Приложение 5. ФЕДЕРАЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА В ОБЛАСТИ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ "ИНСТРУКЦИЯ ПО ПРОГНОЗУ ДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ И МОНИТОРИНГУ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ОТРАБОТКЕ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ"

1. Региональный прогноз по данным, полученным при ведении геолого-разведочных работ, проводится для отнесения угольных пластов к категории "угрожаемые по ДЯ".

2. По данным, полученным при ведении геолого-разведочных работ, устанавливаются глубины, с которых угольные пласты относятся к категориям "угрожаемые по горным ударам" Hгор.уд, м, "угрожаемые по внезапным выбросам угля и газа" Hвыб, м, "угрожаемые по внезапным выдавливаниям угля" и "угрожаемые по динамическим разрушениям пород почвы" и глубин, с которых горные породы относятся к категории "склонные к горным ударам" и к категории "склонные к внезапным выбросам породы и газа".

Для отнесения угольных пластов к вышеуказанным категориям используются один или несколько методов, основанных на определении:

предела прочности угля на одноосное сжатие , МПа, и предела прочности пород на одноосное сжатие , МПа;

мощности угольного пласта mуг.пл, м, мощности угольных пачек mуг.пач, м, мощности прочных пород основной кровли mпроч.пор.о.к, м, мощности пород легкообрушающейся кровли угольного пласта mл.о.кр, м, мощности вынимаемого слоя угольного пласта mвын.уг.пл, м, мощности пород почвы;

природной газоносности пласта сухой беззольной массы X, м3/т с.б.м.;

выхода летучих веществ Vdaf, %;

толщины пластического слоя угля y, мм;

комплексного показателя степени метаморфизма угля M, у.е.

3. К категории "угрожаемые по ДЯ" относятся угольные пласты с глубины, на которой при ведении горных работ произошли события, предшествующие ДЯ, приведенные в приложении N 2 к настоящей Инструкции, расследованные в соответствии с пунктом 22 настоящей Инструкции, или с глубины, на которой на этих же пластах, отрабатываемых соседними шахтами, произошли ДЯ.

4. При достижении глубины ведения горных работ более Hвыб или Hгор.уд по результатам геолого-разведочных работ или дополнительных исследований свойств угольного пласта и (или) вмещающих пород могут устанавливаться иные Hвыб и Hгор.уд.

5. Границы отнесения угольных пластов к категориям "угрожаемые" и "опасные" по горным ударам и к категориям "угрожаемые" и "опасные" по внезапным выбросам наносятся на горную графическую документацию.

6. Категории опасности по горным ударам и категории опасности по внезапным выбросам угля (породы) и газа шахт устанавливаются по наиболее опасной категории разрабатываемого угольного пласта свиты.

ПОРЯДОК ОТНЕСЕНИЯ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ К КАТЕГОРИИ "УГРОЖАЕМЫЕ
ПО ДИНАМИЧЕСКИМ ЯВЛЕНИЯМ"

ОТНЕСЕНИЕ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ К КАТЕГОРИИ "УГРОЖАЕМЫЕ
ПО ГОРНЫМ УДАРАМ"

7. Угольные пласты к категории "угрожаемые по горным ударам" относятся по параметру , ед., характеризующему склонность угольного пласта к горным ударам.

При глубине залегания угольного пласта H, м, не более 200 м определяется по формуле:

, (1)

где: P1 - параметр, учитывающий глубину залегания угольного пласта, ед. P1 принимают равным 1,5;

P2 - параметр, учитывающий предел прочности на одноосное сжатие пород, залегающих в основной кровле угольного пласта, МПа. Значения P2 приведены в таблице N 1 настоящего приложения;

P3 - параметр, учитывающий мощность прочных пород основной кровли угольного пласта mпроч.пор.о.к, ед. Значения P3 приведены в таблице N 2 настоящего приложения;

P4 - параметр, зависящий от отношения мощности пород легкообрушающейся кровли к мощности вынимаемого слоя угольного пласта, доля ед. Значение P4 определяется по формуле:

. (2)

Таблица N 1

Таблица N 2

При H более 200 м определяется по формуле:

. (3)

Значение рассчитывается по геологическим данным разведочных скважин, пробуренных в пределах участков угольного пласта, на которых ведутся горные работы. При расчете mл.о.кр принимается равной минимальной мощности пород, залегающих над пластом, предел прочности которых на одноосное сжатие МПа, - максимальной мощности прочных пород основной кровли угольного пласта, H равной максимальной глубине залегания угольного пласта в контуре участка, для которого определяется склонность угольного пласта к горным ударам.

Каменноугольные пласты относятся к категории "угрожаемые по горным ударам" при > 4.

Антрацитовые пласты относятся к категории "угрожаемые по горным ударам" при > 7.

8. Удароопасность угольных пластов при ведении горных работ устанавливается по механическим свойствам угля. Для этих целей используются коэффициент удароопасности угольного пласта Kуд, %, и (или) показатель интенсивности разрушения Kи, доля ед.

Коэффициент удароопасности угольного пласта Kуд устанавливается в следующем порядке:

определяется относительная деформация образцов угля краевой части угольного пласта при искусственно созданной нагрузке, составляющей 75 - 80% разрушающей нагрузки , %;

определяется полная относительная деформация образцов угля краевой части угольного пласта при искусственно созданной нагрузке , %;

рассчитывается коэффициент удароопасности угольного пласта Kуд, %, по формуле:

. (4)

Для угольных пластов Кузнецкого угольного бассейна Kуд определяется по графику , приведенному на рисунке 1 настоящего приложения.

Рис. 1. График зависимости Kуд от

Коэффициент крепости угля по Протодьяконову угольного пласта сложного строения fуг.пл.сл.стр, у.е., состоящего из нескольких угольных пачек разного петрографического типа, определяется по формуле:

, (5)

где: - коэффициент крепости по Протодьяконову пачки крепкого угля, у.е.;

- коэффициент крепости по Протодьяконову пачки слабого угля, у.е.;

- мощность пачки слабого угля, м;

- мощность угольного пласта, м.

К пачкам крепкого угля относятся пачки угля, у которых , к пачкам слабого угля - у которых .

Коэффициент удароопасности угольного пласта сложного строения Kуд.пл.сл.стр, %, определяется по формуле:

, (6)

где: - коэффициент удароопасности крепкой пачки пласта, %;

- коэффициент удароопасности слабой пачки пласта, %.

Угольный пласт относится к угрожаемым по горным ударам при или в случае его сложного строения при .

Показатель интенсивности разрушения Ки устанавливается в следующем порядке:

проводятся исследования упругой деформации угля на образце размером не менее 40 x 40 x 80 см. Для определения показателя интенсивности разрушения KИ в соответствии с рисунком 2 настоящего приложения строится график , на котором проводятся следующие геометрические построения:

выделяется участок упругого деформирования и проводится прямая линия 0E;

из точки перегиба A проводится прямая линия AD, параллельная прямой 0E, и прямая линия AC, перпендикулярная оси ;

из точки C проводится прямая линия CB, параллельная линии 0E

подсчитываются площади геометрической фигуры с вершинами в точках ACD SACD, у.е. и геометрической фигуры с вершинами в точках ABC SABC, у.е.;

определяется показатель интенсивности разрушения KИ по формуле:

. (7)

Рис. 2. График зависимости от

Угольный пласт относится к склонным к горным ударам при KИ < 0,9.

Потенциальная удароопасность угольного пласта сложного строения, представленного разнопрочными угольными пачками или разделенного породными прослоями, определяется по наиболее прочным угольным пачкам. Угольный пласт, у которого предел прочности угля на одноосное сжатие угольных пачек превышает в 4 раза и более предел прочности на одноосное сжатие породных прослоев и суммарная мощность породных прослоев в угольном пласте составляет 40% и более мощности угольного пласта, относится к не склонным к горным ударам.

ОТНЕСЕНИЕ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ К КАТЕГОРИИ "УГРОЖАЕМЫЕ
ПО ВНЕЗАПНЫМ ВЫБРОСАМ УГЛЯ И ГАЗА"

9. Угольные пласты относятся к категории "угрожаемые по внезапным выбросам угля и газа" с глубины их залегания , м, приведенной в таблице N 3 настоящего приложения.

Таблица N 3

Для угольных бассейнов и районов, не указанных в таблице N 3 настоящего приложения, за исключением Донецкого угольного бассейна, Hвыб принимается равной 150 м.

Для угольных бассейнов и районов, указанных в настоящем пункте, Hвыб уточняется в соответствии с порядком, приведенным в пункте 10 настоящего приложения.

10. Для угольных пластов с природной газоносностью 15 м3/т с.б.м. и более в пределах шахтного поля, его крыла или участка Hвыб устанавливается по формуле:

, (8)

где: - глубина, рассчитанная по газовому фактору, начиная с которой на угольном пласте или его участке возможно проявление внезапных выбросов, м;

- глубина, рассчитанная по фактору напряженного состояния горного массива, с которой на угольном пласте или на его участке возможно проявление внезапных выбросов, м.

Значение определяется по формуле:

, (9)

где: H5 - глубина залегания угольного пласта с изогазой 5 м3/т с.б.м., м;

grad X - градиент природной газоносности угольного пласта от изогазы 5 м3/т с.б.м. до изогазы 15 м3/т с.б.м. на 100 м глубины залегания угольного пласта, м. Значение grad X определяется по формуле:

, (10)

здесь - приращение глубины залегания угольного пласта между изогазами 5 м3/т с.б.м. и 15 м3/т с.б.м., м. Значение определяется по формуле:

, (11)

здесь H15 - глубина залегания угольного пласта с изогазой 15 м3/т с.б.м., м;

F - среднее содержание фюзинита в угольном пласте, %.

В формулу (9) настоящего приложения подставляется значение daf, определенное для угля с природной газоносностью 15 м3/т с.б.м.

Для определения и grad X используются графики нарастания природной газоносности с глубиной, построенные для участков угольных пластов в пределах самостоятельных структурно-тектонических элементов, или данные, полученные при бурении геологических скважин с опробованием на газоносность.

Схема определения и grad X с использованием графика нарастания природной газоносности с глубиной приведена на рисунке 3 настоящего приложения.

Рис. 3. Схема определения и grad X
с использованием графика нарастания природной газоносности
с глубиной

11. Для шахт Донецкого угольного бассейна Hвыб определяется по показателям качества угля Vdaf, M, X в соответствии с таблицей N 4 настоящего приложения.

Таблица N 4

Примечание. - удельное электросопротивление антрацитов, Ом.

Значение M определяется:

при 9 Vdaf 29, %, по формуле:

M = Vdaf - 0,16y, (12)

при Vdaf > 29, %, по формуле:

, (13)

Для углей, не склонных к спеканию, y = 0.

Угольный пласт или отдельный его участок в пределах шахтного поля относится к невыбросоопасным:

независимо от глубины ведения горных работ Hг.р. и природной газоносности угля X при М > 27,7 или lg < 3,2;

при природной газоносности угля X или при глубине ведения горных работ Hг.р. Hвыб, указанной в таблице N 4 настоящего приложения.

ОТНЕСЕНИЕ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ К КАТЕГОРИЯМ "УГРОЖАЕМЫЕ
ПО ГОРНЫМ УДАРАМ" И "УГРОЖАЕМЫЕ ПО ВНЕЗАПНЫМ ВЫБРОСАМ УГЛЯ
И ГАЗА" ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАЗОВО-ФИЗИЧЕСКИХ
СВОЙСТВ УГЛЯ

12. Отнесение угольных пластов к категориям "угрожаемые по горным ударам" и "угрожаемые по внезапным выбросам угля и газа" проводится по результатам определения следующих фазово-физических свойств угля:

показатель сорбционной пористости угля Gмг, доля ед.;

гигроскопическая влага угля;

максимальная влагоемкость угля Wmax, %;

естественная влага угля We, %.

Показатель Gмг принимается равным отношению пористости угля, определенным сорбционным методом, к общей пористости.

Для определения фазово-физических свойств угля по угольному пласту отбирается пластовая бороздовая проба.

На пластах сложного строения пластовые бороздовые пробы отбираются раздельно по каждой пачке угольного пласта.

13. По результатам определения фазово-физических свойств угля угольные пласты относятся:

к категории "угрожаемые по горным ударам" при условии, что 70% его мощности составляют угольные пачки, у которых Gмг > 0,5;

к категории "угрожаемые по внезапным выбросам угля и газа" при условии, что в нем есть угольная пачка мощностью более 0,2 м (для шахт Печорского бассейна 0,1 м), у которой Gмг < 0,5.

14. Каменноугольные и антрацитовые пласты не относятся к категориям "угрожаемые по горным ударам" и "угрожаемые по внезапным выбросам угля и газа" при We > Wmax.

15. Буроугольные пласты относятся к категории "угрожаемые по горным ударам" при We > 0,85 Wmax.

ОТНЕСЕНИЕ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ К КАТЕГОРИИ "УГРОЖАЕМЫЕ
ПО ВНЕЗАПНОМУ ВЫДАВЛИВАНИЮ УГЛЯ"

16. К категории "угрожаемые по внезапному выдавливанию угля" относятся угрожаемые по внезапным выбросам угля и газа угольные пласты, у которых:

средний коэффициент крепости угля по Протодьяконову fср.уг 1, у.е.;

предел прочности на одноосное сжатие пород основной кровли МПа;

мощность пород основной кровли 10 м и более.

ОТНЕСЕНИЕ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ К КАТЕГОРИИ "УГРОЖАЕМЫЕ
ПО ДИНАМИЧЕСКОМУ РАЗРУШЕНИЮ ПОРОД ПОЧВЫ"

17. К категории угрожаемые по динамическому разрушению пород почвы относятся:

угрожаемые по внезапным выбросам угля и газа пласты, на расстоянии до 25 м от которых в почве залегает надрабатываемый газоносный угольный пласт, а в междупластии залегают слои пород мощностью более 5 м, предел прочности на одноосное сжатие которых МПа, или угольные пласты, на которых в соседней шахте происходили динамические разрушения пород почвы;

угрожаемые по горным ударам пласты Воркутского месторождения при условиях: в почве пласта залегают слои пород мощностью 0,5 м и более и предел прочности на одноосное сжатие которых МПа, отношение условной ширины подготовительной выработки aусл, м, к мощности прилегающего к почве угольного пласта слоя склонных к горным ударам пород в пределах более 2 и менее 6 м. Условная ширина горной выработки aусл определяется по формуле (1) приложения N 15 к настоящей Инструкции.

ОТНЕСЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД К КАТЕГОРИИ "СКЛОННЫЕ
К ГОРНЫМ УДАРАМ"

18. К категории "склонные к горным ударам" относятся горные породы с пределом прочности на одноосное сжатие равным 80 МПа или более, залегающие на глубине более 500 м, при наличии одного из следующих условий:

в породе присутствует кварц и при бурении скважин керн делится на выпукло-вогнутые диски толщиной менее 1/3 диаметра;

отношение предела прочности на одноосное сжатие к пределу прочности на растяжение превышает 25.

ОТНЕСЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД К КАТЕГОРИИ "СКЛОННЫЕ К ВНЕЗАПНЫМ
ВЫБРОСАМ ПОРОДЫ И ГАЗА"

19. К категории "склонные к внезапным выбросам породы и газа" относятся горные породы, залегающие на глубине 600 м и более, керн которых, полученный при бурении скважин, делится на диски.