Подземное защитное ограждение шахт: комплексное руководство по предотвращению и контролю горных вырывов
Горные удары являются серьёзными геологическими опасностями при подземной добыче полезных ископаемых. Эффективная профилактика и контроль требуют комплексной системы управления: выявление опасностей — динамическая оценка рисков — разработка плана — мониторинг и раннее оповещение — и реализация мер контроля. Основная цель — точное выявление причинных факторов, научная оценка уровней рисков, систематическая разработка стратегий снижения рисков и поддержание мониторинга и раннего оповещения в режиме реального времени для минимизации случаев горных ударов и обеспечения безопасности горного производства.
I. Основной процесс реализации мер по предотвращению и контролю. Предотвращение и контроль горных ударов должны осуществляться в рамках последовательной последовательности действий: оценка риска → разработка плана → мониторинг и раннее оповещение. Обязанности и стандарты реализации должны быть четко определены на каждом этапе для обеспечения фактического выполнения и эффективности мер.
(a) Механизм динамической оценки риска. Оценка риска должна быть сосредоточена на сценариях с высоким уровнем риска и сочетать исследования восприимчивости с постоянной динамической оценкой. При появлении типичных предвестников горных ударов, таких как сильная вибрация грунта, мгновенное поднятие почвы или борта выработки, выброс горной массы, а также при глубине разработки более 1000 м, должны быть проведены обязательные исследования восприимчивости. На участках шахты с повышенной склонностью к горным ударам горнотехнический отдел должен проводить динамическую оценку риска и составлять ежемесячные и ежегодные отчеты по результатам оценки. Эти отчеты, рассматриваемые руководителем горнотехнического отдела, будут служить основной основой для принятия мер контроля.
(b) Разработка и утверждение планов контроля. Научное качество и специфичность планов контроля определяют их эффективность. Разработка плана должна включать в себя ключевую информацию: факторы, вызывающие горные удары, результаты оценки динамического риска и потенциально опасные зоны. После составления планы должны пройти экспертную оценку под руководством технического руководителя шахты; только после утверждения и одобрения со стороны главного управляющего шахтой может быть начата их реализация. Этот процесс гарантирует как техническую осуществимость, так и возможность их реализации в производственных условиях.
(c) Строительство системы мониторинга и раннего оповещения. Мониторинг и раннее оповещение действуют как система раннего обнаружения на шахте и должны быть адаптированы к уровню риска. Подземные шахты глубиной более 800 м или уже признанные подверженными горным ударам должны быть оснащены системами онлайн-мониторинга давления горных пород. Шахты, подверженные серьезной опасности горных ударов, должны дополнять базовый мониторинг специализированными системами, такими как микросейсмический мониторинг, внедрять процедуры регулярного наблюдения и оповещения об опасных зонах, а также устанавливать количественные пороговые значения оповещения для обеспечения раннего обнаружения и своевременного оповещения.
II. Ключевые требования к реализации Для обеспечения эффективного контроля должны быть установлены строгие требования к оценке рисков, выполнению плана, поддержке мониторинга и защите персонала, формируя комплексную замкнутую систему профилактики.
(a) Методы оценки риска и критерии рейтинга. Для обеспечения надежных результатов динамическая оценка риска горных ударов должна осуществляться с использованием научно обоснованных методов, таких как критерии механики горных пород, численное моделирование, раннее предупреждение на основе мониторинга или эмпирические подходы. Горнодобывающие предприятия должны объединять результаты динамической оценки с наблюдаемым ущербом от горных ударов для присвоения уровней риска, обеспечивая дифференцированную основу для разработки целевых мер по снижению риска.
(b) Основное содержание планов контроля и приоритеты реализации. Планы контроля должны охватывать все критические элементы: оценку качества горного массива, анализ подверженности горным ударам, поперечное сечение и размеры выработки, оптимизацию структурных параметров панели, взрывное снятие напряжения с целиков, предварительную подготовку забоя, проектирование крепи выработки и аварийное реагирование после горных ударов. Контроль источника является приоритетным: предпочтение отдается методам и процессам добычи, снижающим концентрацию напряжений. Оптимизируйте проектирование шахты, последовательность и направление выемки, а также параметры панели для снижения рисков в источнике.
Для различных сценариев риска требуются дифференцированные меры контроля. В зонах с высокой напряженностью и частой микросейсмичностью следует применять прогрессивные меры разгрузки, такие как взрывные работы столбами. В зонах, подверженных деформационным горным ударам при проходке тоннелей, следует применять предварительную подготовку забоя к взрывным работам для снижения накопления энергии. Для выработок, подверженных сейсмическим горным ударам, следует отдавать приоритет энергопоглощающим системам крепления. Разработать протокол реагирования на чрезвычайные ситуации: немедленно эвакуировать персонал при обнаружении признаков горного удара и определить безопасное время возвращения на основе характеристик затухания микросейсмических сигналов и обновленных оценок риска после принятия мер по снижению воздействия.
(c) Стандарты компоновки системы мониторинга. Микросейсмический мониторинг является ключевым инструментом и должен охватывать все зоны, где возможны горные удары. Размещение датчиков должно образовывать охватывающую пространственную схему, исключающую слепые зоны и обеспечивающую полноту и достоверность данных.
(d) Укрепление безопасности и защиты персонала. Для минимизации воздействия на персонал отдайте приоритет дистанционному и автоматизированному управлению проходческими буровыми установками, анкероустановочными станками, погрузчиками и другим горнодобывающим оборудованием. Сокращение продолжительности и частоты пребывания людей в зонах, подверженных горным ударам, имеет решающее значение для сохранения жизни.
Подводя итог, можно сказать, что борьба с горными ударами в подземных шахтах должна основываться на принципах профилактики, целенаправленных мер, технологичных решений и замкнутого цикла управления. Внедряя надежные процессы исполнения, обеспечивая соблюдение критически важных технических требований и опираясь на научный мониторинг, шахты могут создать комплексную многоуровневую систему защиты, обеспечивающую надежную защиту при высокорискованных подземных работах.
