Способ подготовки и разработки свиты крутых газоносных и выбросоопасных пластов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН О 124261 Г 7/О 1 06 4 Е ГО ЕПЬСТ АВТОРСКОМУ С 21) 22) ский (72) (53) (56) Р 63А И 10 ы 75 рят деужаемые . а защи 29 ДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ 3856796/22-0303.01.8507,07,86. Бюл. 9 25Донецкий научно-исследовательугольный институтА,Г.Лепихов622.272.031,06:622.3,3(088,8)Авторское свидетельство СССР248, кл. Е 21 С 41/04, 1978.торское свидетельство СССР1762, кл. Е 21 Р 5/00, 1984.торское свидетельство СССР108, кл. Е 21 Р 7/00, 1980,торское свидетельство СССР350, кл. Е 21 С 41/04, 1980.(54) (57) 1. СПОСОБ ПОДГОТОВКИ И РАЗРАБОТКИ СВИТЫ КРУТЫХ ГАЗОНОСНЫХ ИВЫБРОСООПАСНЫХ ПЛАСТОВ, включающийвскрытие шахтного поля центральнымии фланговыми стволами и квершлагами,группирование пластов откаточными ивентиляционными штреками, отработкутонких пластов этажами в восходящемпорядке очистными забоями по простиранию, а пластов средней мощности полосами повосстанию без деления наэтажи через гезенки, проводимые изгрупповых этажных штреков тонкихпластов, проветривание через выработки, прилегающие к угольному массивуили выработанному пространств, дегазацию скважинами разрабатываемых пластов, выработанных пространств и отработку защитных пластов, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности и безопасностиразработки за.счет сокращения срокаи объема выполнения работ по подготовке очистного Фронта к моментуввода шахты в эксплуатацию и улучшения газового режима в горных вырабоках, шахтное поле делят на блоки ппадению, которые обслуживают общешахтными стволами, отрабатывают ихнисодящем порядке, при, этом вертикальные стволы проводят до нижнейграницы подготавливаемого блока, азащитные пласты на нижних этажах бков вскрывают с групповых штрековпромежуточными квершлагами и отрабтывают их одновременно в обе стороот каждого квершлага, при этом извыработок защитных пластов бугазационные скважины в разгрзоныо мере их образования н щаемых пластах, причем с откаточных квершлагов нижнего этажа после его отработки бурят нисходящие дегазационные скважины, от которых в обе сто- еаза роны на каждом этаже подготавливаемого блока бурят горизонтальные ответвления на расстоянии от этажных штреков в сторону восстания, равном радиусу эффективного действия дегазацион" ем ной скважины. Ю2, Способ по п,1, о т л и ч а ю - р щ и й с я тем, что откаточные штреки второго и последующих этажей в блоке щ проводят в зоне разгрузки за пределами зоны газопроводящих трещин, а поФеей вентиляционным штрекам смежного поСл падению этажа подают свежую струю воздуха.3. Способ по п,1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что в очистные забои пластов. тонких и средней мощности воздух подают по выработкам, прилегающим к угольному массиву, а исходящую струю отводят по выработкам, прилегающим к выработанному пространству отработанного этажа на тонком пласте+ ЬРс 1и - 1 и отработанной полосына пласте средней мощности, а к очистньм забоямпластов средней мощности свежую струюподводят по этажному штреку смежноготонкого пласта и по нему же отводятисходящую; струю, разделяя воздушныспотоки шлюзовым устройством, устанавливаемым между действующими гезенкамина разрабатываемый пласт, а подсвежают исходящую струю воздухом со смежного но восстанию этажного штрека того же тонкого пласта,ч, Способ по п,З, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что по мере подвигания очистных забоев по восстанию на пластах средней мощности. с нижнего этажного штрека тонкого пласта в блоке подготавливают и вводят в эксплуатацию очистной забой следующей полоуИзобретение относится к горнойпромышленности и может быт.ь использо"вано при разработке свиты тонких исредней мощности крутых угольных пластов.Цель изобретения - повышение эффективности и безопасности разработки за счет сокращения срока и объемавыполнения. работ по подготовке очист Оного фронта к моменту ввода шахты вэксплуатацию и улучшення газового режима вгорных выработках,На фиг.1 представлена схема вскрытия шахтного поля (вертикальный раз- ,1рез) с делением его на блоки по падению, схема бурения дегазационных сква.жин на нижнем этаже блока с. выработок защитного пласта на защищаемый помере создания в нем зон разгрузки 2 О,массива от горного давления; на фиг. 2 -схема вскрытия и мнбгозабойной отработки защитного пласта на нижнем этаже блока; на фиг.З - схема отработкии проветривания тонких пластов, схема бурения нисходящих дегазационныхскважин с горизонтальными барьернымиответвлениями на каждом этаже и варианты схем расположения новых откаточных штреков второго и последующего Збэтажей для отработки тонких пластов сы г,о восстанию, причем расстояниемежду забоями смежных полос определяют по следующему математическому выражению: где 0 - наклонная высота этажа на смежном тонком пласте, м;количество этажей в блоке;минимальное опережение очистного забоя пласта среднеймощности по отношению к горизонту этажного штрека, прикотором возможно эффективноеобслуживание его через этот ямрск9расстояние между очистнымизабояи смежных полос на пласте15 еднеи мощности,2при ожидаемом обильном газовыделении и.", выработанных пространств смежных отработанных этажей на. фиг.4 - схема. подготовки, отработки и проветривания пластов средней мощности полосами по восстанию без деления на этадк с эстафетным вентиляционным и транспортным обслуживанием забоев каждой полосы этажными выработками смежного тонкого пласта по мере перехода этих забоев из одного этажа в следующий по.восстанию,Предлагаемый способ заключается в следующем, Шахтное поле по падению (фиг,1),целят на блоки Т,1 Т,111 высотой в 4-6 этажей из расчета отработки блока за время использования полного ресурса обслуживающих его установок стационарного оборудования (подьемная и компрессорная установки, вентилятор главного проветривания холодильная машина) и центральными стволами 1 с этажными откаточными 2 и вентиляционными 3 квершлагами вскрывают все пласты свиты в блоке 1. По мере вскрытия.,защитных пластов 4 на пих проводят разрезные печи 5 (фиг,2) и в обе стороны ведут очистные работы. Параллельно с квершлагов 2 и 3 проводят групповые штре 3 1242 ки 6, а с них - промежуточными квер.шлагами 7 также вскрывают и от каждого квершлага в обе стороны отрабаты- . вают защитные пласты 4. С выработок защитных пластов 8 (фиг.1) в разгру 5 женные зоны 9 ззщищаемых пластов 10, по мере их образования, бурят дегазационные скважины 11 и подключают их к дегазационной сети блока. На дегазированных и защищенных тонких пластах (фиг.З) проводят разрезные печи 12 в пределах нижнего в блоке этажа 13, через центральные стволы ведут работы по сплошной системе лавами по простиранию к границам шахтного поля. 15В зависимости от горногеологических условий выемка угля ведется комбайнами или отбойными молотками, а крепление призабойного пространства соответственно механизированной крепыш типа КГУ или деревянными стойками. Параллельно с этим проводят фланговые стволы до уровня верхних этажных штреков 14 и до встречи с ними - фланговые вентиляционные квершлаги 15, а также квершпаги 16 и разрезные печи 17. В дальнейшем все тонкие пласты отрабатывают лавами 18 по простиранию с использованием той же техники от границ шахтного поля с прове 30 дением верхнего штрека 19 вслед за лавой, использованием его в качестве откаточного при отработке следующего по восстанию этажа, а фланговых стволов 6 - в качестве вентиляционных и вспомогательных, 35Проветривание лав .нижнего этажа 13 - восходящее, возвратно-точное осуществляется через центральные стволы, а тупиковой части откаточного штрека - вентиляторами местного про О ветривания. В условиях разработки свиты газоносных пластов этажами в восходящем порядке из выработанных пространств нижележащих этажей может поступать большое количество метана в выработки действующего горизонта. Чтобы исключить возможность поступления в лаву газа, выделяющегося из старых выработанных пространств, свежий воздух в лаву 18 подается со ствола 1 по квершлагу 20 (фигЗ), групповому штреку 21 через квершлаг . 16 и верхний штрек 19, по нижнему штреку 14 через квершлаг 3 под лаву подается подсвежающая струя, а исходящая струя участка отводится по этому же штреку через квершлаг 15к фланговому стволу. Газ, поступающий 6154из выработанного пространства отработанных этажей, в штреке 14 разбавляется воздухом подсвежающей струи и выносится исходящей струей за пределы выемочного участка, не оказывая влияния. на газовый режим лавы.В качестве группового штрека 21, может быть использована специально для этой цели проведенная выработка или штрек 19 по одному из пластов свиты, лава 18 которого уже отработана, а лава следующего этажа еще не .работает.Пласты 22 средней мощности в свите(фиг.1) отрабатывают полосами по восстанию 23 (фиг.4) с закладкой выработанного пространства после подработки (надработки) их смежными пластами.Для этого с этажных штреков 14 и 24 близлежащего тонкого пласта по породе проводят наклонные гезенки 25 до вскрытия пласта 22 средней мощности и по нему проводятвентиляционную печь 27. Затем между гезенками 25 и 26, пройденными с нижнего штрека 24 на расстоянии 60-100 м друг от друга, проводят монтажную выработку 28, монтируют агрегат 29, например, типа АСКВ или КВЗ и отрабатывают по восстанию полосу пласта без перемонтажа на каждом этаже, с возведением на контуре ее от нижнего гезенка, вслед за очистным забоем, углеспускной печи 30. Параллельно в пределах смежного по восстанию этажа, как продолжение печи 27, проводят печь 31 и, с помощью гезенка 32, соединяют ее с этажным штреком 19. После перехода очистного забоя полосы 23 в пределы смежного по восстанию этажа вентиляционное и транспортное обеспечение очистного забоя осуществляется через штре ки 14 и 19, а печь 27 погашается. К этому времени проводят следующую монтажную выработку 33, в ней монтируют агрегат 34, например, типа АСКВ или КВЗ, и отрабатывают вторую полосу 35.Свежую струю воздуха подводят и исходящую отводят, а транспортирование грузов осуществляют, по мере подвигания очистных забоев на пластах средней мощности, через ближайший нижерасположенный штрек тонкого пласта, а с нижнего этажного штрека этогоже пласта в блоке ;подготавливают. ивводят в эксплуатацию очистной забойследующей полосы по восстанию, причем расстояние между забоями смежных полос выбирают из такого расчета, чтО+ ЪКс 1и - 1 5 зовьгделения в эти выработанные прост 5 12426 бы в пределах одного этажа работала одна полоса по восстаньпо, по следующей зависимости 5 бначала отработки смежного. Возможность значительного газовыделения ввыработки действутощего этажа из выработанньгх пространств отработанногоопределяется наличием источников га где к - наклонная высота этажа насмежном тонком пласте, м;п - количество этажей в блоке;Ъ - минимальное опережение очтлст-,гОного забоя пласта среднеймощности по отношению к Горизонту этажного штрека, прикотором возможно эффективноеобслуживание его через этот15штрек, м;К - расстояние между очистнымизабоями смежных полос на пласте средней моптттости, м,Проветривание выемочных участков;Оосуществляется по схемам с подсвекением исходящих струй и выдачей их всторону выработанного пространства,Основная свежая струя по п."треку 24соседнего отработанного тонкого плас-та подается через гезенк 36, печь 37в очистной забой 38, а исходящая через печь 30, гезенк 26 выходит наштрек 24 и идет далее к фланговомувентиляционному стволу. По штреку 14311через ге з енк 3 9 подается дополнительная свежая струя воздуха для подсвеженин исходящей струи из очистногозабоя 3 8 . Для разделения свежей и исходящей струй на участке штр е к а 2 435между гезенками 26 и 36 устанавливается автоматизированное шлюзовое устройство 4 О. По таким же схемам проветриваются все остальные забои на.пласте средней мощности. Транспорттл,АОрование угля к центральным стволамосуществляется по штрекам 24, 14 и19 со свежей струей воздуха.По мере отработки пластов в пределах.нижнего этажа каждого блока у45мест сопряжения квершлагов с откаточными штреками (фиг.З) бурят нисхо- .дящие дегазационные скважтлньт 41, отосновных стволов которых в обе стороны вьппе каждого этажного штрека на50расстоянии радиуса эффективного действия дегазации (К ) бурят горизонтальные пластовые ответвления 42 иподключают скважины к дегазационной системе блокак моменту начала отработки нижнего этажа. По мере отработ-55 ки этажей горизонтальные ответвления от основных стволов каждой скважины устраивают в очередном этаже еще до ранства и наличием их аэродинамической связи с. выработками действующего этапа. В связи с наличием в горноммассиве отработанного этажа невынутых угольных ттроттластков, пластов нерабочей мощности и газоносных пород, разгрузкой их горными работами от горного давления, а также в связи с активным влиянием на напряженно-деформированное состояние этого массива. горных работ в действующем этаже, исключить возможность существенного газовыделения из выработанных пространств1 не представляется возможным. Искл.очение существенного влиянич газовыделения на газовый режим выработок действуощего этажа возможно за счет управляемого отвода выделяющегося метана от этих выработок и,изоляции ихот газосодержащих выработанных пространств. С этой целью предлагается два варианта технических решений,В первом варианте (фиг.З, 1-1,ттарттатлт 1) при подготовке нового этажа откаточный штрек 43 подводят комбайном по породе в разгруженной отгорного давления зоне 44 за пределамизоны газопроводящих трещин 45, образовавшейся под влиянием горнтпх работ отработанного (отрабатываемого) этажа13, а по верхнему Йтреку 14 этажа 13 подается специальная свежая струя воздуха для разбавления и выноса метятла 46, выделяющегося из выработанвого пространства, для других объектов проветривания не предназначенная. о втором варианте (фтлг.3.1-Т, вариант 2) верхний штрек 14 этажа 13 используют в качестве газосборного, а с откаточного штрека 43 на него в области вероятных источников газовыделения из выработок отработанного этажа бурят цегазационные скважины 47 и подключают их к дегазационному ставу. Размеры зоны разгруженных от горного давленгля пород под действием горных работ определяются в соответствии с инструкцией, Для условий Донецкого бассейна, где доля участия песчаников в породах междупластия менее 507, в массиве, подработанном лавой длиной 150 м по пласту рабочей мощности ттрн глубине ведения горныхпород. 7 1242 работ от 300 до 1200 м - размер защищенной зоны составляет от 172 до 80 м, а в надработанном - соответственно от 92 до 36 м. Это всегда больше, чем необходимое удаление откаточного штрека от бывшего вентиляционного штрека смежногр по падению этажа. Установлено, что трещиноватость вокруг погашенного штрека в зависимости от литологии и физико-меха О нических свойств боковых пород распространяется от контура выработки в сторону кровли пласта на расстояние 4-10 м, почвы - 2-4 м и ниже. подошвы штрека - 2-4 м. В конкретных горноге ологических и горнотехнических условиях новый откаточный штрек следует проводить на расстоянии, превышающем на 1-2 м указанные размеры зоны трещиноватости, и в процессе проведения выработки контролировать это расстояние путем бурения в ее стенке шпуровв сторону погашенного штрека и поинтервального (через 0,5 м) замера дебита из него метана. Длинушпура, при 2 Б б 15 8которой этот дебит существенно влияетна газовый режим выработки и выемочного участка в целом, и. следует считать минимальным расстоянием от стенки проводимого штрека до границы зоныгазопроводящих трещин, С целью. снижения образования дополнительной тре.щиноватости пород вокруг выработкирекомендуется проводить ее комбайном смеханическим принципом разрушения При переводе действующей шахты с нисходящего порядка отработки. этажей на восходящий одновременно с подготовкой до последнего этажа, отрабатываемого в нисходящем порядке, ведут подготовку блока для отработки этажей в восходящем в той же техноло-. гической последовательности, а в качестве дегазационного используют откаточный горизонт последнего этажа, отрабатываемого в нисходящем порядке, и нисходящие дегазационные скважины бурятс квершлагов этого горизонта.1242615- р 7 4 ХРЕ писное ВНИИПИ Заказ 3675/3 Произв.-полигр пр-т МЛ. .с.3.Ы /л. Ф 1 ТЙ гн Дщ А Гираж 470 жгород, ул, Проект 1 а