Разработка метода регионального прогноза выбросоопасности угольных пластов Кузбасса тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.01, кандидат технических наук Рудаков, Владимир Александрович

• Рудаков, Владимир Александрович
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Рудаков, Владимир Александрович

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИС- 9 СЛЕДОВАНИЙ

1.1 Анализ методов регионального прогноза выбросо- 9 опасности угольных пластов

1.2 Современные представления о роли тектонических 27 напряжений в проявлении газодинамических явлений

1.3 Изученность газоносности угольных пластов 28 Кузнецкого бассейна

1.4 Цель и задачи исследований

2. ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕ- 46 ЛЕНИЯ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ЗОН ПО ПЛОЩАДИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КУЗБАССА

2.1 Региональная зональность выбросоопасных участков 46 шахтопластов и внезапных выбросов угля и газа в Кузнецком бассейне

2.2 Вероятности подсечения газодинамических зон суще- 60 ствующей сетью геологоразведочных скважин

2.3 Оптимальные геологоразведочные сети 65 ВЫВОДЫ

3. НАУЧНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ МЕТОДА ПРО- 69 ГНОЗА КРИТИЧЕСКОЙ ГЛУБИНЫ ПОЯВЛЕНИЯ ВНЕЗАПНЫХ ВЫБРОСОВ УГЛЯ И ГАЗА

3.1 Исследование информативности показателей 69 выбросоопасности угольных пластов

3.2 Взаимосвязь отдельных показателей выбросоопасно- 77 сти с глубиной появления внезапных выбросов

3.3 Многофакторная зависимость глубины появления 84 газодинамических явлений

ВЫВОДЫ

4. МЕТОД ОЦЕНКИ КРИТИЧЕСКОЙ ПО ВНЕЗАП- 89 НЫМ ВЫБРОСАМ ГЛУБИНЫ РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ НА РАЗВЕДУЕМЫХ УЧАСТКАХ ПО ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫМ ДАННЫМ

4.1 Прогноз критической глубины появления внезапных 89 выбросов угля и газа по газовому фактору

4.2 Закономерности изменения верхней границы метано- 90 вой зоны в геологических структурах и зонах геологи-

ческих нарушений Прокопьевско-Киселевского района Кузбасса

Стр.

4.3 Прогноз критической глубины появления внезапных 101 выбросов угля и газа по фактору напряженного состояния

4.4 Прогноз критической глубины появления внезапных 102 выбросов угля и газа

4.5 Экономический эффект от уточнения критических 103 глубин появления внезапных выбросов угля и газа ВЫВОДЫ 106 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

111

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Значения региональных признаков, 120 характеризующие выбросоопасные участки угольных пластов на шахтах Кузбасса

Приложение 2. Результаты расчета критической 124 глубины появления внезапных выбросов угля и газа на шахтах Кузбасса

Приложение 3. Критические глубины появления 138 внезапных выбросов угля и газа при разработке угольных пластов на шахтах Кузбасса по состоянию на 01.01.1998 г

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка метода регионального прогноза выбросоопасности угольных пластов Кузбасса»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. С увеличением глубины разработки угольных месторождений закономерно возрастает природная газоносность угольных пластов, повышается напряженное состояние углевмещающе-го массива, увеличиваются выбросоопасность и газодинамическая активность угольных пластов. Проявление газодинамической активности угольных пластов в призабойной зоне горных выработок в виде внезапных выбросов угля и газа или других газодинамических явлений отрицательно сказывается на технико-экономических показателях работы шахты, приводит к повышению уровня производственного травматизма в его наиболее тяжелых формах, а часто к катастрофическим последствиям для горных выработок и околостволовых наземных сооружений.

Для инженерного решения проблемы внезапных выбросов угля и газа существенное значение имеют разработка метода регионального прогноза выбросоопасности угольных пластов и научно обоснованное определение критической по внезапным выбросам глубины ведения горных работ. Зависимость глубины появления внезапных выбросов от геологических условий формирования самостоятельных структурно-тектонических элементов шахтного поля или месторождения указывает на актуальность исследований по дифференциации критической выбро-соопасной глубины разработки угольных пластов по геологоразведочным данным. Результаты таких исследований позволят на стадии проектирования новых шахт и горизонтов предусмотреть необходимый комплекс противовыбросных мероприятий по безопасной и эффективной отработке угольных пластов ниже критической выбросоопасной глубины и своевременно начать его применение.

Диссертация отражает результаты исследований, выполненных автором в период 1985-1997 гг. в Государственном Восточном научно-исследовательском институте по безопасности работ в горной промышленности в соответствии с планами НИР института по научно-технической программе 0.05.05 "Создать и внедрить методы и средства прогноза, предотвращения внезапных выбросов угля, породы и газа, горных ударов, взрывов газа и пыли в угольных шахтах", предусмотренной постановлением ГКНТ СССР № 555 от 30.10.85.

Цель диссертационной работы - разработка метода регионального прогноза выбросоопасности самостоятельных структурно-тектони-

ческих элементов угольных пластов Кузбасса по материалам геологоразведочных работ.

Идея работы состоит в комплексном использовании установленных закономерностей распределения выбросоопасных зон в пределах шахтопластов и региональных информативных геологических показателей для прогноза критической глубины появления внезапных выбросов угля и газа при разработке угольных пластов.

Задачи исследований:

- установить закономерности распределения газодинамических зон по площади угольных пластов и оценить вероятности их подсечения существующей сетью геологоразведочных скважин.

- выявить информативные показатели выбросоопасности угольных пластов и установить их влияние на выбросоопасность.

- изучить взаимосвязь информативных региональных показателей выбросоопасности с верхней границей появления внезапных выбросов угля и газа.

- разработать и внедрить метод оценки потенциальной выбросоопасности угольных пластов Кузбасса, при этом для шахт с недостаточной сетью газового опробования выявить глубину залегания поверхности метановой зоны (ПМЗ) косвенным методом.

Методы и объекты исследований. При выполнении работы использованы теоретический и эмпирический методы исследований, включающие анализ и научное обобщение опыта решения проблемы внезапных выбросов угля и газа, интерпретацию результатов прогноза выбросоопасности из горных выработок и статистическую обработку результатов геологоразведочных работ.

Объектами исследований служили выбросоопасные участки угольных пластов, выявленные текущим прогнозом при проведении подготовительных выработок и прогнозом выбросоопасности в месте вскрытия пласта, а также газодинамические явления, зарегистрированные в горных выработках шахт Кузбасса.

Новые научные положения, защищаемые в диссертации и разработанные лично соискателем:

1. Внезапные выбросы угля и газа распределены зонально, выбросоопасные зоны угольных пластов имеют линейно-вытянутые формы различных размеров, и зоны единичных выбросов не подсекаются существующей сетью геологоразведочных скважин.

2. Выбросоопасность угольных пластов Кузбасса определяется региональными геологическими показателями, характеризующими изменчивость природной газоносности угольных пластов и напряженное состояние массива горных пород.

3. Глубина, на которой формируются выбросоопасные условия, определяется степенью метаморфизма угля, мощностью зоны газового выветривания, градиентом метаноносности и скоростью современных движений земной поверхности.

4. Региональный метод прогноза выбросоопасности угольных пластов из-за низкой вероятности подсечения выбросоопасных зон существующей сетью геологоразведочных скважин предполагает оценку только критической по внезапным выбросам глубины.

Научная новизна работы:

установлено, что размеры выбросоопасных зон определяются региональными геологическими показателями и имеют линейно-вытянутые, близкие к эллипсу, формы с размерами малой оси от 75 до 250 м и большой оси от 250 до 1250 м;

выявлены региональные показатели выбросоопасности, из которых наиболее информативными являются выход летучих веществ, мощность зоны газового выветривания, градиент метаноносности и скорость современных вертикальных движений земной коры;

установлены уравнения взаимосвязи верхней границы проявления внезапных выбросов с информативными показателями выбросоопасности угольных пластов;

разработан метод оценки потенциальной выбросоопасности угольных пластов, позволяющий определить критическую выбросо-опасную глубину разработки самостоятельного структурно-тектонического участка угольного пласта.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в работе, базируется на статистической обработке большого числа геологоразведочных данных, характеризующих выбросоопасные и неопасные зоны, и подтверждается соответствием прогнозных оценок критических глубин появления внезапных выбросов угля и газа фактической газодинамической активности угольных пластов.

Научное значение работы состоит в установлении закономерности распределения внезапных выбросов по площади и глубине залегания угольных пластов в зависимости от совокупности геологических пока-

зателей, позволяющей разработать метод регионального прогноза глубины залегания потенциально выбросоопасных зон в каждом месторождении.

Практическая ценность работы заключается в разработке метода оценки потенциальной выбросоопасности угольных пластов с глубиной по геологоразведочным данным, позволяющего на этапах проектирования и ведения горных работ предусмотреть необходимый комплекс про-тивовыбросных мероприятий по созданию условий безопасной и эффективной отработки угольных пластов.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Основные положения диссертационной работы включены в «Методику оценки выбросоопасности угольных пластов с глубиной на разведуемых участках по геологоразведочным данным» (г. Кемерово, 1989 г.), в "Инструкцию по безопасному ведению горных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля, породы и газа", утвержденную Минуглепромом СССР и Госгортехнадзором СССР 18.04.89, и используются с 1990 года в совместных ежегодных приказах Управления Кузнецкого округа Госгортех-надзора РФ и производственных объединений Кузбасса «Об утверждении перечня и порядка отработки выбросоопасных и угрожаемых пластов».

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на VI Всесоюзном совещании "Управление вентиляцией и газодинамическими явлениями в шахтах" (г. Новосибирск, 1984 г.), на научно-практической конференции "Безопасность жизнедеятельности предприятий в угольных регионах" (г. Кемерово, 1994 г.), на Российской научной конференции, посвященной 50-летию Томской области и 90-летию экономического образования в Томском политехническом университете (г. Томск, 1994 г.), на Международном симпозиуме по горным ударам и внезапным выбросам в шахтах (г. Санкт-Петербург, 1994 г.), на Международном симпозиуме-семинаре по управлению и контролю за высоким газовыделением и внезапными выбросами угля и газа на угольных шахтах (г. Воллонгонг, Австралия, 1995 г.), на Международной конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы охраны окружающей среды» (г. Томск, 1995 г.), на III Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» (г. Кемерово, 1997 г.), на научном семинаре «Проблемы освоения Еру-

наковского геолого-экономического района Кузбасса» (г. Кемерово, 1997 г.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 16 печатных работ, в том числе одна монография.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов и заключения, содержит 142 страницы машинописного текста, 27 рисунков, 25 таблиц, список использованной литературы из 97 наименований и 3 приложения.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДА ЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Анализ методов регионального прогноза еыбросоопасности

угольных пластов

На территории России происходили внезапные выбросы угля и газа, а также выявлялись выбросоопасные зоны угольных пластов текущим прогнозом выбросоопасности при проведении подготовительных выработок и прогнозом выбросоопасности в местах вскрытия угольных пластов в шахтах Воркутинского месторождения Печорского бассейна, Белокалитвенского, Краснодонецкого, Каменско-Гундоровского и Та-цинского угленосных районов Восточного Донбасса; Егоршинского месторождения Егоршино-Каменского угленосного района Урала; Анжер-ского, Кемеровского, Беловского, Прокопьевско-Киселевского, Арали-чевского, Байдаевского, Осиновского и Томь-Усинского районов Кузбасса; Подгородненского месторождения и Партизанского бассейна Приморья; Бошняковского месторождения Сахалинского бассейна и на руднике Комсомольском в угленосных отложениях Талнахского рудного узла. В странах СНГ внезапные выбросы угля и газа регистрировались в шахтах Донецкого и Карагандинского бассейнов.

В странах дальнего зарубежья внезапные выбросы угля и газа известны во Франции, в Бельгии, Англии, Японии, Польше, Венгрии, Германии, Австралии и ряде других стран. Практика разработки угольных пластов во всех месторождениях показала, что при ведении горных работ внезапные выбросы угля и газа происходят на определенной глубине от поверхности и минимальная глубина проявления выбросов изменяется от 100 м до 830 м и более. В некоторых бассейнах выбросов не наблюдается, хотя разработка угольных пластов происходит на больших глубинах /4,11,49,59,88,92,94/.

В Кузнецком бассейне за период с 1943 г. по настоящее время при ведении горных работ на 21 шахте в десяти месторождениях (Анжерском, Березово-Бирюлинском, Кемеровском, Чертинском, Киселевском, Прокопьевском, Араличевском, Байдаевском, Шелканском и Ольжерасском) зарегистрировано 190 внезапных выбросов угля и газа, происшедших в забоях: лав (10); горизонтальных и наклонных подготовительных выработок (142); стволов, квершлагов, полевых штреков и выработок околоствольных дворов (38) на 49 шахтопластах. При этом на трех шахтах Кузбасса ("Северная", "Ноградская" и "Березовская") произошло 142 внезапных выброса угля и газа на 16 шахтопластах, что составляет от общего числа, соответственно, 75,5% и 33% (табл.1.1.).

Таблица 1.1

Шахты Кузбасса и количество шахтопластов, на которых имели место газодинамические явления и установлены локальным и текущим прогнозом выбросоопасные зоны

Количество Количество шахтопластов

Район Шахта газодинамических опасных зон с газодинами- с опасными

явлений ческими зонами

явлениями

внезап- внезап- локаль- теку- внезап- внезап- локаль- теку-

ные вы- ные вы- ный щий ные ные вы- ный щий

бросы сыпания прог- прогноз выбро- сыпа- прогноз прог-

(обруше- ноз сы ния ноз

ния) (обру-

шения)

Анжерский "Судженская" 0 8 0 4 0 3 0 2

"Анжерская" 4 4 0 17 2 2 0 3

Кемеровский "Первомайская" 4 4 0 28 2 2 0 2

"Бирюлинская" 5 1 0 9 1 1 0 2

"Березовская" 8 1 0 6 2 1 0 2

"Южная" 0 0 2 0 0 0 2 0

им. Волкова 0 0 0 4 0 0 0 1

"Северная" 112 6 66 255 5 1 5 3

"Ягуновская" 0 4 6 16 0 2 5 3

Беловский "Чертинская" 2 7 0 29 2 3 0 3

"Новая" 1 0 0 11 1 0 0 2

"Западная" 0 2 0 15 0 1 0 2

Продолжение табл. 1.1

Количество Количество шахтопластов

Район Шахта газодинамических опасных зон с газодинамичес- с опасными

явлений кими явлениями зонами

внезап- внезап- локаль- теку- внезап- внезап- локаль- теку-

ные вы- ные вы- ный щий ные ные вы- ный щий

бросы сыпания прог- прогноз выбро- сыпа- прогноз прог-

(обруше- ноз сы ния ноз

ния) (обру-

шения)

Прокопьевско- им. Вахрушева 0 1 0 0 0 1 0 0

Киселевский "Черкасовская" 0 2 0 0 0 2 0 0

"Тайбинская" 0 3 0 6 0 3 0 3

"Красногорская" 2 4 27 18 1 2 9 1

"Зиминка" 0 3 0 0 0 2 0 0

им. Калинина 0 1 0 0 0 1 0 0

№5-6 2 5 10 17 1 3 6 4

"Ноградская" 22 8 25 57 9 4 7 4

"Коксовая" 7 13 33 39 5 8 7 5

"Центральная" 3 6 17 29 3 2 7 4

им. Дзержинского 1 0 0 0 1 0 0 0

"Красный Углекоп" 1 1 5 3 1 1 2 3

Араличевский им. Орджоникидзе 3 2 5 17 2 1 3 2

им. Димитрова 5 4 7 19 3 2 4 2

Байдаевский "Абашевская" 1 4 0 0 1 2 0 0

"Юбилейная" 1 1 1 2 1 1 1 1

"Байдаевская" 0 7 0 3 0 1 0 1

Окончание табл. 1.1

Количество Количество шахтопластов

Район Шахта газодинамических опасных зон с газодинамичес- с опасными

явлений кими явлениями зонами

внезап- внезап- локаль- теку- внезап- внезап- локаль- теку-

ные вы- ные вы- ный щий ные ные вы- ный щий

бросы сыпания прог- прогноз выбро- сыпа- прогноз прог-

(обруше- ноз сы ния ноз

ния) (обру-

шения)

Байдаевский "Полосухинская" 0 1 0 0 0 1 0 0

"Нагорная" 0 2 0 0 0 2 0 0

Осиновский "Капитальная" 3 20 4 19 3 7 2 3

"Высокая" 0 1 0 0 0 1 0 0

Томусинский "Усинская" 1 3 0 3 1 1 0 1

"Томская" 0 3 0 0 0 2 0 0

им. Ленина 0 2 0 1 0 1 0 1

Кузбасс 37 * 190/21 134/32* 208/13* 627/25* 49/21* 66/32* 60/13* 60/25*

Примечание: * в знаменателе - количество шахт

Наибольшее количество внезапных выбросов произошло на шахте "Северная" в Кемеровском районе. За период с 1943 по 1979 гг. (до остановки работ на основном поле шахты) зарегистрировано 112 внезапных выбросов (59,6% от общего числа по Кузбассу) на пяти шахтопла-стах. В том числе в забоях лав, наклонных и горизонтальных подготовительных выработок, квершлагов, проводимых по пластам Владимиров-скому и Кемеровскому, соответственно произошло 78 и 29 внезапных выбросов.

Второй по количеству происшедших внезапных выбросов является шахта "Ноградская" в Прокопьевско-Киселевском районе. На этой шахте за период с 1948 по 1995 гг. (до закрытия шахты) зарегистрировано 22 внезапных выброса (19,6% от общего числа по Кузбассу) на девяти шахтопластах, в том числе в забоях горных выработок пласта Горелого произошло 7 внезапных выбросов.

Третьей по числу выбросов в Кузбассе является шахта "Березовская", в забоях подготовительных и очистных горных выработок которой за период с 1968 г. по настоящее время зарегистрировано 8 внезапных выбросов угля и газа на двух шахтопластах, в том числе на пласте XXVII произошло 5 внезапных выбросов.

На шахтах Кузнецкого бассейна с 1975 г. регистрировались также газодинамические явления типа внезапных высыпаний и обрушений с повышенным газовыделением. За этот период произошло в забоях горных выработок 134 газодинамических явления при ведении горных работ по 66 шахтопластам в 32 шахтах.

Существующий комплекс противовыбросных мероприятий позволил в большинстве случаев прогнозировать участки угольных пластов, опасные по внезапным выбросам угля и газа. При ведении горных работ по угольным пластам в восьмидесятые и девяностые годы было выявлено более 200 выбросоопасных зон при вскрытии и пересечении 13 угольных пластов полевыми выработками и более 600 выбросоопасных зон выявлено текущим прогнозом выбросоопасности при проведении подготовительных выработок по 27 угольным пластам.

Общая протяженность выбросоопасных зон, выявленных прогнозом при вскрытии и текущим прогнозом, составляет более 50 км. Эти зоны были пересечены горными выработками с применением способов предотвращения внезапных выбросов. При этом ни внезапных выбросов угля и газа, ни каких-либо других газодинамических явлений не отмечалось.

Высокая потенциальная выбросоопасность Кузбасса обусловлена значительной глубиной ведения горных работ, которая достигла по районам следующих величин: Анжерский - 800 м (шахта "Анжерская");

Кемеровский - 450 м (шахта "Первомайская"); Ленинский - 550 м (шахта им. Ярославского); Беловский - 480 м (шахта "Чертинская"); Прокопьевско-Киселевский - 475 м (шахта "Коксовая"); Араличевский -380 м (шахта им. Димитрова); Байдаевский - 640 м (шахта "Абашевская"); Осиновский - 640 м (шахта "Капитальная"); Кондом-ский - 430 м (шахта "Аларда"); Томь-Усинский - 500 м (шахта "Усинская").

На 01.06.1997 г. в семи геолого-экономических районах Кузбасса (Анжерском, Кемеровском, Беловском, Прокопьевско-Киселевском, Байдаевском, Осиновском и Томь-Усинском), на тринадцати месторождениях (Анжерском, Березово-Бирюлинском, Кемеровском, Чертин-ском, Киселевском, Прокопьевском, Байдаевском, Антоновском, Есаульском, Шелканском, Томском, Ольжерасском и Распадском) 42 шахтами разрабатывается 95 выбросоопасных и 194 угрожаемых пластов (рис. 1.1).

В стратиграфическом разрезе угленосных отложений Кузнецкого бассейна выбросоопасность проявилась при разработке угольных пластов как балахонской серии (шахта "Анжерская", "Первомайская", "Бирюлинская", "Березовская", "Северная", № 12, "Красногорская", № 5-6, "Ноградская", "Коксовая", "Центральная", им. Дзержинского, "Красный Углекоп", им. Орджоникидзе, им. Димитрова и "Усинская", так и кольчугинской серии (шахты "Чертинская", "Новая", "Абашевская", "Юбилейная" и "Капитальная").

При ведении горных работ по пластам алыкаевской свиты нижне-балахонской подсерии минимальная глубина появления внезапных выбросов в Анжерском районе составила 710 м от дневной поверхности (шахта "Анжерская"), а на шахтах Березово-Бирюлинского месторождения - 330 м от дневной поверхности (шахта "Первомайская, "Бирюлинская" и "Березовская).

При разработке пластов верхнебалахонской подсерии внезапные выбросы угля и газа регистрировались в пределах ишановской, кемеровской и усятской свит в Кемеровском районе (шахта "Северная"); в Прокопьевско-Киселевском районе (шахта № 12, "Красногорская", № 5-6, "Ноградская", "Коксовая", "Центральная", им. Дзержинского и "Красный Углекоп"); в Араличевском районе (шахта им. Орджоникидзе и им. Димитрова), в Томь-Усинском районе (шахта "Усинская"). При этом минимальная глубина появления внезапных выбросов в забоях восстающих выработок составила 150 м, при проведении горизонтальных выработок -200 м, а при проведении наклонных выработок -255 м от дневной поверхности.

Заключение диссертации по теме «Локомотивы (электровозы, тепловозы, газотурбовозы) и вагоны», Рудаков, Владимир Александрович

ВЫВОДЫ

1. Выполненная оценка информативности глубины залегания поверхности метановой зоны, градиента метаноносности и выхода летучих веществ подтвердила гипотезу о существенном влиянии этих признаков на выбросоопасность.

2. Установлена закономерность изменения верхней границы внезапных выбросов угля и газа в зависимости от глубины залегания поверхности метановой зоны, градиента метаноносности и выхода летучих веществ.

3. Разработан метод прогноза критической глубины появления внезапных выбросов угля и газа по газовому фактору.

4. Разработан метод прогноза критической глубины появления внезапных выбросов угля и газа по фактору напряженного состояния.

5. Составлен прогноз критической глубины появления внезапных выбросов угля и газа для всех действующих шахт Кузбасса.

6. Выполнен расчет годового экономического эффекта от установления критических глубин появления внезапных выбросов угля и газа для 34 шахт Кузбасса, разработка угольных пластов на которых ведется выше установленной критической глубины, но ниже 150 м от земной поверхности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Эффективное освоение глубоких горизонтов, с которыми связаны перспективы развития Кузнецкого бассейна, требует на стадии проектирования оценки выбросоопасности угольных пластов.

В диссертации дано новое решение актуальной научной задачи, состоящее в оценке выбросоопасности угольных пластов Кузбасса по данным геологоразведочных работ, что позволяет установить критическую выбросоопасную глубину разработки угольных пластов и предусмотреть мероприятия по повышению безопасности и эффективности ведения горных работ.

Основные научные и практические выводы диссертационной работы заключаются в следующем:

1. На основании анализа мест проявления внезапных выбросов угля и газа по площади угольных пластов и значений начальной скорости газовыделения и выхода бурового штыба из контрольных шпуров установлено, что выбросоопасные зоны имеют линейно-вытянутые, близкие к эллипсу, формы с размерами малой оси от 75 до 250 м и большой оси от 250до 1250 м.

2. На основании изучения вероятности подсечения выбросоопас-ных зон существующей сетью геологоразведочных скважин установлено, что потенциально выбросоопасные зоны на некоторых шахтах пересекаются двумя и более скважинами с вероятностью Р = 0,55.

3. В результате оценки информативности признаков установлено, что глубина залегания поверхности метановой зоны, градиент нарастания метаноносности, выход летучих веществ, содержание фюзинита, скорость современных движений земной поверхности и угол падения угольного пласта являются региональными показателями выбросоопасности угольных пластов Кузбасса.

4. Статистическая обработка позволила установить взаимосвязь выявленных признаков выбросоопасности с верхней глубиной проявления внезапных выбросов угля и газа, что позволило разработать метод критической по внезапным выбросам глубины разработки угольных пластов на разведуемых участках по геологоразведочным данным.

5. Результаты исследований по изучению закономерности изменения верхней границы проявления внезапных выбросов угля и газа использованы при составлении каталога выбросоопасных глубин угольных пластов действующих и проектируемых шахт Кузбасса и включены в "Инструкцию по безопасному ведению горных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля, породы и газа", утвержденную Минуглепромом СССР и Госгортехнадзором СССР 18.04.1989г.

6. Десятилетний опыт ведения горных работ на угрожаемых и вы-бросоопасных шахтопластах показал высокое совпадение результатов прогноза критической выбросоопасной глубины с фактическим проявлением газодинамической активности угольных пластов.

7. Разработанный метод регионального прогноза выбросоопасно-сти позволил для ряда шахт опустить критическую по внезапным выбросам глубину ведения горных работ до 550 м и исключить необоснованное применение прогноза выбросоопасности из горных выработок в течение 10-15 лет.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Рудаков, Владимир Александрович, 1998 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Абрамов Ф.А., Зорин А.Н. и др. Некоторые аспекты теории выбросов угля, породы и газа. - В кн.: Основы теории внезапных выбросов угля, породы и газа. М., 1978, с.92-121. Батугина И.М., Петухов И.М. Геодинамическое районирование месторождений при проектировании и эксплуатации рудников. - М.: Недра, 1988. - 166 с.

2. Ватутин С.А., Шаманская А.Т. Исследование напряженного состояния массива горных пород методом разгрузки в условиях Ташта-гольского железорудного месторождения. - Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, 1965, № 2.

3. Вереда B.C., Юрченко Б.К. К вопросу о возможных причинах выбросов угля, газа и пород в Донецком бассейне. - В кн.: Вопросы теории выбросов угля, породы и газа. Киев, 1973, с.301-308.

4. Волошин Н.Е. Внезапные выбросы и способы борьбы с ними в угольных шахтах. - Киев: техника, 1985. - 127 с.

5. Вольпова JI.C. О глубине появления выбросов угля и газа в Донбассе. - Уголь Украины, 1981, № 10, с.40-41.

6. Временная инструкция для установления на шахтах Кузбасса участков пластов, опасных и не опасных по внезапным выбросам угля и газа. - Кемерово, 1966. - 42 с.

7. Временное руководство по прогнозу выбросоопасности угольных пластов Донецкого бассейна при геологоразведочных работах/ Под рук. A.B. Докукина. - М.: ИГД им. A.A. Скочинского, 1980. - 56 с.

8. Временная методика по прогнозу критической глубины появления внезапных выбросов угля и газа на угольных месторождениях Кузбасса по геологоразведочным данным. - Кемерово, 1982 , - 11 с.

9. Газоносность угольных бассейнов и месторождений СССР. Гл. редактор А.И. Кравцов. Том 2. Угольные бассейны и месторождения Сибири, Казахстана и Дальнего Востока. - М.: Недра, 1979. - 454 с.

10. Газоносность угольных бассейнов и месторождений СССР. Гл. редактор А.И. Кравцов. Том 3. Генезис и закономерности распределения природных газов угольных бассейнов и месторождений СССР. -М.: Недра, 1979.-218 с.

11. Геологические условия выбросоопасности угольных пластов Донбасса/ В.Е. Забигайло, А.Э. Широков, Л.Я. Кратынко, В.В. Лукинов, Г.М. Стовас. - Киев: Наук, думка, 1980. - 192 с.

12. Гзовский М.В. Основы тектонофизики. - М.: Наука, 1975. -

535 с.

13. Дмитриев A.M., Бодня Г.В. К методике определения граничных условий выбросоопасности по газовому фактору. - Научные сооб-

щения/ ИГД им. A.A. Скочинского, 1980, вып. 186. Выбросоопасность угольных пластов, с. 98-101.

14. Егоров П.В., Шаманская А.Т. и др. Исследование стреляния горных пород на рудниках Горной Шории. - В сб. трудов ВНИМИ, 1970, -74с.

15. Егоров П.В., Кнуренко В.А., Рудаков В.А. Прогноз критической глубины появления внезапных выбросов угля и газа на угольных месторождениях Кузбасса по геологоразведочным данным. - В кн.: Управление газодинамическими явлениями в шахтах. Новосибирск., 1986, с.141-143.

16. Ермаков М.А. О характере нарастания метаноносности угольных пластов Карагандинского бассейна с глубиной. - В кн.: Вопросы борьбы с газом, угольной пылью и подземными пожарами на шахтах Карагандинского бассейна. М., 1966, вып. 19, с. 180-185.

17. Забигайло В.Е., Широков А.З. Проблемы геологии газов угольных месторождений. - Киев: Наук, думка, 1972. - 172 с.

18. Забигайло В.Е. Геологические основы теории прогноза выбро-соопасности угольных пластов и горных пород. - Киев: Наук, думка, 1978. - 164 с.

19. Закономерности распределения метана в угольных месторож-дениях/А.Э. Петросян, Г.Д. Лидин, А.М. Дмитриев, Н.С. Куликова М.: Наука, 1973.- 148 с.

20. Закс Л. Статистическое оценивание. -М.: Статистика, 1976. -

598с.

21. Зубарев Ю.П. Лысиков Б.А. О природной газоносности выбро-соопасных угольных пластов Донбасса. - В кн.: Разработка месторождений полезных ископаемых. Киев, 1978, с.15-17.

22. Иванов Б.М. Некоторые вопросы прогноза выбросоопасности угольных пластов. -В кн.: Вопросы теории выбросов угля, породы и газа. Киев, 1973,с.26-41.

23. Иванов Б.М. Научные основы и комплексные методы оценки выбросоопасных зон угольных пластов. - Диссертация ... доктора технических наук в форме научного доклада. -М., 1994. -54с.

24. Иванов Б.М., Суровцев Б.Г., Фалькович В.М. Современные методы регионального прогноза выбросоопасности угольных пластов: Обзор. -М.-: ВИЭМС, 1988. -72с.

25. Инструкция по определению газоносности углей и составлению карт прогноза газоносности угольных пластов при разведке шахтных полей. -Кемерово, 1961. -76с.

26. Инструкция по определению и прогнозу газоносности угольных пластов и вмещающих пород при геологоразведочных работах. -М.: Недра, 1977. -96с.

27. Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля, породы и газа. -М., 1989. -192с.

28. Исследование процессов возникновения внезапных выбросов угля и газа /A3. Петросян, М.Ф. Яновская. Б.М. Иванов, В.Г. Крупеня .М.: Наука, 1978,-112с.

29. Канана Я.Ф. О региональных факторах выбросоопасности углей в Донбассе. - Уголь Украины, 1974, № 1, с.34-35.

30. Прогноз газоносности угленосных отложений Кузнецкого бассейна с целью совершенствования методики ее изучения при геологоразведочных работах и повышения достоверности прогнозных оценок на глубоких горизонтах шахт: Отчет/ Трест «Кузбассуглеразведка», МГРИ, ИПКОН РАН: Хрюкин В.Т., Зимаков Б.М., Натура В.Г. Москва-Кемерово. 1991.-468 с.

31. Каждан А.Б., Гуськов О.И., Шиманский A.A. Математическое моделирование в геологии и разведке полезных ископаемых. - М.: Недра, 1979.- 168 с.

32. Кнуренко В.А. Зависимость глубины появления внезапных выбросов от изменчивости газоносности. - Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело: Науч.-техн.реф.сб./ ЦНИЭИуголь, 1981, № 12, с.11-12.

33. Кнуренко В.А. Исследование факторов, определяющих природную газоносность пластов Кузбасса. - Уголь Украины, 1982, № 5, с.38.

34. Кнуренко JI.M. Изучение современных вертикальных движений земной коры Кузбасса и некоторых закономерностей их проявления в целях прогноза выбросоопасности: Автореф. Дис. канд.техн. наук.-Кемерово, 1975. - 19 с.

35. Кнуренко JIM., Кнуренко В.А. О взаимосвязи изменчивости газоносности угольных пластов Кузбасса с их выбросоопасностью. -Уголь Украины, 1982, № 10, с.26-27.

36. Кнуренко В.А. Изучение закономерности распределения газоносности угольных пластов Кузбасса в целях прогноза их выбросоопасности на стадии геологоразведочных работ. - Автореф. дис. канд.техн.наук.- Кемерово, 1983. - 22с.

37. Кнуренко В.А., Кнуренко JI.M., Рудаков В.А. Зональность внезапных выбросов угля и газа в шахтах Кузбасса. - В кн.: Управление газовыделением в шахтах: Сб.науч.трудов, Кемерово, 1992, с.71-76.

38. Комаров И.С. Накопление и обработка информации при инженерно-геологических исследованиях. - М.: Недра, 1972. - 296 с.

39. Коньков Г.А. Условия распространения метаноносных зон по площади в пределах открытого Донбасса. - В кн.: Методы определения газоносности пластов и прогноза газообильности шахт. М., 1962, с.67-74с.

40. Кравцов А.И. Влияние геологических условий на газоносность угольных месторождений. - М.: Углетехиздат, 1950. - 175 с.

41. Кравцов А.И. Геологические условия газоносности угольных, рудных и нерудных месторождений полезных ископаемых. - М.: Недра, 1969. - 330 с.

42. Кравцов А.И., Вольпова JI.C. Изменение природной метано-носности угольных пластов с глубиной залегания. - Уголь, 1971, № 12, с.51-54.

43. Кравцов А.И. Геологические основы внезапных выбросов угля, газа и пород. - В кн.: Вопросы теории выбросов угля, породы и газа. Киев, 1973, с. 291-295.

44. Куликов А.П., Иванов Б.М. Прогнозирование выбросоопасности угольных пластов по геологическим факторам. - Геол. методы поисков и разведки м-ний тверд, горюч, ископаемых. Обзор / ВНИИ экон. минер, сырья и геол.-развед. работ. ВИЭМС, 1975.- 37 с.

45. Кучерявая В.П. Савченко В.В. Влияние газоносности угольных пластов на их выбросоопасность.- В кн.: Прогноз выбросоопасности угольных пластов и вмещающих пород на стадии геологоразведочных работ: Тез. докл. Всесоюзного научно-технического семинара. Днепропетровск, 1977, с.76.

46. Лидин Г.Д. Прогнозирование возможности внезапных выделений метана в угольных шахтах по геологоразведочным данным. - В кн.: Охрана и оздоровление воздушной среды в шахтах. М.,1978, с. 3-35.

47. Лидин Г.Д. О книге " Геологические условия выбросоопасности угольных пластов Донбасса". - Уголь Украины, 1981, № 4, с.45.

48. Лукинов В.В. О связи верхней границы зоны метановых газов и первого появления выбросов. - В кн.: Выбросы угля, породы и газа. Киев, 1976, с. 73-77.

49. Ляшенко И.В., Ольховиченко А.Е., Спицын Ю.Г. Борьба с опасными газопроявлениями на шахтах Австралии. - Уголь, 1981, № 11,с. 58-60.

50. Методика разведки угольных месторождений Кузнецкого бассейна. - Кемерово, 1978.- 236 с.

51. Методика оценки выбросооиасности угольных пластов с глубиной на разведуемых участках по геологоразведочным данным. - Кемерово. - 10 с.

52. Методика определения экономического эффекта от ведения прогноза выбросооиасности угольных пластов и пород по данным геологоразведочных работ. - Донецк: изд. ИЭП АН УССР. 1980.- 18с.

53. Мохова A.A. О характере нарастания газоносности пластов с глубиной. - Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело: Реф. сб. / ЦНИЭИуголь, 1976, № 2, с. 11-13.

54. Мурашов В.И. Механизм развязывания внезапных выбросов угля и газа в горных выработках. - В кн.: Основы теории внезапных выбросов угля, породы и газа. М., 1978, с. 140-161.

55. Нагорный Ю.П., Нагорный В.Н. О тектонической природе газодинамической зональности в Донецком бассейне. - В кн.: Выбросы угля, породы и газа. Киев, 1973, с. 78-83.

56. Недвига С.Н., Фита B.C. К оценке выбросоопасности угольных пластов по степени их метаморфизма и газоносности. - Уголь Украины, 1978, №5, с. 39-41.

57. Николин В.Н. Представления (гипотеза) о природе и механизме выбросов породы и газа. - В кн.: Основы теории внезапных выбросов угля, породы и газа, М., 1978, с. 122-139.

58. Ольховиченко А.Е. Прогноз выбросоопасности угольных пластов. - М.: Недра, 1982.- 278 с.

59. Осипов С.Н., Волошин Н.Е. География динамических проявлений аномальных напряжений горных работ при подземной разработке. - В кн.: Современные проблемы механики горных работ. Ленинград, 1972, с.152-163.

60. Петросян А.Э., Клебанов Ф.С. Об энергии метана в угольных пластах. - Уголь, 1976, № 5, с.35-37.

61. Петросян А.Э., Иванов Б.М. Причины возникновения внезапных выбросов угля и газа. - В кн.: Основы теории внезапных выбросов угля, породы и газа. - 1978, с.3-61.

62. Петросян А.Э. Газодинамические явления в шахтах. - В кн.: Итоги науки и техники ВИНИТИ. Сер.разраб.месторождений твердых полезных ископаемых. М., 1978, с. 130-178.

63. Петухов И.М., Линьков A.M. Механизм развязывания и протекания выбросов угля (породы) и газа. В кн.: Основы теории внезапных выбросов угля, породы и газа. М., 1978, с.62-91.

64. Разработать "Руководство по прогнозу выбросоопасности угольных пластов по геологоразведочным данным для основных бас-

сейнов страны": Отчет/ВостНИИ; Руководитель работы В.А. Рудаков; № Г.Р. 01850046881; - Кемерово, 1985.

65. Разработать и внедрить методику по прогнозу выбросоопасно-сти угольных пластов при геологоразведочных работах в основных угольных бассейнах страны: Отчет/ВостНИИ; Руководитель работы В.А. Рудаков; № Г.Р. 01860057941; - Кемерово, 1986. - 90 с.

66. Розин Б.Б. Теория распознавания образов в экономических исследованиях. - М.: Статистика, 1973. - 224 с.

67. Савинский И.Д. Таблицы вероятностей подсечения эллиптических объектов прямоугольной сетью наблюдений. - М., 1964. - 100 с.

68. Систематизированные данные по внезапным выбросам угля и газа на шахтах восточных и северных месторождений страны/ Е.С. Розанцев, И.Г. Медведев, Л.П. Петров, И.Н. Попов. - Кемерово, 1973. -- 428 с.

69. Структурные модели горного массива в механизме геомеханических процессов/ Вылегжанин В.Н., Егоров П.В., Мурашев В.И. - Новосибирск: Наука. Сиб.отд-ние, 1990. - 295 с.

70. Таран Н.П., Рябченко A.C., Аверьянов В.Г. Сорбционные свойства угля в зонах дизъюнктивных нарушений пластов в условиях Кузбасса. - В кн.: Борьба с газом, внезапными выбросами и пожарами в угольных шахтах: Труды/ВостНИИ по безопасн.работ в горн.пром-сти. Кемерово, 1972, том 17, с.28-39.

71. Таран Н.П., Ефремов К.А., Дьячков А.И. Исследование изменения газоносности угольных пластов Кузбасса вкрест и по простиранию складчатых структур. - В кн.: Борьба с газом, внезапными выбросами и пожарами в угольных шахтах: Труды/ВостНИИ по безопасн.работ в горн.пром-сти. Кемерово, 1975, т.24, с.64-70.

72. Таран Н.П., Ефремов К.А., Дъячков А.И. Влияние разрывной тектоники на газоносность угольных пластов Кузбасса. - Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело: Научн. - техн.реф.сб./ ЦНИЭИуголь, 1976, № 4, с. 16-18.

73. Тендер О.В. Исследования газоносности угленосных толщ в складчатых структурах Кузбасса. - Уголь, 1977, № 7, с.73-75.

74. Ткач В.Я. Методы прогноза выбросоопасности шахтных пластов. - Киев: Техника, 1980. - 190 с.

75. Тимеркаев B.C. Методы решения задач распознавания образов комбинированного типа: Автореф. Дис... канд.техн.наук. - Ташкент, 1975.- 16 с.

76. Установить критические глубины появления внезапных выбросов угля и газа при разработке угольных пластов: Отчет/ВостНИИ;

Руководитель работы В.А.Рудаков; № Г.Р. 01870041271; Инв. № 02877. 0088495; - Кемерово, 1987. - 133 с.

77. Установить критические глубины появления внезапных выбросов угля и газа на полях шахт Бунгуро-Чумышского, Байдаевского районов Кузбасса: Отчет/ВостНИИ; Руководитель работы В.А.Рудаков; № Г.Р. 01880041580; Инв. № . - Кемерово, 1988. - 97 с.

78. Установить критические глубины появления внезапных выбросов угля и газа при разработке угольных пластов на полях шахт Осинниковского, Кондомского и Томусинского районов Кузбасса: Отчет/ВостНИИ; Руководитель работы В.А.Рудаков; № Г.Р. 01890032399; -Кемерово, 1989.- 119 с.

79. Установить критические глубины появления внезапных выбросов угля и газа на полях шахт ПО "Северокузбассуголь" Кемеровского района: Отчет/ВостНИИ; Руководитель работы В.А.Рудаков; № Г.Р. 01900033062; - Кемерово, 1990. - 134 с.

80. Фейт Г.Н. Геомеханические основы прогноза и снижения выбросоопасности угольных пластов на больших глубинах. - Диссертация... д.т.н. в форме научного доклада. - Москва, 1994. - 54 с.

81. Физико-химия газодинамических явлений в шахтах/ В.В. Хо-дот, М.Ф. Яновская, О.С. Премыслер и др. - М.: Наука, 1972. - 140 с.

82. Хашин В.Н., Лудзиш В.С. Некоторые особенности проявления внезапных выбросов на шахтах Прокопьевского месторождения Кузбасса. - Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, 1974, №2, С. 100-107.

83. Ходот В.В. Внезапные выбросы угля и газа. - М.: Госгортехиз-дат, 1961.-364 с.

84. Чернов О.И. Прогноз опасных по внезапным выбросам участков пластов в угольных пластах. - В кн.: Вопросы безопасности в угольных шахтах. М., 1959, т.1, с.88-106.

85. Чернов О.И., Пузырев В.Н. О различной выбросоопасности по высоте этажа. - В кн.: Научные сообщения: Труды/ВостНИИ, Кемерово, 1963, № 3, с.65-70.

86. Чернов О.И., Розанцев Е.С. Подготовка шахтных полей с газо-выбросоопасными пластами. - М.: Недра, 1975. - 287 с.

87. Чернов О.И. Вопросы рудничной аэрогазодинамики и управления вентиляцией и газодинамическими явлениями в шахтах. - В кн.: Управление вентиляцией и газодинамическими явлениями в шахтах. Новосибирск, 1977, с.3-15.

88. Чернов О.И., Пузырев В.Н. Прогноз внезапных выбросов угля и газа.-М.: 1979.-296 с.

89. Шатилов В.А. Зональность внезапных выбросов угля и газа в шахтах Донбасса. - М.: Госгортехиздат, 1962. - 120 с.

90. Шершуков В.В. О роли геологических факторов в изменении газоносности угленосных формаций. - Изв.высш.учебн.заведений. Геология и разведка, 1979, № 12, с.151-153.

91. Шупов Л.П. Прикладные математические методы в обогащении полезных ископаемых. - М.: Недра, 1972. - 168 с.

92. Kovacs Ferens. A garkitoresveszely es vedekezesi modzerek eredmenyessegenetk kapesolata a termeszeti paramterekkel.- Neheriparimusz egyet kozl. Sozozat, 1979,26, № 3,145-159.

93. Singh R., Pant K. Gas conttent of coal.- Mining and met. Div., 1971, 51, № 11, p. 129-133.

94. Swidzinski A. Wyrzuty wegla i gazu w kopalniach radriekich -metody pragnozowania.- Wiad gorn., 1981, 32, № 2-3, 41-51.

95. Prediction of rock and gas outburst occurence / Cyrul T // Eng. geol.- 1993, -33, № 3, p. 241-250.

96. Haroraves A.Z. Jnstantanecus outburat of coal and gas revier // Proc. Australas. Jnst. Min. MetalL- 1983.- № 285. p. 1-37.

97. Singh J.G. Mechanism of outburats of coal and gas // Mining Science and Technology.- 1984.- Vol. 1.- № 4, p. 269-273.