Газоносность угольных пластов, газообильность горных выработок и внезапные выбросы угля, пород и газа

 

Общие положения. Служба шахтной геологии должна про­изводить сбор и систематизацию материалов по газоносности угольных пластов и газообильности горных выработок, выясняя общие закономерности распределения природных газов в угле­носных отложениях.

Природной газоносностью угольного пласта принято называть объем газа, содержащийся в единице массы угля в естественных условиях, м3/т.

Остаточная газоносность — объем газа, содержа­щийся в единице массы угля, поднятого на поверхность без при­менения мероприятий по сохранению его природной газоносно­сти, м3/т.

Газоемкость угля — способность угля поглощать газ в определенных термодинамических условиях, см3/г, или м3/т.

Газосодержание пород — объем газа, содержащийся в единице массы или объема породы, м3/т, или м3/м3.

Формы нахождения газов в угольных пластах и вмещающих породах:

а) в свободном состоянии в трещинах и порах угля и пород. В этом случае количество газа зависит от пористости, трещиноватости и давления, под которым газ находится. Сво­бодный газ в углях примерно до глубины 800—1000 м занимает подчиненное положение по сравнению с сорбированным; во вмещающих породах, наоборот, преобладает газ свободный. На современных глубинах разработки основная масса газа, содер­жащегося в угле, находится в сорбированном состоянии;

б) в состоянии твердого молекулярного рас­твора. Это состояние, когда газы равномерно поглощены всем объемом твердого тела, называется адсорбцией;

в) на поверхности твердого вещества в скон­денсированном состоянии. Состояние, когда газы удер­живаются только на поверхности твердого тела, называется физической адсорбцией;

г) в состоянии химической взаимосвязи с мо­лекулами твердого тела, называемым химической ад­сорбцией или хемосорбцией в угле в виде непрочных химических соеди­нений, которые могут существовать лишь при больших давле­ниях.

Все виды сорбции существуют одновременно, и только спе­циальными лабораторными экспериментами можно определить долю соответствующего вида сорбции в общем содержании ко­личества сорбированного газа.

Наиболее существенную роль в угольных пластах играют адсорбированный и свободный газы. По росту сорбционной способности углей газы образуют следующий ряд (в возрастаю­щем порядке): гелий, водород, аргон, азот, кислород, метан, углекислый газ, тяжелые углеводороды. Количество газов, сор­бируемых углем, возрастает с повышением давления и пониже­нием температуры.

Распределение природных газов в угленосной толще. При­родные газы в отложениях угольных месторождений распреде­лены весьма неравномерно. Миграция газов при метаморфизме угля и пород, а также газов радиоактивного распада к земной поверхности и проникновение газов атмосферного происхожде­ния и биохимических процессов в обратном направлении со­здают в верхней части угленосной толщи газовую зональность, отражающую преобладание того или иного компонента газа на определенных глубинах. Газовая зональность угленосных от­ложений, позволяет оценивать природ­ную газоносность угольных пластов и ожидаемую газообиль­ность горных выработок.

Мощность газовых зон на угольных месторождениях колеб­лется от нуля до сотен метров, что объясняется спецификой геологических условий этих месторождений.

Обычно четыре верхние газовые зоны объединяются в зону газового выветривания и практически задача по выявлению газовой зональности на участках, месторождениях, в бассей­нах заключается в определении глубины полной деметанизации угольных пластов, установлении мощности зоны газового вы­ветривания, т. е. глубины залегания верхней границы зоны ме­тановых газов.

На всех видах геологической документации горных вырабо­ток (стволы, квершлаги, штреки, лавы) следует фиксировать глубину первого появления метана. В зоне газового выветри­вания горные выработки по газовому режиму обычно относятся к первой категории. Глубже, в метановой зоне, начиная от ее поверхности, происходит закономерное нарастание природной газоносности угольных пластов и газообильности горных выра­боток. Поэтому определение глубины залегания верхней гра­ницы зоны метановых газов, или поверхности метановой зоны, где содержание метана в угольных пластах составляет 70—80%, является обязательным для дальнейшего прогноза газообиль­ности горных выработок.

Газообильность шахты, участка — это объем газа, выделенный в горные выработки в единицу времени (абсолютная — м3/мин или м3/сутки) и отнесенный к тонне среднесуточной добычи угля (относительная — м3/т с. д. угля). Газообильность горных выработок определяется службой ВТБ (вентиляции и техники безопасности) шахты и ВГСЧ (военизированная горно­спасательная часть) опытным путем на основании результатов анализа проб воздуха, взятых на исходящих струях шахт от­дельных пластов и участков согласно «Инструкции»

Газовые шахты в зависимости от газообильности разделя­ются на четыре категории по метану.

Расчет относительной метапообильности горных выработок производится согласно инструкции. Шахты, в которых метан никогда не обнаруживался, называются негазовыми, или нека-тегорийными.

Влияние геологических факторов на современное распреде­ление природных газов в угленосной толще. Современная газо­носность угленосных отложений определяется газоемкостью углей и пород и многообразием геологических факторов. Газо­емкость углей обусловливается их физико-химическими свой­ствами, которые в свою очередь являются производными сте­пени метаморфизма и вещественного состава углей. При мета­морфизме угля образуются колоссальные количества метана, причем тем больше, чем выше степень метаморфизма, что вы­текает из самого механизма превращения угольного вещества. Исключительное положение занимают угли самой высокой сте­пени метаморфизма — антрациты, в которых за счет молекуляр­ной перестройки структуры угольного вещества происходит уменьшение внутренней поверхности пористости углей и, следо­вательно, уменьшение их сорбционной газоемкости. Из петро­графических составных частей угля фюзенизированные компо­ненты характеризуются повышенной скоростью сорбции и газоемкости.

Основными факторами, определяющими распределение га­зов в угленосной толще, являются история геологического раз­вития бассейна, тектоническое строение и гидрогеологические условия месторождения, угленасыщенность, литологический со­став вмещающих пород, характер покровных отложений, много­летняя мерзлота.

История геологического развития как фактор, определяющий современное распределение газов в отложениях угольных месторождений, имеет общий характер. В процессе формирования бассейна в разное время складываются условия как для генерации газов в угленосной толще, так и для ее по­следующей дегазации.

Тектоническое строение месторождений имеет важ­ное значение в перераспределении природных газов в угленос­ной толще. Газоносность отложения угольных месторождений в значительной степени зависит от их структурной формы. Как правило, в осевых частях синклиналей содержание метана ниже, чем в замках антиклиналей в пределах одних и тех же глубин. В антиклинальных складках газоносность пластов, не обнажаю­щихся на поверхности, значительно выше, чем газоносность пластов, которые имеют выход па поверхность. При пологом залегании пластов в крыльях синклинальных структур мигра­ция метана происходит медленнее, чем при крутом, поэтому в первом случае поверхность метановой зоны располагается обычно ближе к дневной поверхности.

Большое значение в распределении природных газов имеют разрывные нарушения. По степени газопроницаемости разрыв­ные нарушения подразделяются на плохо проницаемые (закры­тые) и хорошо проницаемые (открытые). Последние являются дегазирующими каналами, если они выходят на поверхность, или газоподводящими каналами, когда они перекрыты газопро­ницаемыми породами. Наличие в угленосной толще хорошо про­ницаемых нарушений, изолированных от дневной поверхности, обусловливает накопление свободного газа; вскрытие таких раз­рывов горными выработками будет сопровождаться интенсив­ными суфлярными проявлениями. Следует учитывать, что характер того или иного нарушения и его значение в изменении газоносности угленосной толщи не остаются постоянными на площади. Перемещение природных газов в угленосной толще осуществляется в значительной мере с помощью подземных вод. Поэтому газовой зональности соответствует гидрохимическая зональность, указывающая на существование взаимосвязи в зоне активного водогазообмена между подзем­ными водами и природными газами. Обводненные угольные пласты обычно имеют пониженную газоносность.

Угленасыщенность осадочной толщи приобретает значение при сравнении отдельных свит, так как газонасыщен­ность пород находится в прямой зависимости от мощности, ко­личества, расположения и газонасыщенности угольных пластов. Литологический состав пород и их физиче­ские свойства определяют газопроницаемость и газона­сыщенность вмещающих угли отложений. Литологический со­став пород кровли и почвы пласта в какой-то степени опреде­ляет его газоносность. Так, преобладание в толще пород глинистых разностей способствует повышенному содержанию газов в угленосных пластах. Литологический состав пород в совокупности с тектонической нарушенностью определяют характер свободных выделений газов в виде суфляров и внезап­ных выбросов породы и газа.

Покровные отложения затрудняют дегазацию перекрываемых угленосных отложений. В связи с этим месторож­дения закрытого типа при прочих равных условиях обладают большей газоносностью, чем месторождения открытого типа. Газонепроницаемые осадки покровных отложений могут спо­собствовать локальному скоплению природных газов непосред­ственно с угольными пластами.

Многолетняя мерзлота, как и покровные отложения, затрудняет дегазацию угленосной толщи, и под ней нередко образуются скопления газов.

Виды газопроявлений в шахтах. Разработка угольных ме­сторождений приводит к нарушению газового баланса угленос­ной толщи на эксплуатируемом участке и влечет за собой вы­деление природных газов в горные выработки.

 

Газовыделения в шахтах могут быть следующими; 1) сво­бодными, с равномерным выделением газа из обнаженной по­верхности угольных пластов и вмещающих пород; 2) газопро­явлениями в виде суфляров; 3) внезапными выбросами угля и газа; 4) внезапными выбросами породы и газа.

Свободные, равномерные выделения газа про­исходят постоянно из пор и трещин вскрытых угольных пластов и вмещающих пород. Обычные выделения газов определяют баланс шахт, категорию их по газообильности. Источ­никами данных газовыделений являются непосредственно раз­рабатываемый угольный пласт, породы кровли и почвы.

Суфлярное газовыделение — локальное истечение природного газа из трещин и пустот угленосной толщи через видимые невооруженным глазом трещины и отверстия, сопро­вождающееся шипением и другими звуковыми эффектами, а иногда выделением воды («мокрый суфляр»). Продолжитель­ность суфлярных выделений может колебаться от нескольких часов до десятков лет; дебит их может достигать тысяч кубо­метров. По происхождению выделяют суфляры I рода, газ ко­торых выделяется по трещинам, образовавшимся вследствие природных геологических процессов, независимо от ведения горных работ, и II рода — эксплуатационного происхождения. Как правило, суфляры рода возникают непосредственно в забоях выработок, вскрывающих тектонические нарушения, которые могут прослеживаться на большие расстояния и дре­нировать ряд угольных пластов и природных коллекторов газа. ^Масштабы и длительность этих суфляров могут колебаться в больших пределах в зависимости от проницаемости пород. В зонах крупных нарушений, где обычно много сообщающихся между собой трещин, возможны интенсивные и продолжитель­ные суфлярные газовыделения. Основным газовым компонентом суфляров I рода является метан, но иногда в выделяющемся газе обнаруживались примеси этана, пропана, этилена, водо­рода, сероводорода, в больших количествах углекислого газа и азота.

При суфлярах II рода метан поступает из смежных пластов по природным или вновь образующимся трещинам, открываю­щимся в результате разгрузки массива или сдвижения пород в процессе проведения выработок. Такие суфляры возникают обычно на расстоянии нескольких метров от забоя. К суфлярам эксплуатационного характера относятся также прорывы газа через горные породы под действием давления самого газа. Чаще прорывы газа наблюдаются из почвы очистной выработки. При достаточно высоком давлении газа, небольшой мощности и ма­лой газопроницаемости пород почвы в рабочем пространстве лавы почва вспучивается, и через образующиеся трещины про­рывается газ. Газ суфляров II рода — в основном метан. Наи­более мощные и длительно действующие суфляры обычно при­урочены к угольным пластам и песчаникам (до 60%), мало­мощные и кратковременные — к песчанистым сланцам (до 10%).

Внезапные выбросы угля и газа — динамические явления, которые зависят от четырех факторов: горного дав­ления, упругой энергии газа, массы угля (при крутом падении пластов) и структуры угольных пластов. В результате выброса в угольном массиве образуются полости различных размеров (в зависимости от количества выброшенного угля). Внезапные выбросы обычно сопровождаются отбросом угля на расстояние до 40—500 м и более от места выброса и значительным выде­лением газа в течение короткого промежутка времени.

Предупредительными признаками выбросов угля и газа, со­гласно «Правилам безопасности» (1967 г.), являются: выжи­мание угля (породы) из забоя, усиленное давление на крепь, удары и треск различной силы и частоты в массиве, отскакива­ние кусочков угля (породы) и шелушение забоя, появление пы­левого облака, резкое увеличение газовыделения.

Внезапные выбросы угля и газа в России имеют место в До­нецком, Кузнецком, Карагандинском, Печорском бассейнах, на отдельных шахтах Урала, Дальнего Востока. С увеличением глубины разработки частота и сила внезапных выбросов воз­растают.

Наиболее широкое распространение в настоящее время на шахтах получили следующие способы предупреждения внезап­ных выбросов угля и газа при вскрытии пластов: сотрясатель­ное взрывание, местная дегазация угольного массива, первооче­редная отработка защитного пласта в месте вскрытия, предва­рительное увлажнение массива, возведение металлического каркаса и другие.

Выбросы породы и газа представляют собой переме­щение пород под действием горного давления, сопровождаю­щееся разрушением газонасыщенной породы до состояния че­шуеобразных пластин и песка, выделением газа и образованием полости в породном массиве.

Первые внезапные выбросы породы и газа были зафикси­рованы в Донбассе в 1955—1956 гг. на глубине свыше 700 м. По современным представлениям, выбросы породы и газа свя­заны с определенными выбросоопасными зонами в слоях песча­ников угленосной толщи. Выбросоопасность песчаников обус­ловлена их определенной литолого-фациальной характеристикой. Физико-механическими свой­ствами, повышенной газоносно­стью и газовым давлением, на­пряженным состоянием пород­ного массива.

Способы изучения газонос­ности угольных пластов в про­цессе геологоразведочных работ проводятся в соответствии с «Инструкцией». Согласно Инструкции, для определения величины природной газоопас­ности необходимо: изучение каче­ственного состава газа с помощью специальных вакуумных стака­нов; определение природной га­зоносности угольных пластов с помощью герметических керногазонаборников; непрерывный га­зовый каротаж (комплексный ме­тод МГРИ) для установления газоносности углей и газонасы­щенности вмещающих пород; установление природной газонос­ности угольных пластов по дан­ным газовых съемок в горных выработках; расчетные методы определения потенциальной газо­носности углей по величине заме­ренного давления газа, темпера­туры, влажности и расчет природной газонасыщенности угольных пластов по данным газообильностн.

 

Рис. 72. «Вакуумный стакан» — герметический сосуд для отбора проб угля или породы на опреде­ление компонентного состава при­родного газа.

1 — стандартная стеклянная или ме­таллическая банка емкостью 250— 300 мл с коническим горлышком (внутренний диаметр 30—33 мм); 2 — герметизирующая пробка, разжимае­мая в горлышке банки; 3 —винт (а - нижний диск, б —головка винта, при­паянная к нижнему диску, в —верх­ний диск, г— отрезок металлической трубки, б —барашек); 4 — патрубок; 5 — вакуумная трубка; 6 — винтовой замок; 7 — проба угля или породы

 

 

Для изучения качественного состава газа с помощью ва­куумного стакана (Рис 72) из свежеочищенного рабочего забоя быстро отбирают кусочки угля в стакан, проба сопровожда­ется этикеткой и направляется в лабораторию для дегазации и анализа извлеченного газа.

Для изучения качественного состава газа в комплексе с ва­куумными стаканами может быть использован шпуровый спо­соб опробования газа, который заключается в отборе пробы газа в забоях горных выработок посредством бурения шпуров по углю или породе. Пробы газа извлекаются с помощью легко монтируемой установки. По составу газа в отобран­ных пробах устанавливается газовая зональность в разрезе и по площади шахтного поля и, в частности, глубина пер­вого появления метана и по­ложение метановой зоны.

 

 

Для установления газовой зональ­ности пробы следует отбирать примерно через одинаковые интервалы: через каждые 300—600 м по простиранию пласта и через 50—100 м по его падению в зависимости от длины лавы. Таким образом должна выдерживаться сеть опробования 3004-600x50-^ -М0О м. С приближением к тектоническому нарушению сеть опробования на шахтном поле постепенно сгущается, вплоть до 5—10 м. Все точки опробования с результатами анализов наносятся на планы горных работ.

При углублении горных выработок на 50—100 м ниже поверхности метановой зоны массовый отбор проб в вакуумные стаканы на изучение каче­ственного состава газа прекращается, если в составе газа не появляются в значительных количествах другие газы, кроме метана.

Замер газового давления в угольном пласте связан с буре­нием специальных скважин. Целесообразно измерять газовое давление при вскрытии пласта, не затронутого горными рабо­тами, из забоев квершлагов или из подготовительных вырабо­ток одного пласта через междупластие от другого невскрытого пласта угля. Бурить скважины, предназначенные для замера давления газа, непосредственно по угольному пласту не реко­мендуется. В такой скважине даже после тщательной гермети­зации не всегда возможно получить истинное давление газа в пласте, так как уголь нередко разбит трещинами, через кото­рые газ уходит в выработки. Перед вскрытием угольных пла­стов замер давления газа проводят через породную толщу не менее 5 м, оставляемую между пластом и забоем квершлага. Принцип замера газового давления из горных выработок заключается в следующем: в пробуренную скважину вводится металлическая трубка, один конец которой перфори­рован, на другой конец непосредственно перед замером навинчивается манометр (рис 73).

 

 

Рис. 73. Схема замера давления газа в угольном пласте. 1 — манометр; 2 — замерная трубка, перфорированная на конце; 3 — штуцер; 4 — герме­тизирующий диск; 5 —цементный раствор; 6 — то же, слегка утрамбованный

 

Обычно вся скважина, за исключением га­зовой камеры у забоя, герметизируется резиновой надувной ка­мерой или заполняется герметизирующим материалом, в каче­стве которого следует применять цементный раствор из расши­ряющегося цемента.

Чтобы установить закономерность изменения давления газа в угольных пластах по простиранию и падению, замеры давле­ния газа следует проводить на всех эксплуатационных горизон­тах одного и того же пласта, начиная от поверхности метано­вой зоны.

Замер газового давления необходимо проводить через каж­дые 300 — 600 м по простиранию пласта и 100 — 300 м по его падению.

С приближением к геологическим нарушениям сетку заме­ров газового давления следует участить применительно к кон­кретным условиям.

Опробование суфлярных газопроявлений. При небольшой интенсивности суфлярного газопроявления отбор пробы можно совместить с замером его дебита.

В случае выделения «мокрого» суфляра из почвы выра­ботки, для отбора газовой пробы следует углубить и расчистить место выделения газовых пузырьков, подготовить бутыль известной емкости (тщательно ее вымыть, заполнить водой, закрыть резиновой пробкой и опустить горлышком в ведро с водой) и, накрывая воронкой все выделяющиеся пузырьки, подвести от нее шланг под водой в горлышко бутылки; одно­временно включить секундомер. Для отправления на газовый анализ удобнее отбирать пробы в бутылки емкостью 0,5 л, причем в бутылке следует всегда оставлять водный затвор и транспортировать бутылки в опрокинутом положении. В случае суфляра из стен или кровли выработки (при наличии возмож­ности замера его дебита) следует закрепить воронку со шлан­гом непосредственно у суфляра, загерметизировать воронку глиной, алебастром или цементом и отобрать пробу аналогич­ным методом. При выделении воды следует отобрать также пробу воды в бутылку на химанализ. Пробы, сопровождаемые этикетками и ведомостями, отправляются в лабораторию.

Геологическая документация газопроявлений в горных вы­работках. При отборе проб газа геологической докумен­тации подлежат все места опробования угольных пластов с целью изучения их газоносности и различных видов газопро­явлений. Точки опробования наносят на маркшейдерские планы горных выработок в соответствии с принятыми условными обо­значениями по газоносности. Все данные наблюдений по газо­носности записывают в особый журнал, который является ос­новным документом по отбору проб угля и газа в горных выра­ботках. Учитывая специальное направление этих работ, в журнале отбора проб должны содержаться следующие необ­ходимые сведения: 1) номер пробы; 2) цель отбора пробы;

3) точное местоположение взятия проб в горной выработке;

4) положение пробы в разрезе угольного пласта (если пробы берутся по отдельным пачкам); 5) методика отбора проб; 6) вид и результаты анализа; 7) макроскопическое описание опро­бованной части угольного пласта с выделением петрографиче­ских типов, минеральных включений и породных прослоев; 8) мощность опробованной части; 9) краткая характеристика по­род кровли и почвы пласта.

Результаты химических анализов газа, поступающие из ла­боратории на шахту, заносят в особую ведомость, в которой записывают все данные, включая наименование лаборатории, номер и местоположение взятой пробы в шахте.

Если имеются данные по природной газоносности угольных пластов, которые опробовались в процессе разведочных работ, то они также отмечаются на геологическом плане.

При замерах газового давления результаты за­меров газового давления в угольных пластах вносятся в жур­нал замеров давления газа по показанной форме (в табл. 9), а места наблюдений отмечаются на плане горных работ.

При суфлярных выделениях газа геологической документации подлежат суфляры как I, так и II рода.

 

Таблица 9

Журнал замеров давления газа

Дата	Угольный пласт	Наименова­ние выработки	Глубина замера, м	Давление в скважине (шпуре), атм (10= Па)	Разрез замерной скважины

 

 

Отбор проб, замер дебита суфляра сопровождаются детальной геоло­гической документацией места его появления, заключающейся в геологической зарисовке, привязке (отмечается условным знаком), описании геологического строения и горно-геологиче­ских условий данного участка.

При геологической зарисовке суфляров должны быть от­мечены все наиболее характерные и устойчивые особенности документируемого объекта, а именно: 1) строение пласта, если- суфлярные выделения газа приурочены к пласту сложного строения (зарисовка производится по отдельным пачкам, вклю­чая и породные прослои; особое место в зарисовке отводится пачкам, характеризующимся максимальными выделениями га­за); 2) мощность пласта; 3) литологичеекий состав; суфлярные выделения газа в горных выработках в основном происходят из пород и, главным образом, из песчаников, поэтому при зари­совке суфляра, выделяющегося из пород, следует отметить осо­бенности строения и сложения пород; 4) контакты угольных пластов и вмещающих пород — при зарисовке необходимо обращать внимание на характер контакта: особенности пере­хода одних пород в другие, т. е. смену пород по литологическому составу, текстуре и гранулометрическому составу зерен обоих соприкасающихся слоев; 5) скопление газов и бурное выделение их в виде суфляров, во многом определяемые струк­турной и тектонической нарушениостью участков. При геологи­ческой документации суфляров из пород, не имеющих видимой связи с тектоническими нарушениями, следует обращать вни­мание на резкое изменение элементов залегания пород и угольных пластов, нарушение параллельности кровли и почвы (на­личие волнистости и выступов), развитие трещиноватости в по­родах — признаков близости тектонических нарушений. Уча­стки, осложненные пликативными нарушениями, тщательно зарисовываются, замеряются элементы залегания пород и угольных пластов, слагающих складки; 6) эндогенные и экзо­генные трещины, ориентировка и количество их.

По результатам проведения геологической документации суфляров делается вывод от отнесении их к природному (I) или эксплуатационному (II) типам. При документации эксплуата­ционных суфляров следует обращать внимание на следующее: 1) порядок раскрытия и образования трещин (вначале проис­ходит раскрытие природных трещин, а уже затем образование новых); 2) место образования трещин (трещины образуются вблизи подготовительных и очистных забоев); 3) общее на­правление главных трещин (чаще всего параллельно груди за­боя; при изменении направления плоскости забоя изменяется и направление трещин, причем они искривляются, огибая высту­пы забоя и следуя направлению его стенок; в узких выработ­ках, печах, штреках и др. трещины в кровле искривляются в сторону движения забоя). Трещины, образующиеся от веде­ния горных работ, имеют всегда матовые и ровные поверх­ности, без всяких следов притирания, и кроме того, поверхности трещин, проходящие по углю, часто бывают покрыты угольной пылью.

При документации суфляров необходимо уметь правильно различать природу трещиноватости, потому что каждому типу трещин свойственны свои закономерности расположения и про­явления, в значительной степени определяющие продолжитель­ность и интенсивность суфлярных газовыделений.

 

Довольно часто суфлярные выделения сопровождаются вы­делениями воды («мокрый суфляр»), В этом случае произво­дится замер дебита притока воды, отбор пробы воды — для установления химического состава, а также количества и со­става растворенного в ней газа.

Результаты документации и опробования суфлярных газо­выделений рекомендуется заносить в специальный журнал «Ре­гистрация суфлярных выделений». Подобный журнал должен содержать следующие сведения: 1) номер суфляра (суфляр № 1-С, 2-С и т. д.); 2) наименование выработки, пласта; 3) глубину проявления суфляра от дневной поверхности, м и абс. отм. (±м); 4) дату возникновения суфляра; 5) продолжитель­ность действия суфлярного выделения газа (сутки, месяцы, годы); 6) интенсивность суфлярного выделения газа, м3/мин; 7) номер пробы газа, причем номера также должны совпадать с порядковым номером суфляра и номером пробы газа (пробы № 1-СВ, № 2-СВ и т. д.); 9) результаты анализа газа, %; 10) результаты анализа химического состава воды, выражен­ные формулой Курлова.

Сводной графической основой, на которой условным зна­ком отмечаются места суфлярных выделений газа по шахте, является план горных работ.

При внезапных выбросах угля (пород) и газа на шахтах, разрабатывающих пласты, опасные по выбросам, в обязательном порядке ведется «Книга учета внезапных вы­бросов угля и газа» с подробным описанием каждого выброса и указанием предшествовавших выбросу признаков.

Задачей шахтной геологической службы является непосред­ственное участие и контроль за правильной геологической до­кументацией выбросов угля (пород) и газа, выбросоопасности пластов, различных газодинамических явлений, смежных с вне­запными выбросами (высыпание или отжим угля с выделением газа, микровыбросы угля при бурении скважин, зажатие или выбросы буровых штанг и др.).

Многочисленные наблюдения указывают на существование определенных признаков выбросоопасности пластов и преду­предительных признаков внезапных выбросов. Признаками опасности пласта или участка пласта являются: 1) резкое уменьшение прочности угля; 2) появление пачек непрочного угля или увеличение их мощностей; 3) потеря углем блеска (смена блестящего угля матовым); 4) появление тектониче­ских нарушений; 5) увеличение сухости и пылеватостн угля. Однако внезапные выбросы происходят и на участках, где эти признаки не проявляются. При документации внезапных вы­бросов следует фиксировать все признаки, определяющие выбросоопасность пластов и места происшедших внезапных вы­бросов угля и газа. Геологическая документация должна со­стоять из: а) осмотра выработки и подготовки ее документации; б) выполнения зарисовки и описания геологического строения участка выброса.

При характеристике выброса необходимо:

1. Присвоить выбросу номер в порядке календарного прояв­ления его на шахте.

2. Отметить дату выброса.

3. Отобрать пробу на газовый анализ, определить состав газа и указать время пробы газа, прошедшее после выброса.

4. Определить количество выброшенного угля.

5. Отметить наименование выработки, в которой произошел выброс.

6. Отметить глубину происшедшего выброса от дневной по­верхности (в м) ив абс. отм. (±м).

7. Выявить и задокументировать тектонические нарушения. Особое внимание должно обращаться на места их затухания и на предельные пологие разрывы, которые обладают повышен­ной выбросоопасностью. Обратить внимание на антиклиналь­ные и синклинальные перегибы пластов,

8. Установить и оконтурить изменения мощности пластов — пережимы, раздувы, трещиноватые зоны и др., которые явля­ются очагами внезапных выбросов. При оценке выбросоопасно­сти угольных пластов дать их послойное описание: а) крепкие ненарушенные угли, когда уголь с трудом ломают рукой; б) слабые нарушенные угли, когда уголь без особых усилий раздавливается на мелкие кусочки; в) рыхлые зернистоземлистые и перемятые угли, легко растирающиеся в порошок. При этом следует отмечать блеск угля.

 

 

Выделенные пачки препарированных углей (перемятых, пе­ретертых и трещиноватых) и перемятые породные прослои не­обходимо проследить по падению и простиранию пластов, чтобы выяснить их площадную устойчивость. Степень препара­ции (отношение мощности препарирования — перемятых, пере­тертых и трещиноватых пачек пласта — к общей его мощности) требуется определять для каждого угольного пласта.

9. Исследовать почву и кровлю угольного пласта. При этом следует обращать внимание па прочность песчаников, алевро­литов и других литологнческих разностей пород, которые могут зависать на больших площадях выработанного пространства. Следует помнить, что чем больше мощность и устойчивость вмещающих пород, тем выше опасность выброса угля. Прочный устойчивый песчаник мощностью более 5 м в кровле угольного пласта создает потенциальную опасность горных ударов, кото­рые в газоносных пластах могут вызвать внезапные выбросы угля и газа.

10. Отобрать пробы на определение скорости газоотдачи и сорбции.

11. По возможности зарисовать форму полости выброса; определить массу выброшенного угля и породы и дальность действия выброса.

12. Сделать сравнение раздробленности выброшенного угля с углем, оставшимся «нетронутым» в массиве в стенках очага.

Для систематизации данных по выбросоопасности пластов на шахте рекомендуется завести журнал «Регистрации основ­ных геологических показателей выбросоопасности пластов», ко­торый должен содержать следующие графы: 1) наименование выбросоопасного пласта и наименование выработки; 2) глу­бина залегания участка выбросоопасного пласта; горизонт (±м), глубина от поверхности земли (м); 3) угол падения (в градусах); 4) средняя мощность пласта (м); 5) количество и мощность перемятых, перетертых и трещиноватых пачек угля; 6) коэффициент крепости угля (%); 7) технический ана­лиз угля (%).

Сводной документацией внезапных выбросов являются планы горных работ. Места, где производились определения относительной газообильности (метанообильности), на планах горных работ отмечаются не в точках, где фактически произво­дился замер (т. е. не в исходящих струях участков и т. п.), а в тех местах, где в период определения имела место наиболь­шая концентрация очистных работ.

Обработка материалов и графическая документация газопро­явлений, наблюдаемых в горных выработках. Первичной геоло­гической документацией являются: 1) полевые книжки записей и зарисовок с результатами исследований в горных выработках (стволах, квершлагах, штреках и других выработках) природ­ных явлений, связанных с проявлениями; 2) журналы чистовых зарисовок первичной геологической документации газопроявле­ний в шахте; опробования угольных пластов на качественное содержание газа в углях и газоносность; замеров газового дав­ления; регистрации суфлярных выделений газа; регистрации ос­новных геологических показателей выбросоопасности пластов: результатов ежегодных определений относительной метанообилыюсти горных выработок по категорийным замерам газа

на шахте.

В полевых книжках производят зарисовки и записи личных наблюдений о газопроявлениях в шахтах; сведения, получае­мые от технического персонала шахты о замеченных повышен­ных и усиленных газовыделениях в горные выработки, о резких изменениях условий залегания пластов, способствующих увели­чению газовыделений в выработки, и др. В них делаются по­метки о необходимости срочного исследования и консультации по отдельным вопросам, связанным с газопроявлениями, наме­чаются участки внеочередного газового опробования на каком-либо горизонте и др,

В журнал чистовых зарисовок переносят все зарисовки из полевых книжек, вычерченные начисто в м-бе 1:20—1:100 в туши в соответствии с условными обозначениями. Зарисовки, произведенные сплошь по выработке, вычерчиваются на специ­альных листах в м-бе 1:100—1:500 и сопровождаются геоло­гическим описанием. На планах горных работ с нанесением фактических данных по газоносности условными знаками отме­чаются первые проявления метана в рудничной атмосфере горных выработок, суфлярные выделения газа, внезапные выбросы угля, газа и пород, результаты изучения природной газоносности угольных пластов и боковых пород, данные отно­сительной метанообильности горных выработок и др.

При обобщении геологических материалов по газопроявле­ниям анализируются следующие вопросы; 1) глубины первого появления метана в рудничной атмосфере; 2) нижняя граница газового выветривания, т. е.. верхняя граница зоны метановых газов; 3) химический состав и распределение газов по прости­ранию и падению пластов; 4) газоносность угольных пластов; 5) интенсивность выделений газа при встрече и пересечении разрывных нарушений горными выработками; 6) изменение га­зообильности шахт с глубиной разработки; 7) приуроченность и продолжительность суфлярных выделений; 8) геологические условия возникновения внезапных выбросов угля и газа.