Приложение 13. МЕТОДЫ ТЕКУЩЕГО ПРОГНОЗА ВЫБРОСООПАСНОСТИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
Приложение N 13
к Федеральным нормам и правилам
в области промышленной безопасности
"Инструкция по прогнозу
динамических явлений и мониторингу
массива горных пород при отработке
угольных месторождений", утвержденным
приказом Федеральной службы
по экологическому, технологическому
и атомному надзору
от 15 августа 2016 г. N 339
1. Текущий прогноз проводится на выбросоопасных угольных пластах в забоях подготовительных выработок и в забоях очистных выработок.
Текущий прогноз не проводится на участках выбросоопасных угольных пластов, на которых после выявления категории "опасно" выполняются меры по предотвращению внезапных выбросов и проводится контроль их эффективности. После приведения данных участков в невыбросоопасное состояние текущий прогноз возобновляется после выполнения контрольных наблюдений и установления категории "неопасно" в порядке, установленном в приложении N 24 к настоящей Инструкции.
Текущий прогноз проводится без предварительных разведочных наблюдений в забое подготовительной выработки, засекаемой от горной выработки, пройденной по невыбросоопасному участку угольного пласта, при условии, что невыбросоопасность участка угольного пласта, на котором проводится засечка новой горной выработки, была ранее установлена, о чем был составлен акт определения выбросоопасности пласта в месте вскрытия угольного пласта, оформленный по рекомендуемому образцу, приведенному в приложении N 25 к настоящей Инструкции.
МЕТОДЫ ТЕКУЩЕГО ПРОГНОЗА ВЫБРОСООПАСНОСТИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
2. Текущий прогноз проводится методами:
по структуре угольного пласта;
по начальной скорости газовыделения g2;
по начальной скорости газовыделения g2 и выходу буровой мелочи;
по АЭ горного массива;
по параметрам искусственного акустического сигнала;
по данным, зарегистрированным системами АГК.
3. На шахтах Кузнецкого угольного бассейна выбросоопасность в очистных горных выработках оценивается по результатам текущего прогноза выбросоопасности, полученным при проведении горных выработок, оконтуривающих выемочный участок, и геофизического мониторинга массива горных пород в его границах.
4. Участки угольных пластов относятся к неопасным и текущий прогноз на них не проводится:
в выработках на уровне вентиляционного штрека под выработанным пространством вышележащего этажа;
при проведении спаренных горизонтальных выработок по угольному пласту мощностью более 1,8 м, угол падения которого более 55°: в нижней горной выработке при условии, что она проводится на расстоянии по падению угольного пласта не более 6 м, ее забой отстает от забоя верхней горной выработки на расстоянии не менее 6 м, в сбойках между данными горными выработками;
при проведении подэтажных штреков под выработанным пространством вышележащего этажа при разработке пластов системой подэтажной гидроотбойки угля с высотой этажа не более 10 м;
в выработках, проводимых по угольным пластам, угол падения которых более 35°, на расстоянии не более 50 м по падению от выработанного пространства вышележащего этажа, после отработки которого прошло не менее пяти лет.
ТЕКУЩИЙ ПРОГНОЗ ВЫБРОСООПАСНОСТИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
ПО СТРУКТУРЕ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА
5. При текущем прогнозе выбросоопасности угольных пластов по структуре угольного пласта выделяются его пачки, измеряются их мощности и определяются для каждой пачки средние значения прочности угля.
Измерение мощности угольных пачек проводится с точностью
По результатам измерения мощности угольных пачек и qср.уг определяются потенциально выбросоопасные угольные пачки.
Потенциально выбросоопасной угольной пачкой считается угольная пачка или совокупность смежных угольных пачек мощностью не менее 0,2 м (для Печорского бассейна не менее 0,1 м), средняя прочность угля которых qср.уг
При наличии в угольном пласте нескольких несмежных угольных пачек, мощность и прочность которых удовлетворяют данным условиям, к потенциально выбросоопасной пачке относится пачка с наименьшей прочностью угля.
Текущий прогноз выбросоопасности проводится по угольной пачке, у которой минимальная qср.уг.
Потенциальная выбросоопасность совокупности смежных угольных пачек мощностью менее 0,2 м (для Печорского бассейна не менее 0,1 м) определяется с учетом qср.уг, рассчитанной по формуле (3) приложения N 22 к настоящей Инструкции.
6. Если при проведении текущего прогноза по структуре угольного пласта не выявлены потенциально выбросоопасные пачки или совокупность смежных выбросоопасных пачек, участок угольного пласта на глубину 4 м относится к невыбросоопасным и подготовительная выработка проводится без выполнения прогноза выбросоопасности на 4 м.
Если при проведении текущего прогноза по структуре угольного пласта выявлены потенциально выбросоопасные пачки или совокупность смежных выбросоопасных пачек, до начала ведения горных работ по проведению выработки проводится текущий прогноз выбросоопасности по начальной скорости газовыделения g2. Данный вид текущего прогноза выбросоопасности проводится не менее чем в пяти циклах подвигания забоя подготовительной выработки.
7. В нисходящих подготовительных выработках, проводимых буровзрывным способом на угольных пластах крутого залегания, в случаях, когда текущим прогнозом по структуре угольного пласта выявлены потенциально выбросоопасные пачки, допускается применение прогноза выбросоопасности по данным, зарегистрированным системами АГК.
ТЕКУЩИЙ ПРОГНОЗ ВЫБРОСООПАСНОСТИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
ПО НАЧАЛЬНОЙ СКОРОСТИ ГАЗОВЫДЕЛЕНИЯ ИЗ СКВАЖИНЫ
8. Текущий прогноз выбросоопасности угольных пластов по начальной скорости газовыделения из скважины g2 (далее - текущий прогноз по начальной скорости газовыделения g2) проводится по результатам регулярных определений начальной скорости газовыделения g2, л/мин., из скважин, пробуренных по углю. Начальная скорость газовыделения g2 определяется в порядке, приведенном в приложении N 23 к настоящей Инструкции.
9. Скважины для проведения текущего прогноза по начальной скорости газовыделения g2 бурятся по наиболее выбросоопасной пачке угля, определенной в соответствии с пунктом 8 приложения N 24 к настоящей Инструкции, мощностью более 0,2 м.
Скважины бурятся длиной:
для угольных пластов мощностью до 4 м не менее 5,5 м;
для угольных пластов мощностью более 4 м не менее 6,5 м.
В подготовительных и очистных забоях скважины бурятся не более чем через 4 м подвигания забоя.
На шахтах Донецкого угольного бассейна в подготовительных выработках скважины бурятся не более чем через 2 м подвигания забоя, в очистных выработках не более чем через 2,7 м подвигания забоя. Скважины бурятся длиной не менее 3,5 м.
В забоях подготовительных горных выработок, проводимых по угольным пластам пологого и (или) наклонного залегания мощностью 4 м и менее, бурятся две скважины на расстоянии 0,5 - 0,7 м от бортов выработки, на пластах мощностью более 4 м дополнительно бурится третья скважина в средней части забоя.
В очистном забое угольных пластов пологого и наклонного залегания скважины бурятся на расстоянии не более 10 м от верхнего и нижнего сопряжений очистной выработки с оконтуривающими горными выработками и не более чем через 10 м друг от друга по всей его длине.
В потолкоуступном очистном забое угольных пластов крутого и крутонаклонного залегания скважины бурятся в кутках нижней печи и в кутках уступов на расстоянии до 0,5 м от нависающего массива, в щитовых лавах на расстоянии до 0,5 м от кутков монтажной печи и лавы.
При бурении скважины ориентируются:
в подготовительном забое таким образом, чтобы забои пробуренных скважин находились на расстоянии не менее чем 2 м за контуром выработки;
в подготовительной выработке на угольном пласте крутого и крутонаклонного падения таким образом, чтобы забой пробуренной по восстанию угольного пласта скважины находился на расстоянии не менее 1,5 м за контуром горной выработки;
в очистном забое - в направлении его подвигания.
В очистном забое на угольных пластах категории "угрожаемые по внезапным выбросам угля и газа" скважины бурятся:
в лавах крутого и крутонаклонного залегания угольных пластов при потолкоуступном забое в нижней третьей части этажа;
в лавах пологого и наклонного залегания пластов в нишах, против бутовых полос и на участках протяженностью 10 м, прилегающих к нишам и бутовым полосам, или при отсутствии ниш на таком же расстоянии от сбоек очистного забоя с оконтуривающими выработками.
10. Участок угольного пласта относится к категории "опасно" при условии:
значение g2 на очередном интервале бурения превысило пороговое значение начальной скорости газовыделения gкр, л/мин.;
скважину не удается пробурить до проектной длины;
при бурении скважины наблюдаются события, предшествующие внезапному выбросу угля и газа, приведенные в приложении N 2 к настоящей Инструкции.
11. Пороговое значение начальной скорости газовыделения gкр принимается равным:
для условий шахт Донецкого бассейна:
при Vdaf
при 15% < Vdaf
при 20% < Vdaf
при 30% < Vdaf%, gкр = 4,5 л/мин.;
для других угольных бассейнов gкр = 4,0 л/мин.
Значение Vdaf определяется как среднеарифметическое значение по 10 пробам угля, отобранным в подготовительных или очистных выработках, или по данным, полученным при проведении геолого-разведочных работ.
12. Размер опасной зоны по длине очистного забоя ограничивается скважинами, в которых зафиксированы значения g2 менее порогового значения.
13. Текущий прогноз по начальной скорости газовыделения g2 не проводится при выполнении мер предотвращения внезапных выбросов угля и газа, указанных в таблице приложения N 19 к настоящей Инструкции, и контроля их эффективности, проведенного в соответствии с приложением N 20 к настоящей Инструкции.
14. Результаты прогноза по начальной скорости газовыделения g2 заносятся в журнал регистрации результатов прогноза выбросоопасности по начальной скорости газовыделения g2, оформленный по рекомендуемому образцу, приведенному в приложении N 25 к настоящей Инструкции.
ТЕКУЩИЙ ПРОГНОЗ ВЫБРОСООПАСНОСТИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
ПО НАЧАЛЬНОЙ СКОРОСТИ ГАЗОВЫДЕЛЕНИЯ И ВЫХОДУ БУРОВОЙ
МЕЛОЧИ ИЗ СКВАЖИНЫ
15. Для проведения текущего прогноза по начальной скорости газовыделения g2 и выходу буровой мелочи скважины бурятся в соответствии с пунктом 9 настоящего приложения.
Начальная скорость газовыделения g2 и выход буровой мелочи определяются при бурении скважин по наиболее выбросоопасной пачке угольного пласта.
При проведении данного прогноза измерение начальной скорости газовыделения g2 выполняется в соответствии с приложением N 23 к настоящей Инструкции, а выхода буровой мелочи - в соответствии с пунктами 2 - 3 приложения N 21 к настоящей Инструкции.
16. После окончания бурения скважин по максимальной скорости газовыделения gmax, л/мин., и максимальному объему буровой мелочи PVmax, л/м, определяется показатель выбросоопасности R, у.е.
Показатель выбросоопасности R определяется:
для Воркутского месторождения по формуле:
для остальных угольных бассейнов по формуле:
При R < 0 участок пласта неопасный, при R
При ng > 0,65 участок пласта относится к невыбросоопасным, при ng
Учитывается наибольшее значение показателя R, полученное по двум контрольным шпурам, пробуренным из одного положения забоя выработки.
Результаты текущего прогноза по начальной скорости газовыделения g2 и выходу буровой мелочи заносятся в журнал регистрации результатов текущего прогноза по начальной скорости газовыделения g2 и выходу буровой мелочи, оформленный по рекомендуемому образцу, приведенному в приложении N 25 к настоящей Инструкции.
ТЕКУЩИЙ ПРОГНОЗ ВЫБРОСООПАСНОСТИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
ПО АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД
17. Текущий прогноз выбросоопасности угольных пластов по АЭ выполняется по числу импульсов АЭ, генерируемых при образовании трещин в массиве горных пород.
На первых трех циклах текущего прогноза по АЭ проводятся разведочные наблюдения в порядке, приведенном в приложении N 24 к настоящей Инструкции.
18. Для текущего прогноза по АЭ используется аппаратура регистрации и передачи сейсмоакустического сигнала, состоящая из геофона и наземного технического устройства.
19. Для проведения текущего прогноза по АЭ на выемочных участках геофоны устанавливаются в скважинах длиной не менее 2 м, пробуренных в оконтуривающих горных выработках на расстоянии не менее 3 м, но не более половины радиуса действия геофона от их сопряжений с очистной выработкой, или на секциях механизированной крепи.
20. Для проведения текущего прогноза по АЭ в подготовительных выработках геофон устанавливаются:
в скважинах длиной не менее 2 м, пробуренных на расстоянии 5 - 20 м от забоя подготовительной выработки при буровзрывном способе ее проведения;
на расстоянии 20 - 40 м от забоя подготовительной выработки при комбайновом способе ее проведения.
Геофоны устанавливаются на расстоянии до забоя подготовительной выработки не более половины радиуса действия геофона.
21. Радиус действия геофона определяется при каждой установке геофона. Радиус действия геофона принимается равным расстоянию от геофона до источника возбуждения сигнала, на котором амплитуда сигнала, воспринимаемая геофоном, превышает уровень шума в 2 раза. Результаты определения радиуса действия геофона оформляются актом.
22. Прослушивание в режиме реального времени поступающего в наземный блок сейсмоакустического сигнала и определение активности АЭ в часовых интервалах Nчi, имп/ч, выполняется специалистами угледобывающей организации, прошедшими обучение.
23. В конце технологических суток по Nчi вычисляется средняя активность АЭ Nср, имп/ч, за временной интервал (далее - интервал осреднения) tч, ч, равный для очистных забоев 30 часам, для подготовительных забоев - 10 часам.
Значение Nср рассчитывается по формуле:
При расчете Nср учитываются только те значения Nср i, которые были зарегистрированы во время работы горного оборудования по угольному забою.
При расчете Nср интервал осреднения ежесуточно сдвигается относительно предыдущих суток на количество часов, равное суммарному времени работы горного оборудования по угольному забою в предыдущие сутки.
24. Участок угольного пласта относится к категории "опасно" при выполнении одного из условий:
относительное увеличение средней активности АЭ qАЭ, %, превышает пороговое значение относительного увеличения средней активности АЭ qАЭ пор, %;
средняя активность АЭ на часовом интервале регистрации Nср больше или равна пороговому значению Nкр, имп/ч.
Относительное увеличение активности АЭ qАЭ определяется по формуле:
Пороговые значения относительного увеличения средней активности qАЭ пор принимаются равными:
при Nср i
при 2 < Nср i < 10, qАЭ пор = 10%.
При Nср i < 2 участок угольного пласта к категории "опасно" относится только в случае, если Nср.i зарегистрированы в часовом интервале более пороговой средней активности АЭ Nкр, имп/ч.
Для очистных забоев Nкр определяется по формуле:
Nкр = PАЭNср i, (5)
где РАЭ - пороговый коэффициент активности АЭ.
При Nср i
При Nср.i < 3,6 PАЭ принимается равным 4,5.
Для подготовительных забоев Nкр рассчитывается по формуле:
Nкр = 4Nср i. (6)
25. Участок угольного пласта, для которого текущим прогнозом по АЭ была установлена категория "опасно", относится к категории "неопасно" в случае, если первым прогнозом, проведенным после выхода подготовительного или очистного забоя за зону запаса, была установлена категория "неопасно". Зона запаса принимается равной не менее 6 м. Горные работы в пределах зоны запаса ведутся с применением мер предотвращения внезапных выбросов угля и газа.
26. Текущий прогноз по АЭ проводится непрерывно. В случае, когда по техническим причинам текущий прогноз по АЭ не проводился в течение одного часа и более, осреднение Nч i проводится со времени возобновления текущего прогноза по АЭ.
27. На выбросоопасных угольных пластах при комбайновом способе проведения подготовительных выработок не менее чем через 30 м подвигания забоя для определения выбросоопасности угольного пласта проводятся разведочные наблюдения в порядке, приведенном в приложении N 24 к настоящей Инструкции.
28. В очистном забое на участке угольного пласта, на котором текущим прогнозом по АЭ установлена категория "опасно", проводится прогноз выбросоопасности по начальной скорости газовыделения g2. Порядок определения начальной скорости газовыделения g2 приведен в приложении N 23 к настоящей Инструкции. Скважины для прогноза выбросоопасности по начальной скорости газовыделения g2 бурятся на участке угольного пласта, находящемся в границах действия геофона, который зарегистрировал АЭ, превышающую пороговые уровни.
29. Результаты текущего прогноза выбросоопасности угольных пластов по АЭ заносятся в журнал регистрации активности акустической эмиссии и расчета пороговых значений прогностических параметров, оформленный по рекомендуемому образцу, приведенному в приложении N 25 к настоящей Инструкции.
ТЕКУЩИЙ ПРОГНОЗ ВЫБРОСООПАСНОСТИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
ПО ПАРАМЕТРАМ ИСКУССТВЕННОГО АКУСТИЧЕСКОГО СИГНАЛА
30. Текущий прогноз выбросоопасности по параметрам искусственного акустического сигнала проводится с использованием программно-аппаратных средств, осуществляющих регистрацию и автоматизированную обработку искусственного акустического сигнала, возникающего в массиве горных пород при воздействии на забой горного оборудования. Искусственный акустический сигнал непрерывно обрабатывается в течение временных интервалов, соответствующих циклам выемки угля в забое очистной выработки и выемки угля или угля и вмещающих пород в забое подготовительной выработки.
В случае отсутствия по техническим причинам в нескольких последовательных циклах автоматизированной обработки искусственного акустического сигнала безопасным считается участок угольного пласта протяженностью не более 4 м от положения забоя, на котором была последний раз установлена категория "неопасно".
31. Искусственный акустический сигнал регистрируется геофонами. Количество геофонов, используемых для регистрации акустического сигнала, определяется в документации по проведению прогноза выбросоопасности по параметрам искусственного акустического сигнала.
Геофоны устанавливаются в скважинах диаметром не менее 42 мм, длиной 0,7 - 1,0 м, пробуренных в угольном пласте или вмещающих его породах, на элементах крепи горной выработки и (или) на секциях механизированной крепи очистного забоя.
32. В подготовительных выработках один геофон устанавливается на расстоянии не более 50 м от забоя, в горных выработках выемочного участка - по одному геофону в каждой горной выработке, примыкающей к очистному забою, на расстоянии не более 50 м от него.
На секциях механизированной крепи очистного забоя геофоны устанавливаются на расстоянии не более 40 м от сопряжений очистного забоя.
33. Прогноз по параметрам искусственного акустического сигнала проводится по результатам сравнения текущих значений прогностических параметров спектра искусственного акустического сигнала (далее - прогностические параметры), регистрируемых в каждом цикле подвигания забоя, с их пороговыми значениями. В качестве прогностических параметров используются:
низкочастотная составляющая спектра искусственного акустического сигнала Aн, у.е.;
высокочастотная составляющая спектра искусственного акустического сигнала Aв, у.е.;
нижняя частота спектра искусственного акустического сигнала, соответствующая амплитуде искусственного акустического сигнала, равная 0,5 ее максимального значения;
нижняя частота спектра искусственного акустического сигнала, соответствующая амплитуде искусственного акустического сигнала, равная 0,75 ее максимального значения.
34. Первоначально пороговые значения прогностических параметров устанавливаются по результатам текущего прогноза выбросоопасности по параметрам искусственного акустического сигнала, полученным на участке проводимой горной выработки или иных горных выработок, пройденных по этому шахтопласту, для которых установлена категория "неопасно".
Пороговые значения прогностических параметров утверждаются техническим руководителем (главным инженером) угледобывающей организации.
По мере подвигания забоя подготовительной или очистной выработки пороговые значения прогностических параметров корректируются с учетом горно-геологических условий.
Не более чем через 300 м подвигания забоя подготовительной или очистной выработки пороговые значения прогностических параметров переутверждаются.
35. Участок угольного пласта, для которого текущим прогнозом по параметрам искусственного акустического сигнала была установлена категория "опасно", относится к категории "неопасно" в случае, если первым прогнозом, проведенным после выхода подготовительного или очистного забоя за зону запаса, была установлена категория "неопасно". Зона запаса принимается в соответствии с пунктом 25 настоящего приложения.
36. В очистном забое место нахождения наиболее опасного по внезапным выбросам угля и газа участка угольного пласта определяется по коэффициенту отношения прогностических параметров Aв и Aн Kо.н, доля ед., определяемому по формуле:
Наиболее опасный по внезапным выбросам угля и газа участок угольного пласта соответствует месту, где находился комбайн в то время, когда было определено максимальное значение Kо.н.
37. Результаты прогноза по параметрам искусственного акустического сигнала, при котором выявлены участки угольного пласта категории "опасно", выводятся на бумажные носители информации и заносятся в журнал регистрации результатов прогноза по параметрам искусственного акустического сигнала, оформленный по рекомендуемому образцу, приведенному в приложении N 25 к настоящей Инструкции.
38. Результаты прогноза по параметрам искусственного акустического сигнала в электронном виде хранятся в течение всего времени проведения подготовительной выработки или отработки выемочного участка на электронных носителях информации.
ТЕКУЩИЙ ПРОГНОЗ ВЫБРОСООПАСНОСТИ УГОЛЬНЫХ
ПЛАСТОВ ПО ДАННЫМ, ЗАРЕГИСТРИРОВАННЫМ СИСТЕМАМИ
АЭРОГАЗОВОГО КОНТРОЛЯ
39. Текущий прогноз выбросоопасности угольных пластов по данным, зарегистрированным системами АГК, проводится при проведении нисходящих подготовительных выработок буровзрывным способом на угольных пластах крутого залегания.
40. Для выполнения данного прогноза осуществляется непрерывный автоматический контроль содержания метана и расхода воздуха. Датчики, осуществляющие контроль содержания метана и скорости (расхода) воздуха, устанавливаются на минимальном расстоянии от забоя выработки, на котором сохраняется их работоспособность во время взрывных работ.
Для проведения прогноза используются данные, зарегистрированные системами АГК:
Cф - фоновое содержание метана, %;
Cmax - максимальное содержание метана после взрывных работ, %;
C15 - содержание метана в конце интервала регистрации, %;
Q15 - расход воздуха в конце интервала регистрации, м3/мин.
Фоновое содержание метана Cф определяется за временной интервал продолжительностью не менее 2 часов, в течение которого не проводились работы, связанные с воздействием на угольный пласт.
Продолжительность интервалов регистрации принимается равной 15 минутам.
В конце каждого интервала определяются Q15 и C15. Регистрация проводится в течение времени реакции угольного пласта на производство в забое взрывных работ tp, мин., за которое содержание метана в забое снизилось до Cф, но не более 2 часов.
41. Прогноз выбросоопасности забоя проводится в следующем порядке.
Рассчитывается пороговое содержание метана после взрывания Cпор, %, по формуле:
где: Sуг - площадь угольного пласта в забое горной выработки, м2;
b - подвигание забоя за цикл, м;
Qср - среднее значение расхода воздуха, зарегистрированного в конце интервалов регистрации, м3/мин.
Значение Qср рассчитывается по формуле:
При Cmax < Cпор участок угольного пласта впереди забоя относится к невыбросоопасным.
При Cmax
При Xэф
42. Результаты текущего прогноза выбросоопасности угольных пластов по данным, зарегистрированным системами АГК, заносятся в журнал автоматизированного прогноза выбросоопасности системами аэрогазового контроля, оформленный по рекомендуемому образцу, приведенному в приложении N 25 к настоящей Инструкции.