2.4. Текущий прогноз выбросоопасности
2.4. Текущий прогноз выбросоопасности 
Общие положения
2.4.1. Текущий прогноз выбросоопасности предназначен для установления опасных и неопасных зон при проведении подготовительных выработок и ведении очистных работ. При невозможности выполнения текущего прогноза выбросоопасности вводятся локальные способы предотвращения выбросов или сотрясательное взрывание. Текущий прогноз выбросоопасности в подготовительных выработках осуществляется по структуре пласта и по начальной скорости газовыделения из контрольных шпуров. При проведении нисходящих подготовительных выработок на крутых пластах применяется автоматизированный прогноз с применением аппаратуры контроля метана (АКМ). Выбросоопасность в очистных выработках шахт Кузбасса оценивается по результатам комплексного прогноза выбросоопасности в очистных забоях. При оценке выбросоопасности на шахтах Кузбасса как дополнительный метод в сочетании с вышеуказанными может применяться прогноз по амплитудно-частотным характеристикам искусственного сигнала.
2.4.2. На шахтах Ростовской области вместо вышеуказанных методов в подготовительных и очистных выработках могут применяться методы текущего прогноза выбросоопасности по начальной скорости газовыделения из контрольных шпуров, по сейсмоакустической активности и по амплитудно-частотным характеристикам искусственного сигнала.
Допускается сочетание методов сейсмоакустического прогноза и по начальной скорости газовыделения. При этом по начальной скорости газовыделения уточняются наличие и границы опасных зон, установленных сейсмоакустическим методом.
На шахтах области применяется прогноз выбросоопасности пород по результатам кернового бурения.
2.4.3. При выявлении опасной зоны горный мастер (оператор) по прогнозу запрещает ведение работ по выемке угля, сообщает об этом диспетчеру шахты и начальнику службы (группы) по прогнозу, последний делает соответствующую запись в журнале текущего прогноза и ознакамливает (под роспись) с ней технического руководителя шахты. Технический руководитель шахты отдает письменное распоряжение об остановке забоя выработки и возобновлении работ после применения способа предотвращения выбросов, контроля его эффективности и выполнения мероприятий по безопасности.
Текущий прогноз выбросоопасности в подготовительных
выработках по структуре пласта и начальной скорости
газовыделения из контрольных шпуров
2.4.4. Текущий прогноз выбросоопасности угольных пластов начинается с разведочных наблюдений, включающих визуальный осмотр забоя, выявление слагающих пласт угольных пачек в сечении забоя; измерение их мощности с точностью до 1 см, определение с помощью прочностномера П-1 прочности каждой пачки угля (в соответствии с Приложением 5).
2.4.5. В качестве показателя прочности принимается величина:
q = 100 - l, (2.22)
где l - глубина внедрения конуса в массив, определенная по шкале прочностномера, мм.
Прочность угольной пачки в целом определяется как среднеарифметическое значение из пяти измерений:
q + q + ... + q
1 2 5
q = ------------------. (2.23)
5
2.4.6. Потенциально выбросоопасной считается пачка угля или совокупность смежных пачек угля прочностью q <= 75 у.е. и общей максимальной мощностью не менее 0,2 м (на шахтах Печорского бассейна - 0,1 м).
2.4.7. При наличии более чем одной такой пачки или
совокупности пачек за потенциально выбросоопасную принимается та
из них, которая имеет наименьшую прочность. Прочность
совокупности пачек q принимается равной средневзвешенной по
с
мощности величине из значений прочности слагающих пачек:
n
SUM q m
1 i i
q = ---------, (2.24)
c n
SUM m
1 i
где n - число угольных пачек в совокупности.
2.4.8. Если по результатам измерения прочности угольных пачек установлено, что потенциально выбросоопасные пачки угля в сечении забоя отсутствуют, контрольные шпуры не бурятся и зона впереди забоя выработки на 4 м считается невыбросоопасной. Выработка может быть пройдена на 4 м без применения способа предотвращения выбросов, после чего вновь определяется наличие потенциально выбросоопасной пачки угля.
2.4.9. При выявлении в сечении забоя потенциально выбросоопасной пачки или совокупности смежных пачек угля производится прогноз выбросоопасности по контрольным шпурам.
2.4.10. Контрольные шпуры бурятся по потенциально выбросоопасной пачке угля или самой слабой пачке в потенциально выбросоопасной совокупности пачек.
2.4.11. Контрольный шпур бурится с остановками после окончания бурения каждого интервала. Длина первого интервала составляет 0,5 м, а всех последующих - 1 м. Продолжительность бурения второго и каждого последующего интервалов должна составлять 2 мин.
Если интервал шпура пробурен за более короткий промежуток времени, то, несмотря на отсутствие признаков зажима бурового инструмента, сверло не выключается и продолжается бурение без подачи указанного интервала до тех пор, пока от начала его бурения не пройдет 2 мин.
После окончания бурения второго и последующих интервалов
измеряется начальная максимальная скорость газовыделения g ,
н.max
л/мин. За начальную принимают скорость газовыделения, измеренную
через 2 мин. после окончания бурения интервала. Давление распора
манжеты герметизатора должно составлять не менее 2 кгс/кв. см.
2.4.12. После окончания наблюдений определяется максимальное
значение начальной скорости газовыделения, измеренное в
контрольных шпурах, g .
н.max
При значении g >= 4 л/мин. зона относится к
н.max
выбросоопасной, а при g < 4 л/мин. - к неопасной.
н.max
Учитывается наибольшее значение показателя g , полученное
н.max
по контрольным шпурам, пробуренным из одного положения забоя
выработки. Результаты наблюдений заносятся в журнал (форма 7).
Для условий Кузбасса по согласованию с ВостНИИ для уточнения
опасности зоны по внезапным выбросам после получения
g >= 4 л/мин. может применяться показатель выбросоопасности В
н.max
в соответствии с Временной методикой текущего прогноза
газодинамической опасности при проведении подготовительных
выработок по угольным пластам (Кемерово: ВостНИИ, 1996).
2.4.13. Длина шпуров должна составлять 5,5 м на тонких и
средней мощности пластах и 6,5 м на мощных пластах. Шпуры
диаметром 43 мм бурятся ручным сверлом с использованием составных
буровых штанг из витой стали. Бурение шпуров и прогноз
осуществляются через каждые 4 м подвигания забоя.
Прогноз прекращается, если на одном из этапов бурения
контрольных шпуров получено опасное значение g .
н.max
2.4.14. При проведении штрека по крутому, крутонаклонному или наклонному пласту первый контрольный шпур бурится горизонтально по оси выработки, а второй - под углом в сторону восстания пласта с выходом на 1,5 м выше контура штрека.
При проведении наклонной выработки (уклона, ската, печи и др.) или штрека по пологому пласту контрольные шпуры бурятся в бока за контур выработки с таким расчетом, чтобы концы шпуров располагались на расстоянии 2 м от контура выработки. В наклонной выработке или в штреке по пологому мощному пласту, разрабатываемому в два слоя и более, боковые шпуры бурятся аналогичным образом на 2 м за контур выработки влево и вправо. Кроме того, бурится третий (дополнительный) шпур по пласту с выходом на 1,5 м ниже или выше контура.
Устья шпуров располагаются на расстоянии 0,5 м от стенок выработки.
В случае проведения выработки в зоне геологического нарушения должны предусматриваться дополнительные контрольные шпуры для прогноза выбросоопасности и разведки прилегающего к забою угольного массива впереди и со стороны бортов выработки на глубину контрольных шпуров в соответствии с Приложением 2.
2.4.15. При появлении признаков, указывающих на выход забоя выработки за пределы опасной зоны (увеличение прочности угля, снижение газовыделения в выработку при выемке угля и при выполнении способов предотвращения выбросов), по письменному разрешению технического руководителя шахты устанавливается контрольный участок протяженностью 20 м, начиная от места входа в зону неснижаемого опережения после последнего цикла локальной противовыбросной обработки.
В пределах контрольного участка перед каждым циклом выемки угля в забое, но не реже чем через 2 м подвигания, производится текущий прогноз выбросоопасности по начальной скорости газовыделения из контрольных шпуров.
Если на всем протяжении контрольного участка не получено выбросоопасных значений показателя или не установлено в соответствии с п. п. 2.3.5 - 2.3.9 потенциально выбросоопасных пачек или совокупности смежных пачек, дальнейшее проведение выработки осуществляется с текущим прогнозом выбросоопасности без применения способов предотвращения внезапных выбросов.
При получении на контрольном участке значений показателя
выбросоопасности g >= 4 л/мин. применение способа
н.max
предотвращения выбросов возобновляется.
После каждого цикла выемки угля крепление на контрольном участке возводится вплотную к забою.
2.4.16. Текущий прогноз не осуществляется и зоны считаются неопасными:
в выработках на уровне вентиляционного штрека под выработанным пространством вышележащего этажа;
в нижней спаренной горизонтальной выработке на крутых пластах мощностью более 1,8 м, если ее проводят с отставанием от забоя на 6 м и более и расстояние между выработками по падению пласта не превышает 6 м, а также в сбойках между такими выработками;
при проведении подэтажных штреков под защитой выработанного пространства вышележащего этажа при разработке пластов системой подэтажной гидроотбойки угля с высотой этажа не более 10 м;
в выработках на крутых и крутонаклонных пластах на расстоянии не более 50 м по падению пласта от выработанного пространства вышележащего этажа, после отработки которого прошло 5 лет и более.
Автоматизированный текущий прогноз выбросоопасности при проведении нисходящих подготовительных выработок на крутых пластах.
2.4.17. При проведении нисходящих подготовительных выработок на крутых пластах после обнаружения выбросоопасной пачки или совокупности пачек по письменному указанию технического руководителя шахты выполняется оценка выбросоопасности зоны на основе регистрации изменения концентрации метана и расхода воздуха в призабойной части выработки.
Для выполнения автоматизированного прогноза наблюдаемая выработка должна быть оборудована АКМ. На одинаковом удалении от забоя в пределах от 30 до 50 м должны быть установлены датчик ДМТ-4 аппаратуры АКМ и датчик расхода воздуха ИСВ-1. Датчики ДМТ-4 и ИСВ-1 следует подключить к телеметрической стойке СПИ-1, установленной на поверхности. Показания датчиков должны регистрироваться с помощью самописцев.
2.4.18. При прогнозе используются следующие исходные данные:
С - значение фоновой концентрации метана в месте установки
ф
используемого для прогноза выбросоопасности датчика контроля
метана, %;
С - максимальное значение концентрации метана после
max
взрывной отбойки угля, %;
t - время значимой реакции пласта на производство в забое
р
взрывания, мин.;
n - число равных 15 мин. интервалов времени, составляющих в
целом время t ;
p
C , C , ..., С - фиксируемые в конце каждого интервала
1 2 n
времени значения концентрации метана, %;
Q , Q , ..., Q - соответствующие каждому интервалу времени
1 2 n
значения расхода воздуха, определяемые по предназначенному для
прогноза измерителю скорости воздуха, куб. м/мин.;
S - сечение выработки по углю в проходке, кв. м;
пр
l - величина подвигания забоя за один цикл буровзрывных
п
работ, м;
гамма - удельный вес угля, т/куб. м;
f - коэффициент крепости угля потенциально выбросоопасной
в
пачки или совокупности пачек.
2.4.19. Применяется следующая методика получения исходных
данных для прогноза.
При отсутствии в забое нисходящей выработки, где
осуществляется текущий прогноз выбросоопасности, работ, связанных
с воздействием на угольный пласт, в течение двух часов и более
(например, в ремонтную смену) устанавливается фоновое значение
концентрации метана С по датчику аппаратуры АКМ (рис. 2.2),
ф
предназначенному для целей прогноза.
После заряжания шпуров мастер-взрывник звонит оператору АКМ и
предупреждает его о предстоящей отпалке угля в забое. Оператор
следит за диаграммой изменения концентрации метана в забое и по
началу характерного всплеска на диаграмме отмечает на ленте
самописца момент взрывания и максимальное значение концентрации
метана после отпалки С .
max
Затем устанавливается время значимой реакции пласта на
производство в забое взрывания. Оно принимается равным промежутку
времени t от момента взрывания до снижения концентрации метана
p
до фонового значения С , увеличенного до величины, кратной
ф
15 мин., но не более 120 мин. Определяется значение n, равное
t / 15.
p
Начиная от момента взрывания через каждый интервал времени,
равный 15 мин., по диаграммам датчика ДМТ, предназначенного для
прогноза, и измерителя ИСВ фиксируются значения концентрации
метана С , С , ..., С и соответствующие каждому интервалу
1 2 n
максимальные значения расхода воздуха Q , Q , ..., Q . Значение
1 2 n
концентрации метана определяется с точностью до 0,01%, расхода
воздуха - с точностью до 10 куб. м/мин.
2.4.20. Оценка выбросоопасности забоя осуществляется следующим
образом.
Рассчитывается критическое значение концентрации метана при
взрывании:
S l гамма
пр п
C = 13,3 x ------------ + C , (2.25)
кр Q ф
ср
где Q - среднее значение расхода воздуха в месте установки
ср
прогнозных датчиков, определяемое по формуле:
Q + Q + ... + Q
1 2 n
Q = ------------------ , куб. м/мин. (2.26)
ср n
Если зарегистрированное значение С < С , зона не опасна
max кр
по внезапным выбросам угля и газа.
Если С >= С , то определяется эффективная газоносность
max кр
зоны пласта по формуле:
C С
max n
Х = [(---- + C + C + ... + C + ---) - n C ] х
эф 2 1 2 n-1 2 ф
0,01t Q
р ср
х --------------, куб. м/т. (2.27)
n S l гамма
пр п
При Х >= 4 куб. м/т зона впереди забоя выработки относится к
эф
опасной по внезапным выбросам угля и газа, при Х < 4 куб. м/т -
эф
к неопасной.
2.4.21. При установлении выбросоопасной зоны буровзрывные работы по подвиганию забоя выработки производятся в режиме сотрясательного взрывания после выполнения противовыбросной обработки призабойной зоны пласта.
В неопасной зоне взрывные работы выполняются в режиме для сверхкатегорных по газу шахт.
Результаты по автоматизированному методу прогноза выбросоопасности заносятся в журнал по форме 8.
Комплексный прогноз выбросоопасности в очистных забоях
2.4.22. На шахтах Кузбасса до пуска каждого очистного забоя с максимальной глубиной отработки пласта ниже критической по внезапным выбросам глубины ВостНИИ по заявке шахты должен произвести геофизическую разведку тектонической структуры угольного пласта в пределах соответствующего оконтуренного подготовительными выработками выемочного участка согласно Методике установления потенциально выбросоопасных участков угольных пластов в зонах влияния тектонических нарушений (Кемерово: ВостНИИ, 1999) и по ее результатам, а также результатам текущего прогноза выбросоопасности в оконтуривающих подготовительных выработках выдать заключение о наличии в пределах данного участка потенциально выбросоопасных зон с указанием их границ. До входа очистного забоя в потенциально выбросоопасную зону она должна быть приведена в невыбросоопасное состояние или забой должен подвигаться в пределах зоны с невыбросоопасными параметрами выемки угля на основании заключения ВостНИИ.
Текущий прогноз выбросоопасности в подготовительных
и очистных выработках шахт Ростовской области
Текущий прогноз по начальной скорости газовыделения из контрольных шпуров
2.4.23. В целях получения исходных данных для текущего
прогноза проводятся разведочные наблюдения вне зоны
геологического нарушения (не ближе 25 м). В подготовительных
выработках эти наблюдения включают измерения начальной скорости
газовыделения g из шпура глубиной 3,5 м, коэффициента крепости
н
угля f и общей мощности пласта m в пяти циклах проходки (через
2 м). В очистных выработках эти измерения проводят в пяти
пунктах, расположенных равномерно по длине забоя.
Измерение начальной скорости газовыделения в процессе разведочных наблюдений производится: при длине контрольного шпура 1,5; 2,5 и 3,5 м в забоях, где выемка угля осуществляется взрывным способом, и 3,5 м - в забоях, где применяются способы предотвращения выбросов. Шпуры бурятся диаметром 42 мм. Бурение контрольного шпура при достижении указанных интервалов приостанавливается, вводится газозатвор и герметизируется измерительная камера длиной 0,5 м. Измерительная камера на выбросоопасных пластах должна располагаться вне зоны влияния способов предотвращения внезапных выбросов, для чего:
в подготовительных и нарезных выработках пологих и крутонаклонных пластов схемы противовыбросных мероприятий должны быть изменены таким образом, чтобы ширина обрабатываемого участка пласта за пределами проектного контура выработки составляла 2 м, а шпуры для определения начальной скорости газовыделения бурились под углом 60° к направлению подвигания выработки;
в подготовительных выработках крутых пластов ширина обрабатываемого участка пласта за проектным контуром выработки должна составлять с нижней стороны 1 м, с верхней - 2 м, а нижний шпур для определения начальной скорости газовыделения бурится под углом 35° к направлению подвигания выработки, верхний - под углом 60°.
В очистных выработках измерения начальной скорости газовыделения производятся за зоной влияния способов предотвращения выбросов. В том случае, если применяемые способы имеют неснижаемое опережение более 3,0 м, разведочные наблюдения должны осуществляться по рекомендациям ВостНИИ, разработанным для каждого забоя с учетом горно-геологических условий и параметров способов предотвращения выбросов.
На герметизаторе устанавливается перфорированная насадка. Длина перфорированной насадки должна быть равна длине измерительной камеры.
С помощью расходомера, присоединенного к газозатвору, не позднее чем через 2 мин. после окончания бурения измеряется начальная скорость газовыделения.
Коэффициенты крепости угля измеряют прибором ПК-1 в шпуре глубиной 2 м.
Общая мощность пласта в подготовительных выработках замеряется вблизи бортов выработки.
Проведение разведочных наблюдений не требуется в забоях выработок, которые начинают проводить от выработок, пройденных ранее в неопасных зонах, установленных текущим прогнозом. На ведение текущего прогноза в данном случае составляется акт.
На угрожаемых пластах разведочные наблюдения осуществляются без предварительного выполнения противовыбросных мероприятий.
На основании обработки результатов разведочных наблюдений
должны быть получены исходные данные для текущего прогноза:
максимальное значение начальной скорости газовыделения из шпуров
g , среднеарифметическое значение коэффициента крепости угля
н.max
f и мощности пласта m , изменчивость коэффициента крепости
ср ср
угля V и мощности пласта V .
f m
2.4.24. Если V <= 20%; V <= 10%; f >= 0,8 у.е., а g
f m ср н.max
при этом менее критического значения начальной скорости
о
газовыделения для каждого конкретного пласта (g ), то забой
н
подготовительной или очистной выработки проводился в процессе
разведочных наблюдений в неопасной зоне. В данном случае в забое
вводится текущий прогноз, а применяемые в выработке способы
предотвращения внезапных выбросов могут быть отменены. Это
положение распространяется на забой при любых значениях V , если
m
о
V <= 20%; f > 1 у.е., а g < g .
f ср н.max н
с
Критические значения начальной скорости газовыделения (g )
н
зависят от марки угля и принимаются в соответствии с п. 2.3.13:
daf
при V менее 15% - 5 л/мин.;
daf
при V от 15 до 20% - 4,5 л/мин.;
daf
при V от 20 до 30% - 4,0 л/мин.;
daf
при V свыше 30% - 4,5 л/мин.
daf
Выход летучих веществ V определяется как средний по 10
пробам угля, отобранным в подготовительной выработке или в лаве
на стадии разведочных наблюдений, и оформляется актом,
утвержденным техническим руководителем шахты.
2.4.25. При текущем прогнозе опасных зон измерения начальной
скорости газовыделения проводят в контрольном шпуре диаметром
42 мм на интервалах 1,5; 2,5; 3,5 м при измерительной камере
0,5 м. Шпуры необходимо бурить через каждые 2 м подвигания забоев
подготовительных выработок, в комбайновых нишах при работе по
схеме лава - штрек и в нижних просеках крутых пластов при полевой
подготовке и 2,7 м - в очистных забоях и нишах, примыкающих к
ранее отработанному этажу или ранее пройденной выработке. На
каждом интервале перед измерением g проверяется качество
н
герметизации газовой камеры в соответствии с паспортом на
комплект приборов для прогноза.
2.4.26. В подготовительных выработках необходимо бурить два шпура на расстоянии 0,5 м от стенки выработки. Шпуры ориентируются в направлении подвигания забоя.
В очистных выработках пологих и наклонных выбросоопасных пластов шпуры бурятся в направлении подвигания выработки и располагаются на расстоянии 0,5 м от кутков ниш, а в остальной части лавы - через 10 м друг от друга.
При потолкоуступном очистном забое выбросоопасных крутых пластов шпуры бурятся в кутках нижней печи и уступов на расстоянии 0,5 м от нависающего массива.
На угрожаемых пластах шпуры бурятся: в лавах крутых и крутонаклонных пластов при потолкоуступном забое - в нижней третьей части этажа, а в лавах пологих и наклонных пластов - в нишах и против бутовых полос и на участках протяженностью 10 м, прилегающих к нишам и бутовым полосам. При подходе к геологическому нарушению на расстояние 25 м, пересечении его и отходе от нарушения за расстояние 25 м шпуры бурятся через 10 м по длине очистного забоя на участке геологического нарушения и на расстоянии 10 м в обе стороны от границ геологического нарушения.
На выбросоопасных шахтопластах при подходе к геологическому нарушению вне зоны ПГД, при пересечении которого вышележащими по пласту выработками не происходили выбросы, не выявлялись опасные по прогнозу зоны, шпуры бурятся через 5 м по длине очистного забоя на участке геологического нарушения и на расстоянии 10 м по обе стороны от границ нарушения. Такая схема расположения шпуров и ведение прогноза вводятся за 25 м до нарушения, при пересечении нарушения и при отходе от него на 25 м.
2.4.27. В зонах тектонических нарушений дизъюнктивного или пликативного характера, при переходе которых вышележащими по пласту выработками происходили выбросы или определялись опасные зоны, а также в зонах повышенного горного давления, осложненных такими нарушениями, за 25 м до и после нарушения, а также при переходе самого нарушения на выбросоопасных пластах применяются способы предотвращения выбросов или сотрясательное взрывание.
2.4.28. Зона относится к опасной, если хотя бы в одном из
интервалов контрольного шпура замеренная начальная скорость
о
газовыделения равна или превышает критическое значение g . Размер
н
опасной зоны в лавах ограничивается по падению-восстанию (или
простиранию) соседними шпурами, в которых измеренная скорость
о
газовыделения менее g .
н
Текущий прогноз по начальной скорости газовыделения прерывается и зона пласта считается опасной при: уменьшении мощности пласта до величины менее 0,2 м; невозможности пробурить шпур на требуемую глубину или загерметизировать его; наличии в процессе бурения ударов и тресков различной силы и частоты в массиве; выбрасывании из шпура газа с буровой мелочью; зажатии или выталкивании бурового инструмента.
В опасной зоне работы по проведению выработки должны быть прекращены. Дальнейшее проведение выработок разрешается с применением способов предотвращения внезапных выбросов угля и газа и выполнением мероприятий по обеспечению безопасности работающих.
2.4.29. Выход из опасной зоны, в которой применяются способы
предотвращения внезапных выбросов, осуществляется после
контрольных наблюдений, которые проводят по методике разведочных
наблюдений в границах опасной зоны в пяти циклах проведения
подготовительной выработки или в двух циклах выемки угля в лаве.
Если будет установлено, что в этих циклах проходки (выемки)
показатели изменения мощности пласта V <= 15% и коэффициента
m
о
крепости угля V <= 20%, а g < g , то делается заключение,
f н.max н
что забой выработки вошел в неопасную зону.
Значения показателей V и V в процентах вычисляются по
f m
формулам:
_
f - f
ср к
V = -------- x 100%; (2.28)
f f
ср
_
m - m
ср к
V = -------- x 100%, (2.29)
m m
ср
где:
_
f , f - средние значения коэффициента крепости угля
ср к
соответственно на участках разведочных (в неопасной зоне) и
контрольных наблюдений;
_
m , m - средние значения мощности пласта соответственно на
ср к
участках разведочных (в неопасной зоне) и контрольных наблюдений.
Данные разведочных (контрольных) наблюдений и текущего
прогноза заносятся в журнал по форме 9.
Текущий прогноз выбросоопасности по акустической эмиссии горного массива
2.4.30. Основным информативным признаком при прогнозе
выбросоопасных зон по акустической эмиссии (АЭ) горного массива
.
является ее активность N - общее число импульсов АЭ,
i
зарегистрированных звукоулавливающей аппаратурой за интервал
наблюдения, приведенное к единице времени. Активность АЭ в
зависимости от интервала наблюдения может быть десятиминутной
. . . .
N , часовой N , суточной N , цикловой N .
i,10 i,ч i,c i,ц
Величина интервала наблюдения зависит от
.
среднеарифметического значения активности N .
i,к
2.4.31. При расчете прогноза определяют среднеарифметическое значение активности на опорном интервале осреднения, который сдвигают каждые сутки. Прогноз выдается после получения трех значений средней активности, до получения прогноза "неопасно" применяются противовыбросные мероприятия или другой вид прогноза.
Опорным интервалом осреднения называется постоянное количество m регистраций активности АЭ, принятое для данного забоя: m = 30 - для очистных и 10 - для подготовительных забоев.
_ _
. 1 m .
N = - SUM N , (2.30)
k m i=1 i
. . . .
где N - значения активности N , N , N , в том числе
i i,ц i,с i,ч
нулевые.
.
При использовании N к расчету принимают активность,
i,ч
зарегистрированную за часы, в которые в забое производилась
работа отбойным молотком, или стругом, или комбайном или бурение
по углю, вне зависимости от продолжительности перечисленных работ;
. .
при использовании N и N к расчету принимают активность,
i,с i,ц
зарегистрированную соответственно за технологические сутки, цикл.
Значение активности после очередного сдвига интервала
осреднения вычисляют по формуле:
_
. 1 m . m+n . n .
N = - (SUM N + SUM N - SUM N ), (2.31)
k+1 m i=1 i i=m+1 i i=1 i
где n - число значений активности, на которое сдвигается
опорный интервал. При использовании часовой активности n равно
числу принятых к расчету активностей в технологических сутках;
. .
при использовании N и N n = 1.
i,c i,ц
_
.
Вычисление N производят в конце каждых технологических
i,к
суток (циклов) после очередного сдвига интервала осреднения.
2.4.32. Признаком входа забоя в опасную зону является:
регистрация "критического превышения";
устойчивое повышение средней активности (критерий "двух точек");
проявление предупредительных признаков внезапных выбросов или газодинамических явлений.
Критерий "двух точек" - это возрастание средней в двух последовательных интервалах осреднения активности, удовлетворяющей следующим условиям:
_ _
. .
N - N
k+1 k
--------- x 100 >= q, (2.32)
_
.
N
k
где:
_
.
q = 5% при N >= 10 имп./ч (имп./с);
k+1
_
.
q = 10% при С < N < 10 имп./ч (имп./с);
k+1
здесь С - уровень активности, ниже которого критерий "двух
точек" не применяется (С >= 2 имп./ч); С - уточняется в ИГД
им. А.А. Скочинского.
Критерий "критического превышения" должен удовлетворять
следующему условию:
_
. .
N >= P N , (2.33)
кр к
где:
_
.
N - активность, при регистрации которой выдается прогноз
кр
"опасно";
_ _
. .
Р - коэффициент, зависящий от N . P = 4 при N >= 3,6,
к к
_
.
Р = 4,5 при N = С - 3,5 имп./ч (имп./с).
к
_ _
. .
При N <= C, N = P х C имп./ч (имп./с).
к к
_ _
. .
Для подготовительных забоев N >= 4N .
ц.кр ц
Если прогноз "опасно" был получен по критерию "двух точек",
то он меняется на прогноз "неопасно" после понижения не менее
двух раз подряд средней активности на q и более процентов (или
при выполнении условия N < С; N < С) и подвигания забоя на
к к+1
6 м после второго понижения N (зона запаса, которая, как и
к
опасная, отрабатывается с применением способов предотвращения
выбросов).
Если прогноз "опасно" был получен по критерию "критического превышения", то он меняется на прогноз "неопасно" после подвигания забоя на 6 м. Если в зоне запаса зарегистрировано критическое значение активности, начинается отсчет новой шестиметровой зоны запаса со следующих суток.
Если в зоне запаса отмечено возрастание средней активности, удовлетворяющее условию (2.32), то прогноз "опасно" меняется на прогноз "неопасно" так же, как при определении зоны по критерию "двух точек".
Начало опасных зон, зон запаса и их окончание наносят на рабочий эскиз выработки (планшет).
2.4.33. При отсутствии наблюдений за АЭ горного массива в
течение часа и более, если не были прекращены работы по углю в
радиусе действия сейсмоприемника, прогноз получают после набора
_
.
нового опорного интервала осреднения и расчета трех значений N .
к
_
.
В этом случае до набора опорного интервала величина N может быть
к
условно принята равной нулю. До получения прогноза работы по углю
в забое проводят с выполнением способов предотвращения выбросов.
После перерыва в наблюдениях в опасной зоне набирают новый
опорный интервал, а прогноз "опасно" отменяют после понижения не
менее двух раз подряд средней активности (на q и более процентов)
и отработки зоны запаса.
2.4.34. Регистрация импульсов АЭ осуществляется по методике, изложенной в Приложении 6. Результаты наблюдений заносят в журнал регистрации АЭ (форма 10), расчет прогноза ведут в журнале (форма 11).
2.4.35. Способ и место установки сейсмоприемников, порядок перестановки и определения их радиуса действия указывают в паспорте выемочного участка и паспорте проведения и крепления выработок в разделе "Применение звукоулавливающей аппаратуры (ЗУА)". За радиус действия принимают расстояние, на котором сейсмоприемник воспринимает колебания, вызванные контрольными ударами (или работой отбойного молотка), с амплитудой, превышающей уровень фона более чем в два раза. Радиус действия сейсмоприемников определяют при каждой его установке, не реже одного раза в месяц, результаты определения радиуса действия оформляются актом и графиком изменения амплитуды контрольных сигналов.
Для наблюдений за АЭ горного массива при очистных работах сейсмоприемник устанавливают впереди забоя в шпуре длиной не менее 2 м. Расстояние от забоя до сейсмоприемника должно быть не менее 3 м и не более половины радиуса его действия. При отсутствии опережающих выработок допускается установка сейсмоприемника на элементы крепи.
Для наблюдений за АЭ в подготовительных выработках, проводимых взрывным способом, сейсмоприемник устанавливают в шпуре длиной не менее 2 м, пробуренном в массиве угля, на расстоянии от забоя 5 - 20 м. Если по техническим причинам установка сейсмоприемника в массиве угля не представляется возможной, допускается его установка во вмещающих породах в шпуре глубиной не менее 0,5 м на расстоянии от забоя 5 - 20 м.
Для наблюдений за АЭ в подготовительных выработках, проводимых комбайном, расстояние от шпура до забоя должно быть 20 - 40 м.
Установка сейсмоприемников должна осуществляться электрослесарем группы прогноза. Оператор группы сейсмопрогноза должен ежесменно в журнале регистрации отмечать расстояние от забоя до сейсмоприемника по информации сменного надзора эксплуатационного (подготовительного) участка и участка ВТБ.
Способы и схемы установки сейсмоприемников для конкретных условий разрабатывает и рекомендует ННЦ ГП ИГД им. А.А. Скочинского, они должны быть внесены в паспорт выемочного участка и паспорт проведения и крепления горных выработок в раздел "Применение звукоулавливающей аппаратуры (ЗУА)". Один раз в месяц результаты контрольного определения радиуса действия должны быть зарегистрированы на магнитной ленте и оформлены актом, утвержденным техническим руководителем шахты. Лента с записью сохраняется до следующего контрольного определения радиуса действия, акт и график хранят в течение года.
Область и условия применения прогноза по АЭ, а также параметры алгоритма расчета прогноза m, Р, С для конкретных горно-геологических и технологических условий могут уточняться ННЦ ГП ИГД им. А.А. Скочинского по имеющимся результатам контроля АЭ и должны указываться в паспорте выемочного участка и паспорте проведения и крепления выработок.
На выбросоопасных пластах при комбайновом способе проведения выработок через каждые 30 м подвигания подготовительного забоя должна проводиться контрольная оценка выбросоопасности пласта по методике проведения разведочных наблюдений текущего прогноза в соответствии с п. п. 2.4.23 - 2.4.24.
Текущий прогноз выбросоопасности по амплитудно-частотным характеристикам искусственного сигнала (АЧХ)
2.4.36. Текущий акустический прогноз выбросоопасности осуществляется по амплитудно-частотным характеристикам (АЧХ) искусственного сигнала (далее - акустический прогноз) и предназначен для оперативного заключения об опасности (неопасности) забоев в процессе ведения очистных и подготовительных работ.
2.4.37. В основе акустического прогноза лежит зондирование угольного пласта искусственным сигналом и анализ сигнала, зарегистрированного на некотором удалении от источника. В качестве зондирующего сигнала используется шум, генерированный в пласт работающими в забое машинами (комбайн, струг, отбойный молоток, буровой станок и др.).
Методика акустического прогноза предусматривает практические приемы сбора, трансляции и регистрации акустической информации, а также ее обработку с выдачей результатов прогноза.
Акустический прогноз осуществляется с применением специальной аппаратуры (АК-1), которая должна эксплуатироваться в соответствии с инструкцией по эксплуатации.
Аппаратура АК-1 состоит из подземного блока, включающего сейсмоприемник (геофон), линию связи, и поверхностного блока (приемник, спектроанализатор, магнитофон, самописец).
Схема и способ установки сейсмоприемника в конкретных выработках согласовываются с ННЦ ГП ИГД им. А.А. Скочинского и оформляются актом (форма 12).
2.4.38. Исходной информацией для акустического прогноза
служит отношение амплитуды высокочастотной составляющей спектра
акустического сигнала А к амплитуде низкочастотной составляющей
в
А , т.е. К = А / А , где К - безразмерный показатель
н в н
выбросоопасности.
Процесс деления двух амплитудных уровней сигнала осуществляется специальным делительным устройством в аппаратуре АК-1 с фиксированием результатов деления на ленте самописца. Заключение "опасно" выдается, если К >= 3. При этом автоматически включается звуковая сигнализация оповещения.
2.4.39. Применение акустического прогноза в горной выработке начинается с разведочных наблюдений в невыбросоопасной зоне пласта для выбора рабочих частот фильтрации. Невыбросоопасная зона пласта должна подтверждаться отсутствием геологических нарушений, зон ПГД, предупредительных признаков выбросоопасности, а также подтверждаться любым другим (нормативным) методом текущего прогноза. Объем разведочных наблюдений в лавах - 5 полосок угля; в подготовительных (нарезных) выработках - 5 проходческих циклов.
2.4.40. Для каждого пласта выбираются рабочие частоты фильтрации в пределах высоких частот (ФВЧ) и низких частот (ФНЧ). Выбор рабочих частот фильтрации сводится к подбору пары фильтров, обеспечивающих показания стрелочного индикатора, не превышающие единицу.
2.4.41. Аппаратура АК-1 включается на время работы в забое очистных, проходческих или буровых машин. При появлении при включенной аппаратуре АК-1 прерывистого звукового сигнала (автоматическое оповещение об опасности) оператор сообщает о входе забоя в опасную зону сменному инженеру (диспетчеру) шахты и делает соответствующую запись в журнале (форма 13).
Сменный инженер (диспетчер), получив оповещение о входе забоя в опасную зону, сообщает об этом лицу технического надзора в шахте, начальнику добычного (подготовительного) участка и запрещает ведение горных работ.
2.4.42. На шахтах Кузбасса при прогнозе "опасно" забой останавливается и опасность уточняется по структуре пласта и начальной скорости газовыделения из шпуров.
2.4.43. Заключение "опасно" меняется не "неопасно" после получения первого значения "неопасно" и отработки трех циклов (трех полосок) зоны запаса. При отработке зоны запаса акустический контроль не прекращается. Если при отработке трех циклов (трех полосок) зоны запаса будет получено значение "опасно", отработка зоны запаса соответственно сдвигается.
2.4.44. Все работы и операции, связанные с применением акустического прогноза, осуществляются силами шахтной службы (группы) прогноза.
Передача акустической информации из забоев горных выработок должна осуществляться по самостоятельным каналам связи. Параметры каналов связи и их пригодность к эксплуатации определяются ННЦ ГП ИГД им. А.А. Скочинского. Надзор за целостностью линии связи осуществляют электрослесари службы (группы) прогноза.
2.4.45. На поверхности помещением для регистрации служит изолированная комната из расчета не менее 4 кв. м на одного оператора. Один оператор имеет право одновременно обслуживать не более 4 трактов регистрации. Число электрослесарей определяется из расчета обслуживания одним электрослесарем не более 4 каналов связи, расположенных на одном рабочем горизонте.
2.4.46. Срок годности магнитных лент составляет 4 месяца. Срок службы аппаратуры АК-1 - 2 года. Операторы службы (группы) прогноза должны проходить ежегодный контроль профессиональной пригодности.
2.4.47. Для осуществления акустического прогноза сейсмоприемник (геофон), находящийся в защитном корпусе (капсуле) диаметром 42 мм, помещается в шпур диаметром 45 мм на глубину 2,0 - 4,0 м. Сначала в шпур досылается металлический клин до упора с забоем (клин имеет сегментальное сечение толщиной от 1,0 до 4,0 мм). Затем в шпур досылается капсула с сейсмоприемником и расклинивается. После установки капсулы шпур на глубину 1,0 м герметизируется ветошью.
2.4.48. В подготовительных выработках капсула с сейсмоприемником помещается в шпур, пробуренный в одну из стенок выработки. Минимальное расстояние от сейсмоприемника до забоя выработки - 10 м, максимальное - 40 м.
При расстоянии от сейсмоприемника до забоя выработки 35 м заблаговременно устанавливается новый сейсмоприемник на расстоянии от забоя выработки, равное 5 м. Прогноз (контроль) осуществляется дальним сейсмоприемником. При отходе забоя выработки от вновь установленного сейсмоприемника на расстояние 10 м он (сейсмоприемник) подключается к линии связи, дальний приемник отключается и извлекается из шпура.
2.4.49. В лавах при столбовой системе разработки и длине лавы до 100 м сейсмоприемник устанавливают впереди лавы на расстоянии 40 м. При длине лавы более 100 м сейсмоприемники устанавливают со стороны откаточного и вентиляционного штреков.
При сплошной системе разработки по схеме лава - штрек с опережением штрека сейсмоприемник устанавливают в опережающем штреке на расстоянии не более 40 м от забоя лавы.
