­ля от­сут­ст­ву­ют, а на дру­гих их ко­ли­че­ст­во мо­жет быть от 1 до 4. Мощ­ность слоя от 0.02 до 1.6 м.

Ана­лиз раз­ре­зов уголь­ных пла­с­тов в пре­де­лах Вор­кут­ско­го ме­с­то­рож­де­ния, а так­же Вор­га­шор­ско­го и Юнь­я­гин­ско­го, где по­лу­чи­ли рас­про­ст­ра­не­ние ис­сле­ду­е­мые пла­с­ты, по­ка­зал, что все оча­ги вне­зап­ных вы­бро­сов на­хо­дят­ся в зо­не вли­я­ния рас­щеп­ле­ния пла­с­тов (рис.1). Для изу­че­ния свя­зи рас­щеп­ле­ния пла­с­тов с мяг­ки­ми рых­лы­ми сло­я­ми уг­ля в пла­с­тах бы­ли сде­ла­ны 5 вер­ти­каль­ных геологических раз­ре­зов, пе­ре­се­ка­ю­щих все оча­ги про­изо­шед­ших вне­зап­ных вы­бро­сов.

Пласт «Мощ­ный» раз­ра­ба­ты­вал­ся 8 шах­та­ми, а вы­бро­сы про­изо­ш­ли на тер­ри­то­рии шах­ты № 18 («Ком­со­моль­ская») на уров­не изо­гипс –277, –320 и –694…–710 м. Пер­вая зо­на с 21 вне­зап­ным вы­бро­сом бы­ла се­вер­нее би­фур­ка­ции пла­с­та «Мощ­но­го». Здесь же про­изо­ш­ло 11 гор­ных уда­ров. Вто­рая се­рия вы­бро­сов про­изо­ш­ла за­пад­нее пер­вой, но па­рал­лель­но ли­нии рас­щеп­ле­ния пла­с­та.

На пла­нах гор­ных вы­ра­бо­ток шах­ты «Ком­со­моль­ская» на­не­се­ны две ли­нии, по­ка­зы­ва­ю­щие мощ­ность меж­ду­пла­с­тья 0.1 и 0.5 м меж­ду об­ра­зо­вав­ши­ми­ся вет­вя­ми пла­с­тов «Трой­ной» и «Чет­вёр­тый». При мощ­но­с­ти меж­ду­пла­с­тья ме­нее 0.5 м пла­с­ты от­ра­ба­ты­ва­лись как один слит­ный. Оча­ги вне­зап­ных вы­бро­сов рас­по­ло­же­ны в сре­дин­ной ча­с­ти меж­ду мощ­но­с­тью меж­ду­пла­с­тья 0.5 м и вы­кли­ни­ва­ни­ем это­го слоя.

Струк­ту­ра пла­с­тов и про­ме­жу­точ­но­го слоя от рас­щеп­ле­ния до ли­нии сли­я­ния пла­с­тов из­ме­ня­ет­ся сле­ду­ю­щим об­ра­зом. При мощ­но­с­ти меж­ду­пла­с­тья бо­лее 11 м за­ле­га­ют за­ко­но­мер­но че­ре­ду­ю­щи­е­ся пла­с­ты по­ро­ды. По ме­ре сбли­же­ния пла­с­тов меж­ду ни­ми ос­та­ёт­ся слой уг­ли­с­то­го слан­ца от кров­ли ни­же­ле­жа­ще­го пла­с­та или ар­гил­ли­та от поч­вы верх­не­го пла­с­та. Мощ­ность и пе­т­ро­гра­фи­че­с­кий со­став про­ме­жу­точ­но­го слоя из­ме­ня­ют­ся по пло­ща­ди его рас­про­ст­ра­не­ния. Ло­каль­ное под­ня­тие тор­фя­ни­ка пла­с­та «Чет­вёр­то­го» при­ве­ло к его раз­мы­ву. На этом уча­ст­ке сум­мар­ная мощ­ность пла­с­тов все­го 1. 67 м. Се­вер­нее это­го под­ня­тия рас­по­ло­же­ны оча­ги вне­зап­ных вы­бро­сов на уров­не изо­гип­сы –710 м. Ана­лиз ре­ль­е­фа па­лео-по­верх­но­с­ти в зо­не вы­бро­сов по­ка­зы­ва­ет на воз­мож­ность фор­ми­ро­ва­ния озёр на уча­ст­ке меж­ду сква­жи­на­ми № 1082 и № 2024. С вос­точ­ной и за­пад­ной сто­ро­ны мощ­ность ниж­ней пач­ки уг­ля уве­ли­чи­ва­ет­ся до 1.4 м. Вы­бро­со­опас­ная зо­на име­ет от­ри­ца­тель­ную де­прес­сию.

Вы­яв­ле­ны три ва­ри­ан­та за­ле­га­ния мяг­ко­го рых­ло­го слоя меж­ду проч­ны­ми пач­ка­ми: по­род­ный про­пла­с­ток от­сут­ст­ву­ет, под­сти­ла­ет или пе­ре­кры­ва­ет этот слой. Но вне­зап­ные вы­бро­сы про­ис­хо­ди­ли на уча­ст­ках, где по­род­ные про­пла­ст­ки от­сут­ст­во­ва­ли. Ана­лиз вы­бро­со­опас­ных зон по­ка­зал, что в ме­с­те вы­бро­са рых­лый слой име­ет не­боль­шую золь­ность. Так, в рай­о­не про­изо­шед­ших пя­ти вне­зап­ных вы­бро­сов в штре­ке № 1221-С золь­ность в про­бах, взя­тых из вы­бро­со­опас­но­го слоя, бы­ла 12.2%, а в верх­ней и ниж­ней пач­ке проч­но­го уг­ля, со­от­вет­ст­вен­но, 30.1 и 43.4%. Во­круг по­ло­с­ти вне­зап­но­го вы­бро­са, на­обо­рот, золь­ность в мяг­ком са­жи­с­том слое в 2 ра­за боль­ше, чем в проч­ных пач­ках. Золь­ность в 56 про­бах, взя­тых из вы­бро­шен­но­го уг­ля на трех шах­тах 4.0 … 8.0%. Меж­ду по­ло­с­тя­ми вы­бро­сов золь­ность мяг­ко­го слоя из­ме­ня­ет­ся от 17.1 до 49.3%. Та­кое рас­пре­де­ле­ние золь­но­с­ти го­во­рит о том, что на тер­ри­то­рии про­ме­жу­точ­но­го слоя, ко­то­рый рас­сма­т­ри­ва­ет­ся как вы­бро­со­опас­ный, в оп­ре­де­лён­ных фа­ци­аль­ных ус­ло­ви­ях от­ло­жил­ся ло­каль­ный уча­с­ток тор­фя­ни­ка с не­боль­шой золь­но­с­тью. Это и бу­дет вы­бро­со­опас­ная зо­на рых­ло­го мяг­ко­го уголь­но­го ве­ще­ст­ва, пред­рас­по­ло­жен­но­го к вне­зап­ным вы­бро­сам. Оче­вид­но, на этих уча­ст­ках озёр­но-бо­лот­но­го про­ис­хож­де­ния сфор­ми­ро­вал­ся тор­фя­ник из про­дол­жа­ю­щей раз­ви­вать­ся рас­ти­тель­но­с­ти, в то вре­мя как во­круг фор­ми­ро­вал­ся золь­ный слой элю­ви­аль­но­го про­ис­хож­де­ния.

В се­вер­ной ча­с­ти ме­с­то­рож­де­ния на шах­те № 29 («Юр-Шор») в пла­с­те «Мощ­ном» име­ют­ся 3 слоя мяг­ко­го уг­ля и про­слой уг­ли­с­то­го слан­ца. Вне­зап­ный вы­брос на уров­не изо­гип­сы –416 м про­изо­шёл из слоя, об­ра­зо­вав­ше­го­ся на уча­ст­ке сли­я­ния пла­с­та «Пер­во­го» с «Двой­ным». Не­да­ле­ко от гра­ни­цы с «Юр-Шор» на шах­те № 7 («Се­вер­ная») в те­че­ние од­но­го ме­ся­ца про­изо­ш­ло 12 вне­зап­ных вы­бро­сов из это­го же слоя на ли­нии изо­гип­сы –430 м. Юж­нее, на со­сед­ней шах­те № 7 («Се­вер­ная»), на уров­не изо­гип­сы –430 м про­изо­ш­ло 99 вне­зап­ных вы­бро­сов так­же из слоя меж­ду пла­с­та­ми «Пер­вым» и «Двой­ным». В пре­де­лах но­вых тех­ни­че­с­ких гра­ниц шах­ты «Ком­со­моль­ская» (шах­ты № 5 и № 7) из это­го же слоя в 1981 г. вы­брос про­изо­шёл на уров­не изо­гип­сы –552 м. В 1991 г. на изо­гип­се –554 м на рас­сто­я­нии око­ло 1000 м от пре­ды­ду­ще­го про­изо­шёл вне­зап­ный вы­брос 720 т раз­ру­шен­но­го уг­ля.

На шах­те № 1 на уров­не изо­гип­сы –460 м про­изо­ш­ли три вне­зап­ных вы­бро­са ме­та­на и уг­ля че­рез 2–3 дня так же, как и на трех вы­ше опи­сан­ных шах­тах вос­точ­но­го кры­ла из слоя меж­ду пла­с­та­ми «Пер­вым» и «Двой­ным» (рис.2). На шах­те № 40, рас­по­ло­жен­ной меж­ду шах­та­ми № 1 и № 7 и раз­ра­ба­ты­ва­ю­щей пласт «Трой­ной», вы­бро­сов не бы­ло, так как этот слой со­сто­ит из ар­гил­ли­та. Та­ким об­ра­зом, слой меж­ду со­еди­ня­ю­щи­ми­ся пла­с­та­ми «Пер­вый» и «Вто­рой» про­сти­ра­ет­ся на боль­шой пло­ща­ди се­ве­ро-вос­точ­ной ча­с­ти ме­с­то­рож­де­ния.

В юж­ной ча­с­ти пла­с­та «Двой­но­го» со сто­ро­ны рас­щеп­ле­ния за­ле­га­ет про­пла­с­ток ар­гил­ли­та. В се­вер­ной ча­с­ти пла­с­та на ло­каль­ных уча­ст­ках он за­ме­ща­ет­ся рых­лым сло­ем уг­ля, мощ­ность ко­то­ро­го уве­ли­чи­ва­ет­ся до 0.4…1.04 м. В рас­по­ло­же­нии та­ких «гнёзд» про­изо­ш­ло 69 вне­зап­ных вы­бро­сов на уров­не изо­гипс –220…–300 м и 1 вы­брос – на изо­гип­се –326 м. На вос­точ­ной сто­ро­не ме­с­то­рож­де­ния вы­брос про­изо­шёл на шах­те №25 («За­по­ляр­ная») в об­ла­с­ти сли­я­ния пла­с­тов «Пер­вый+Вто­рой» и «Тре­тий». Се­вер­нее оча­га вы­бро­са этот слой вы­кли­ни­ва­ет­ся.

Та­ким об­ра­зом, в ре­зуль­та­те ис­сле­до­ва­ний ус­та­нов­ле­но, что все вы­бро­сы про­ис­хо­ди­ли из сло­ёв, ко­то­рые об­ра­зо­ва­лись в ре­зуль­та­те круп­ных и мел­ко­амп­ли­туд­ных ге­о­тек­то­ни­че­с­ких рит­мов. В ре­зуль­та­те каж­до­го та­ко­го рит­ма во вре­мя тор­фо­на­коп­ле­ния об­ра­зу­ет­ся слой по­ро­ды и уг­ля на по­верх­но­с­ти тор­фя­ни­ка вы­ше бе­ре­го­вой ли­нии и где фор­ми­ру­ет­ся уголь­ное ве­ще­ст­во в из­ме­нив­ших­ся фи­зи­ко-хи­ми­че­с­ких ус­ло­ви­ях. В каж­дом та­ком слое мо­гут быть вы­бро­со­опас­ные зо­ны. Так, в Вор­кут­ском ме­с­то­рож­де­нии вы­бро­сы про­ис­хо­ди­ли из 3 сло­ёв, ко­то­рые об­ра­зо­ва­лись во вре­мя раз­лич­ных про­ги­бов по­верх­но­с­ти тор­фя­ни­ка.

Ана­лиз ре­зуль­та­тов поз­во­ля­ет те­о­ре­ти­че­с­ки смо­де­ли­ро­вать об­ра­зо­ва­ние про­ме­жу­точ­ных сло­ёв. Рас­смо­т­рим на при­ме­ре, как фор­ми­ру­ют­ся по­род­ные и уголь­ные слои дру­го­го ге­не­зи­са в ре­зуль­та­те ге­о­тек­то­ни­че­с­ких рит­мов. На рис.3 изо­б­ра­же­но ме­с­то­рож­де­ние, в гра­ни­цах ко­то­ро­го во вре­мя тор­фо­на­коп­ле­ния про­изо­ш­ло три круп­ных ге­о­тек­то­ни­че­с­ких рит­ма. Опу­с­ка­ние тор­фя­ни­ка про­ис­хо­ди­ло с трёх сто­рон. В ре­зуль­та­те этих опу­с­ка­ний и по­вы­ше­ния уров­ня во­ды тор­фо­на­коп­ле­ние пре­ры­ва­лось. Слой тор­фа по­кры­вал­ся на­но­са­ми ми­не­раль­ных по­род. На по­гра­нич­ных уча­ст­ках в из­ме­нив­ших­ся фа­ци­аль­ных ус­ло­ви­ях про­дол­жа­лось от­ло­же­ние золь­но­го уг­ля с ос­т­ров­ка­ми рых­ло­го уг­ля с мень­шей золь­но­с­тью. В ре­зуль­та­те этих рит­мов по­сле уп­лот­не­ния в уголь­ном пла­с­те об­ра­зу­ют­ся слои по­ро­ды или золь­но­го уг­ля. На рис.3 по­ка­за­но воз­мож­ное ме­с­то­на­хож­де­ние вы­бро­со­опас­ных зон на каж­дом из трех об­ра­зо­вав­ших­ся сло­ёв. Ме­с­то­на­хож­де­ние этих зон за­ви­сит от па­ра­ме­т­ров ге­о­тек­то­ни­че­с­ко­го рит­ма. В пре­де­лах ме­с­то­рож­де­ния ос­та­лись 2 уча­ст­ка, на ко­то­рых не про­ис­хо­ди­ло опу­с­ка­ние тор­фя­ни­ка во вре­мя тор­фо­на­коп­ле­ния и нет по­род­ных сло­ёв.

На рис.3а по­ка­зан раз­рез пла­с­тов по ли­нии a-b-c-d-e-f. На уча­ст­ке a-b име­ет­ся один слой от 2-го ге­о­тек­то­ни­че­с­ко­го рит­ма. Мощ­ность слоя боль­шая, и воз­мож­но рас­щеп­ле­ние пла­с­та. На уча­ст­ке b-c два слоя: от 2 и 3 рит­мов. На уча­ст­ке c-d три слоя. На уча­ст­ке ме­с­то­рож­де­ния d-e сно­ва два слоя, а на e-f – один слой. В этом се­че­нии толь­ко од­на вы­бро­со­опас­ная зо­на на уча­ст­ке b-c вто­ро­го слоя. На рис.3, б по­ка­зан про­доль­ный раз­рез ме­с­то­рож­де­ния по ли­нии s-t-k-r-x-y-z. На уча­ст­ке s-t не бы­ло пре­ры­ва­ния тор­фо­на­коп­ле­ния, и по­это­му нет вы­бро­со­опас­но­го слоя. В пер­вом слое, ко­то­рый об­ра­зо­вал­ся в ре­зуль­та­те пер­во­го ге­о­тек­то­ни­че­с­ко­го рит­ма, вы­бро­со­опас­ные зо­ны мо­гут быть на уча­ст­ке k-r. На ос­таль­ных уча­ст­ках этот слой не бу­дет вы­бро­со­опас­ным. Вто­рой слой в этом раз­ре­зе не опа­сен по вы­бро­сам. Тре­тий слой в раз­ре­зе за­ле­га­ет на уча­ст­ках r-x-y-z. Од­на­ко вы­бро­со­опас­ные зо­ны воз­мож­ны на уча­ст­ке y-z бли­же к ли­нии пе­ре­се­че­ния y.

Ос­нов­ны­ми при­зна­ка­ми вы­бро­со­опас­но­с­ти пла­с­тов при­ня­то счи­тать бли­зость к круп­ным ге­о­ло­ги­че­с­ким на­ру­ше­ни­ям и вы­со­кую ме­та­но­нос­ность. Ана­лиз рас­по­ло­же­ния оча­гов вне­зап­ных вы­бро­сов в Вор­кут­ском ме­с­то­рож­де­нии по­ка­зал от­сут­ст­вие их свя­зи с та­ки­ми на­ру­ше­ни­я­ми. На­и­бо­лее круп­ные на­ру­ше­ния на­хо­дят­ся в се­вер­ной ча­с­ти ме­с­то­рож­де­ния. Од­на­ко здесь не бы­ло ни од­но­го вне­зап­но­го вы­бро­са, так как про­ме­жу­точ­ные слои меж­ду проч­ны­ми пач­ка­ми от­сут­ст­ву­ют или со­сто­ят из уг­ли­с­тых по­род.

Пе­т­ро­гра­фи­че­с­кий ана­лиз уголь­но­го ве­ще­ст­ва из вы­бро­со­опас­но­го слоя и те­о­ре­ти­че­с­кое мо­де­ли­ро­ва­ние раз­ло­же­ния ор­га­ни­че­с­ко­го ве­ще­ст­ва во вре­мя тор­фо­на­коп­ле­ния по­ка­за­ли, что уголь­ное ве­ще­ст­во на уча­ст­ках, пред­рас­по­ло­жен­ных к га­зо­ди­на­ми­че­с­ким про­яв­ле­ни­ям, и в ок­ру­жа­ю­щих проч­ных пач­ках име­ют раз­лич­ные ге­не­ти­че­с­кие ли­нии фор­ми­ро­ва­ния фи­зи­ко-ме­ха­ни­че­с­ких свойств. Это раз­ли­чие вы­те­ка­ет из фи­зи­че­с­кой ос­но­вы те­о­рии стро­е­ния ве­ще­ст­ва. Ге­не­ти­че­с­кая ли­ния фор­ми­ро­ва­ния свойств раз­ви­ва­ет­ся в сле­ду­ю­щей по­сле­до­ва­тель­но­с­ти: ус­ло­вия об­ра­зо­ва­нияЫсо­ставЫструк­ту­раЫэнер­ге­ти­че­с­кое со­сто­я­ниеЫфи­зи­ко-ме­ха­ни­че­с­кие свой­ст­ва. Ус­та­нов­ле­но, что ста­ти­с­ти­че­с­кие па­ра­ме­т­ры пер­во­на­чаль­но син­те­зи­ру­е­мых ма­к­ро­мо­ле­кул тор­фа в вы­бро­со­опас­ной зо­не от­ли­ча­лись на­бо­ром и ко­ли­че­ст­вом аро­ма­ти­че­с­ких ядер и функ­ци­о­наль­ных групп. В ре­зуль­та­те из­ме­нив­шей­ся кис­лот­но­с­ти и кон­цен­т­ра­ции рас­тво­ра во вре­мя кол­ло­ид­но­го со­сто­я­ния об­ра­зо­ва­лась хи­ми­че­с­ки рых­лая (не­плот­ная) аморф­ная струк­ту­ра уголь­но­го ве­ще­ст­ва, ко­то­рая ха­рак­те­ри­зу­ет­ся спи­раль­ной фор­мой ма­к­ро­мо­ле­кул, сла­бы­ми меж­мо­ле­ку­ляр­ны­ми и ме­жа­г­ре­гат­ны­ми свя­зя­ми, низ­кой кри­с­тал­лич­но­с­тью.

На рис.4 по­ка­за­ны фраг­мен­ты фо­то­гра­фий уголь­но­го ве­ще­ст­ва, взя­то­го в вы­бро­со­опас­ном слое (а) и в проч­ной пач­ке (б). На по­след­нем вид­ны уча­ст­ки с кри­с­тал­лич­ной струк­ту­рой. Ме­жа­том­ная по­ри­с­тость рых­лой струк­ту­ры со­став­ля­ет бо­лее 25% за­ни­ма­е­мо­го объ­ё­ма, а в проч­ной пач­ке — 14%.

Для оп­ре­де­ле­ния ло­каль­но­го при­род­но­го га­зо­на­коп­ле­ния в раз­лич­ных сло­ях уголь­но­го пла­с­та бы­ли вы­пол­не­ны рас­чё­ты по ре­зуль­та­там вы­де­ле­ния ме­та­на во вре­мя вы­мы­ва­ния пе­ре­до­вых по­ло­с­тей по вы­бро­со­опас­но­му слою и раз­ру­ше­ния проч­ных па­чек ком­бай­ном. Рас­чё­ты про­из­во­ди­лись по­сле каж­до­го цик­ла по­дви­га­ния за­бо­ев вы­ра­бо­ток. Оп­ре­де­ля­лось ме­та­но­на­коп­ле­ние или при­род­ная ме­та­но­нос­ность 1 т гор­ной мас­сы в вы­бро­со­опас­ном слое ши­ри­ной 13 м и в проч­ных пач­ках ши­ри­ной 5 м. От­ме­че­ны рез­кие из­ме­не­ния га­зо­на­коп­ле­ния в пла­с­те по хо­ду по­дви­га­ния вы­ра­бо­ток. Так, в вы­бро­со­опас­ном слое га­зо­на­коп­ле­ние ва­рь­и­ро­ва­лось от 2 до 103.5 м3/т, а в проч­ных сло­ях — от 0.9 до 39.3 м3/т. Га­зо­на­коп­ле­ние на со­сед­них уча­ст­ках мо­жет от­ли­чать­ся в не­сколь­ко раз. По­сле вне­зап­но­го вы­бро­са на рас­сто­я­нии 7 м от по­ло­с­ти де­бит ме­та­на уве­ли­чи­ва­ет­ся. На од­ном уча­ст­ке вы­ра­бот­ки дли­ной 110 м от­ме­че­ны рез­кие из­ме­не­ния ме­та­но­нос­но­с­ти от 45 до 103.5 м3/т. Во вре­мя вы­мы­ва­ния пе­ре­до­вых по­ло­с­тей для де­га­за­ции при­за­бой­но­го мас­си­ва вы­бро­со­опас­но­го слоя и при­ве­де­ния его в не­вы­бро­со­опас­ное со­сто­я­ние про­ис­хо­ди­ли вне­зап­ные вы­бро­сы и ми­к­ро­вы­б­ро­сы из це­ли­ков, ос­тав­ших­ся меж­ду вы­мы­ты­ми по­ло­с­тя­ми. Ми­к­ро­вы­б­ро­сы про­ис­хо­ди­ли че­рез 2 м. Оче­вид­но, ло­каль­ные га­зо­на­пол­нен­ные объ­ё­мы уголь­но­го ве­ще­ст­ва раз­де­ле­ны уча­ст­ка­ми с низ­кой га­зо­про­ни­ца­е­мо­с­тью, и для их де­га­за­ции не­об­хо­ди­мо пол­но­стью раз­ру­шать це­ли­ки меж­ду по­ло­с­тя­ми. От­ме­че­но, что вы­де­ле­ние ме­та­на из це­ли­ков на­чи­на­ет­ся при рас­сто­я­нии меж­ду цен­т­ра­ми со­сед­них по­ло­с­тей 1.8 м.

Для обес­пе­че­ния бе­зо­пас­но­с­ти ра­бот во вре­мя вы­мы­ва­ния пе­ре­до­вых по­ло­с­тей в вы­бро­со­опас­ных зо­нах не­об­хо­ди­мо учи­ты­вать не­рав­но­мер­ность рас­пре­де­ле­ния ме­та­на в вы­бро­со­опас­ном слое. Ос­нов­ны­ми прин­ци­па­ми пре­дот­вра­ще­ния вне­зап­ных вы­бро­сов долж­ны быть: уп­рав­ля­е­мая де­га­за­ция с не­пре­рыв­ным кон­тро­лем (рис.5); не­сни­жа­е­мое опе­ре­же­ние бу­фер­ной (за­щит­ной) раз­ру­шен­ной и де­га­зи­ро­ван­ной по­ло­сы в при­за­бой­ном мас­си­ве.

Для не­пре­рыв­но­го кон­тро­ля не­об­хо­ди­мо при­ме­нять на­сад­ку-дат­чик с коль­це­вой ще­лью, ко­то­рая од­но­вре­мен­но яв­ля­ет­ся ра­бо­чим ор­га­ном и дат­чи­ком для ва­ку­ум­ма­но­ме­т­ра. По по­ка­за­нию при­бо­ра оп­ре­де­ля­ет­ся про­ти­во­вы­б­рос­ная си­ту­а­ция в за­бое. На­сад­ка мо­жет быть ос­но­вой для со­зда­ния ав­то­ма­ти­че­с­ко­го аг­ре­га­та, при­ме­не­ние ко­то­ро­го поз­во­лит вы­ве­с­ти лю­дей из за­боя во вре­мя вы­мы­ва­ния пе­ре­до­вых по­ло­с­тей.

На ос­но­ва­нии вы­пол­нен­ных ис­сле­до­ва­ний мож­но сде­лать сле­ду­ю­щие вы­во­ды. Вы­бро­со­опас­ные зо­ны в уголь­ном пла­с­те — это при­род­ные об­ра­зо­ва­ния, фор­ми­ру­ю­щи­е­ся в оп­ре­де­лён­ных ме­с­тах тор­фя­ни­ка во вре­мя ге­о­тек­то­ни­че­с­ких рит­мов. Про­гно­зи­ро­ва­ние их рас­по­ло­же­ния в пла­с­тах дей­ст­ву­ю­щих и про­ек­ти­ру­е­мых шахт воз­мож­но при ана­ли­зе ге­о­тек­то­ни­че­с­ких ус­ло­вий тор­фо­на­коп­ле­ния в пре­де­лах ме­с­то­рож­де­ния. Ло­каль­ные спо­со­бы пре­дот­вра­ще­ния вне­зап­ных вы­бро­сов при пе­ре­хо­де вы­бро­со­опас­ных зон долж­ны учи­ты­вать не­рав­но­мер­ность рас­по­ло­же­ния ма­к­ро­объ­ё­мов уголь­но­го ве­ще­ст­ва с вы­со­ким га­зо­на­коп­ле­ни­ем. На­и­бо­лее бе­зо­пас­ным яв­ля­ет­ся спо­соб уп­рав­ля­е­мой де­га­за­ции с не­пре­рыв­ным кон­тро­лем. Со­зда­ние ав­то­ма­ти­че­с­ко­го аг­ре­га­та на ос­но­ве сле­дя­ще­го сна­ря­да поз­во­лит вы­ве­с­ти лю­дей из за­боя во вре­мя вы­пол­не­ния про­ти­во­вы­б­рос­ных ме­ро­при­я­тий.

Журнал "Горная Промышленность" №1 2000