Приложение 8. ФЕДЕРАЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА В ОБЛАСТИ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ "ИНСТРУКЦИЯ ПО ПРОГНОЗУ ДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ И МОНИТОРИНГУ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ОТРАБОТКЕ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ"

1. Локальный прогноз удароопасности угольных пластов проводится для выявления участков угольных пластов категории "опасно".

МЕТОДЫ ЛОКАЛЬНОГО ПРОГНОЗА УДАРООПАСНОСТИ

2. Локальный прогноз удароопасности проводится следующими методами:

на каменноугольных и антрацитовых пластах - по выходу буровой мелочи;

на буроугольных пластах - по изменению естественной влаги угля;

на каменноугольных, антрацитовых и буроугольных пластах - геофизическими методами, основанными на регистрации:

сейсмоакустической активности;

электромагнитных импульсов;

амплитуды искусственно наведенного в угольном пласте электромагнитного поля.

ПРОГНОЗ УДАРООПАСНОСТИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ ПО ВЫХОДУ
БУРОВОЙ МЕЛОЧИ

3. Для проведения прогноза удароопасности по выходу буровой мелочи скважины бурятся диаметром 42 - 14 мм.

Порядок определения выхода буровой мелочи приведен в приложении N 21 к настоящей Инструкции.

Категории "опасно" или "неопасно" участков каменноугольных пластов по выходу буровой мелочи определяются по номограмме, приведенной на рисунке 1 настоящего приложения, и (или) по формулам (1) - (4) настоящего приложения.

Рис. 1. Номограмма для установления категории "опасно"
или "неопасно" участков каменноугольных пластов по выходу
буровой мелочи:

lин.скв - расстояние от устья скважины до конца интервала, на котором определяли объем или массу буровой мелочи, м; mуг.пл - мощность угольного пласта, м; PV - объем буровой мелочи с 1 м скважины, л/м; Pm - масса буровой мелочи с 1 м скважины, кг/м

К категории "опасно" относятся участки каменноугольных пластов, на которых выход буровой мелочи, определенный на одном из интервалов бурения скважины, удовлетворяет одному из следующих условий:

Pm 10,8 (lин.скв / mуг.пл) / (12,6 - lин.скв / mуг.пл) + 2,74; (1)

PV 13,5 (lин.скв / mуг.пл) / (12,6 - lин.скв / mуг.пл) + 3,43. (2)

К категории "неопасно" относятся участки каменноугольных пластов, на которых выход буровой мелочи, определенный на одном из интервалов бурения скважины, удовлетворяет одному из следующих условий:

Pm < 10,8 (lин.скв / mуг.пл) / (12,6 - lин.скв / mуг.пл) + 2,74; (3)

PV < 13,5 (lин.скв / mуг.пл) / (12,6 - lин.скв / mуг.пл) + 3,43. (4)

Категории "опасно" или "неопасно" участков антрацитовых угольных пластов по выходу буровой мелочи определяются по номограмме, приведенной на рисунке 2 настоящего приложения, и (или) по формулам (5) и (6) настоящего приложения.

Рис. 2. Номограмма для установления категории "опасно"
или "неопасно" участков антрацитовых угольных пластов
по выходу буровой мелочи

К категории "опасно" относятся участки антрацитовых пластов, на которых выход буровой мелочи, определенный на одном из интервалов бурения скважины, удовлетворяет одному из следующих условий:

PV 58 (lин.скв / mуг.пл) / (18,2 - lин.скв / mуг.пл) + 1,90. (5)

К категории "неопасно" относятся участки каменноугольных пластов, на которых выход буровой мелочи, определенный на одном из интервалов бурения скважины, удовлетворяет одному из следующих условий:

PV < 58 (lин.скв / mуг.пл) / (18,2 - lин.скв / mуг.пл) + 1,90. (6)

В случае, когда мощность вынимаемого слоя угольного пласта mвын.уг.пл, м, меньше мощности угольного пласта mуг.пл, м, для установления по номограммам, приведенным на рисунках 1 и 2 настоящего приложения, категории "опасно" или "неопасно" вместо mпл применяется mвын.уг.пл.

В случаях, когда при нанесении на номограммы значений PV или Pm, определенных при бурении скважин, данные значения находятся на линии, разграничивающей категории "опасно" и "неопасно", или выше ее, участок угольного пласта, на котором бурили скважины, относится к категории "опасно".

4. Скважины для прогноза удароопасности по выходу буровой мелочи бурятся по наиболее прочной пачке угля длиной

lскв > n + b, м, (7)

где: n - ширина защитной зоны в краевой части угольного пласта, м;

b - подвигание забоя за цикл, м.

Номограмма для определения ширины защитной зоны в краевой части угольного пласта приведена на рисунке 3 настоящего приложения.

Рис. 3. Номограмма для определения ширины защитной зоны
в краевой части угольного пласта

При определении ширины защитной зоны для угольных пластов мощностью более 5 м мощность угольного пласта или его вынимаемого слоя принимаются равными высоте горной выработки.

5. Участок угольного пласта также относится к категории "опасно" при невозможности пробурить скважину на длину lскв > n + b по ходу движения забоя и на длину более n в борт выработки при появлении сейсмоакустических импульсов, сопровождающихся зажатием бурового инструмента.

6. В случаях, когда при бурении скважины установлена категория "опасно", ее бурение прекращается.

7. Результаты измерений выхода буровой мелочи заносятся в журнал регистрации результатов прогноза удароопасности участков угольного пласта и контроля эффективности мер по предотвращению горных ударов по выходу буровой мелочи при бурении скважин, оформленный по рекомендуемому образцу, приведенному в приложении N 25 к настоящей Инструкции.

ПРОГНОЗ УДАРООПАСНОСТИ ПО ЕСТЕСТВЕННОЙ ВЛАГЕ УГЛЯ

8. Пробы угля для определения естественной влаги угля отбираются при бурении скважин диаметром 42 - 44 мм. Пробы угля отбираются через интервал 0,5 - 1 м. Крупность угля в пробах не должна превышать 1 мм. Пробы угля, направляемые для определения естественной влаги, помещаются в герметичные емкости.

По показателям естественной влаги проб рассчитывается среднеарифметическое значение влаги угля в пробах, отобранных при бурении скважины, Wcp, %, и определяется отношение:

, (8)

где Wmax - максимальная влагоемкость угля, %.

9. Номограмма для установления категории "опасно" или "неопасно" участков буроугольных пластов по естественной влаге приведена на рисунке 4 настоящего приложения.

Рис. 4. Номограмма для установления категории
"опасно" или "неопасно" участков буроугольных пластов
по естественной влаге:

X1 - расстояние от обнажения пласта до участка с минимальной пластовой влагой угля, м

10. Результаты определения естественной влаги угля в пробах, отобранных при бурении скважин, заносятся в журнал регистрации результатов прогноза удароопасности участков угольного пласта и контроля эффективности мер по предотвращению горных ударов по изменению естественной влаги угля, оформленный по рекомендуемому образцу, приведенному в приложении N 25 к настоящей Инструкции.

ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПРОГНОЗА УДАРООПАСНОСТИ

11. К геофизическим методам прогноза удароопасности относятся методы:

сейсмоакустической активности;

электромагнитные.

Прогноз удароопасности данными методами проводится при условии, что в угледобывающей организации определены пороговые значения прогностических параметров этих методов, при которых участок угольного пласта относится к категории "опасно". Пороговые значения прогностических параметров определяются по методикам, разработанным организацией - разработчиком геофизического метода прогноза удароопасности. Пороговые значения прогностических параметров утверждаются техническим руководителем (главным инженером) угледобывающей организации и согласовываются руководителем организации - разработчика геофизического метода прогноза удароопасности.

При отсутствии пороговых значений прогностических параметров геофизические методы используются для мониторинга массива горных пород.

ПРОГНОЗ УДАРООПАСНОСТИ ПО СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ

12. Методы прогноза удароопасности по сейсмоакустической активности основаны на регистрации естественной АЭ (далее - ЕАЭ) или ВАЭ.

При прогнозе удароопасности по сейсмоакустической активности используются следующие параметры АЭ:

активность АЭ - число зарегистрированных импульсов АЭ в единицу времени;

амплитуды зарегистрированных импульсов АЭ;

амплитудное распределение импульсов АЭ.

13. При прогнозе удароопасности по сейсмоакустической активности горные работы на участке его проведения прекращаются.

14. Прогноз удароопасности по ЕАЭ основан на регистрации и обработке сигналов АЭ, возникающих в угольном пласте и (или) в массиве горных пород в результате его хрупкого разрушения под действием повышенных напряжений.

При прогнозе по ЕАЭ на удароопасных участках угольного пласта по сравнению с неудароопасными участками:

увеличивается активность АЭ;

в амплитудном распределении импульсов АЭ увеличивается относительная доля импульсов с большими амплитудами.

15. Прогноз удароопасности по ВАЭ основан на регистрации и обработке сигналов АЭ, возникающих при разрушении массива горных пород при внедрении бурового инструмента в краевую часть угольного пласта.

Прогноз удароопасности по ВАЭ проводится в порядке:

на угольный пласт на расстоянии 3 - 5 м от устья скважины устанавливается преобразователь АЭ, подключенный кабельными линиями к аппаратуре АЭ, регистрирующей импульсы ВАЭ в диапазоне частот от 0,1 до 12 кГц;

при бурении скважины для каждого ее метрового интервала определяется показатель удароопасности по ВАЭ КВАЭi, доля ед.:

, (9)

где: Ami - активность ВАЭ, зарегистрированная при бурении i-го метра скважины, имп/мин;

Am1 - активность ВАЭ, зарегистрированная при бурении первого метра скважины, имп/мин;

Li - расстояние от устья до середины i-го метра скважины, м.

ПРОГНОЗ УДАРООПАСНОСТИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ МЕТОДАМИ

16. Электромагнитные методы прогноза удароопасности основаны на измерениях и регистрации:

параметров естественного электромагнитного излучения (далее - ЕЭМИ) в массиве горных пород;

параметров вызванного электромагнитного излучения (далее - ВЭМИ) в массиве горных пород.

17. Прогноз удароопасности методом, основанным на измерении и регистрации параметров ВЭМИ, проводится способами:

дипольного электромагнитного зондирования;

дипольного электромагнитного профилирования.

Дипольное электромагнитное зондирование проводится при переменном расстоянии между излучателем электромагнитного поля и приемной антенной, дипольное электромагнитное профилирование - при постоянном расстоянии между излучателем электромагнитного поля и приемной антенной.

18. Прогноз удароопасности методом, основанным на измерении и регистрации ЕЭМИ, проводится в порядке:

в горной выработке устанавливается антенна, с помощью которой в диапазоне частот от 10 Гц до 100 кГц принимаются электромагнитные сигналы, генерируемые электрическими разрядами в трещинах, образующихся при хрупком разрушении массива горных пород;

с помощью геофизической аппаратуры регистрируются параметры вышеуказанных электромагнитных сигналов и определяются показатели ЕЭМИ Qb и Qn, доля ед.

Показатели ЕЭМИ Qb и Qn рассчитываются по формулам:

; (10)

, (11)

где: отношение количества импульсов с высокой энергией (амплитудой) к количеству импульсов с низкой энергией (амплитудой) на участке угольного пласта, на котором проводится прогноз горных ударов методом ЕЭМИ, доля ед.;

- отношение количества импульсов с высокой энергией (амплитудой) к количеству импульсов с низкой энергией (амплитудой) на участке угольного пласта, находящегося в неудароопасном состоянии;

- количество импульсов заданного уровня энергии (амплитуды) на участке пласта, на котором проводится прогноз горных ударов методом ЕЭМИ, доля ед.;

- количество импульсов заданного уровня энергии (амплитуды) на участке пласта, находящегося в неудароопасном состоянии.

Участок угольного пласта, на котором проводится прогноз методом ЕЭМИ, относится к категории "опасно" при выполнении следующих условий:

Qb > Qbk; (12)

Qn > Qnk, (13)

где Qbk, Qnk - пороговые показатели ЕЭМИ.

19. Порядок проведения прогноза удароопасности методом дипольного электромагнитного зондирования:

в горной выработке устанавливается излучатель, подключенный к генератору токов;

через интервалы 0,5 - 1 м на участке горной выработки длиной 10 - 15 м приемной антенной, подключенной к геофизической аппаратуре, определяется амплитуда искусственного электромагнитного поля Aэмп, мВ, наведенного в углепородном массиве;

результаты замеров представляются в виде зависимости

AЭМП = f(RЭМП), (14)

где RЭМП - расстояние от приемной антенны до излучателя, м, по которому устанавливаются:

ширина участка горного массива, на котором произошли необратимые изменения свойств угля (пород) Xуч.изм.св, м;

расстояние от горной выработки до максимума опорного давления Xоп.дав, м;

коэффициент, характеризующий изменение электрического сопротивления угольного пласта в зоне опорного давления K, который определяется по формуле:

, (15)

где: Sn - электрическое сопротивление угольного пласта вне зоны опорного давления, Ом;

Sm - электрическое сопротивление угольного пласта в зоне опорного давления, Ом.

Угольный пласт находится в неудароопасном состоянии при Xуч.изм.св n.

При Xуч.изм.св n для определения удароопасности угольного пласта дополнительно определяется показатель удароопасности, зависящий от мощности угольного пласта или его вынимаемого слоя Qs, доля ед., по формуле:

. (16)