Способ проветривания высокогазообильных очистных забоев

.ъЖ. а 8 5)5 Е 21 Р 1/00 Е ИЗОБРЕТЕ ОПИ ВТОРСК ВИДЕТЕЛЬСТВ тельски в горно урашев,ляев(54) СПОСОБ ГАЗООБИЛЬ (57) Изобрете мышлен наст безопасности ние эффектив го забоя газопылевыд иль- свеи,а ны же СУДАРСТВЕН 1 ЫЙ КОМИТЕТИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМИ ГКНТ СССР(71) Восточный научно-исследоинститут по безопасности рабопромышленности(56) Авторское свидетельство ССМ 1234656, кл. Е 21 Р 1/00, 1984Патент США М 4483238,кл, Е 21 Р 1/00, 1984. ПРОВЕТРИВАНИЯ ВЫСОКОНЫХ ОЧИСТНЫХ ЗАБОЕВ ние относится к горной прои и предназначено для техники . Цель изобретения - повыше- ности проветривания очистноза счет снижения еления и уменьшения местных Изобретение относится к горной промышленности, а именно к технике безопасности, и может быть использовано при отработке высокогазоносных угольных пластов длинными столбами. Целью изобретения является повышение эффективности проветривания очистного забоя за счет снижения газопылевыделения и уменьшения местных скоплений метана в призабойной зоне при работе выемочной машины,На фиг. 1-3 приведены схемы, поясня-ющие способ.Способ проветривания высокообх очистных забоев включает подачу го воздуха и отвод отработанной стру скоплений метана в призабойной зоне при работе выемочной машины. Свежий воздух подают к забою. Осуществляют перераспределение расхода отсасываемой пылегазовоздушной смеси между скважинами, находящимися в зоне работы выемочной машины. Последняя ограничена прямоугольной вертикальной проекцией выемочной машины на плоскость очистного забоя и остальными скважинами. Расход пылегазовоздушной смеси через скважины, находящиеся в зоне работы выемочной машины, определяют по математической формуле.Пылегазовоздушную смесь изолированно отводят за ограждающую крель и удаляют через выработанное пространство отраба- Я тываемого столба. При подогреве выемочного столба спаренными оконтуривающими выработками отсасываемую газопылевоздушную смесь изолированно отводят через сбойки, пройденные в эти выработки. 2 з.п,ф-лы, 3 ил. таске отсос газопылевоздушной смеси из (д призабойной зоны разрабатываемого пласта к очистной выработке по скважинам, пробуренным под углом к очистному забою и подключенным к вытяжным вентиляционным устройствам, при этом осуществляют перераспределение расхода отсасываемой а газопылевоздушной смеси между скважинами, находящимися в зоне работы выемочной машины, ограниченной прямоугольной вертикальной проекцией выемочной машины на плоскость очистного забоя, и остальными скважинами. При этом расход пылегазовоздушной смеси через скважины, находящиеся в зоне работы выемочной ма 16755685 10 15 20 25 30 40 45 50 55 шины, определяют из математического выраженияизОГ = а(р 1 оу+ 1 оп Зпрк) м /мин,где Ор - расход в 1-й скважине, забой которой находится в зоне работы выемочноймашины (1 = 1,2.п), моин;и - количество скважин, находящихся взоне работы выемочной машины;а - коэффициент кратности отсоса пометану, определяется из выраженияотс1 рпгде Оотс - суммарный расход смеси во всехскважинах, пробуренных из оконтуривающих выработок, м /мин, определяется иэвыражения;0,4(Овх - Оисх) Оотс 0,7(Овх - Оисх),1 рп - выделение из обнаженной поверхности разрабатываемого пласта и отбитогоз/ ,Овх - количество воздуха, поступающего для проветривания очистного забоя,мэ/мин, 0,4 Оисх/Овх 0,8;Оисх - количество исходящего из очистного забоя воздуха, поступающего из очистной выработки в выработку с исходящейструей, м /мин;р - производительность выемочной машины по отбойке угля, т/мин;1 оу - газообильность отбитого угля, находящегося в пределах очистного забоя;м /т;оп - удельное газовыделение с обнаженной поверхности пласта, м /(м . мин);Япр.к - площадь прямоугольной вертикальной проекции выемочной машины наплоскость забоя, м,а в скважинах вне эоны работы выемочноймашины расход отсасываемой смеси ограничивают выражениемО = д 1 оп(Яоп Япр.к) м /мин,згде О - расход в 1-й скважине, устье которойнаходится вне зоны работы выемочной машины (1 - 1,21,м /мин;Боп - площадь обнаженной поверхности забоя, м,при этом указанную газовоэдушную смесьизолированно отводят за ограждающуюкрвпь и могут удалять через выработанноепространство отрабатываемого столба эасчет депрессии газоотсасывающего вентилятора, а при подготовке выемочного столба спаренными оконтуривающимивыработками отсасываемую газопылевоэдушную смесь из указанных скважин удаляют через сбойки в спаренные выработки,Указанные величины зависимостей Оисх/Овх и параметра а были получены экспериментально, а именно . зависимость содержания метана в исходящей струе лавы у сопряжения с откаточным штреком от велиОотсчины отношения; зависимостьОвх Оисхсодержания в исходящей струе лавы у сопряжения с откаточным штреком от величиОотсны а= -рптолько при значениях отношенийОотс04ции/Ощ ОЯ. 0,4 с -- 07 может быть обеспечено нормальное и ровет.ривание забоя, заключающееся в непревышении в исходящей струе содержания метана предельно допустимых значений, При этом обеспечение установленных величин данных отношений имеет универсальное для предложенного технического решения значение, так как при других, например меньших, величинах Овх, Сисх хотя и будут превышать предельные концентрации, но все же будут иметь минимальные значения в сравнении, если отношения; фОисх/Овх ( 0,4; Оисх/Овх) 0,8:С 1 отс ( 04, Оотс ) 08Овх ОисхОвх Оисх Угольный пласт отрабатывается длинными столбами по простиранию. Из подготовительных оконтуривающих выработок вентиляционного штрека 1 и конвейерного штрека 2 в плоскости разрабатываемого пласта 3 навстречу линии очистного забоя 4 под углом 40-45 к нему бурят ряд параллельных скважин 5 диаметром 100-200 мм Устья скважин герметизируют и подсоединяют посредством коллектора 6 к всасывающему ставу вентилятора 7, Скважины 5 бурят до пересечения с линией очистного забоя 4. В качестве источника тяги используют, например, вентилятор 7 специального назначения. Нагнетательный став 8 от вентилятора 7 размещают за крепь, ограждающую призабойную зону лавы от выработанного пространства 9, Газодренажная фланговая выработка 10 сбойками 11 соединяется с выработанным пространством 9. На фланговый уклон (бремсберг) 10 с поверхности пробуривается вентиляционная скважина 12, оборудованная газоотсасыващим вентилятором 13 типа ВМЦГ. При рурении скважин 14 газ и пыль отводят также в выработанное пространство по принятой схеме,Проветривание очистного забоя 4 осуществляют по комбинированной схеме(фиг,3). Свежий воздух поступает по конвейерному штреку 2 и, омыв забой 4, основной поток отводится на вентиляционный штрек 1 за счет общешахтной депрессии, а другая часть отработанного воздуха в виде управляемых утечек отводится через выработанное пространство 9 на газодренажную фланговую выработку 10 и далее по скважине 12 - на поверхность.Метан, выделившийся из призабойной зоны разрабатываемого пласта 3 (зоны отжима), и метановоздушная смесь из призабойного пространства очистного забоя 4 улавливается и отводится по скважинам 5 в коллектор 6 и далее по нэгнетательному ставу 8 - за ограждающую крепь в выработанное пространство 9. Угольная пыль в зоне выемочной машины также улавливается скважинами 5 и отводится в выработанное пространство 9. Причем, при неработающей выемочной машине отсос газопылевоздушной смеси по всем скважинам начинают в режиме минимального расхода, так как дебит метана и тем более образование угольной пыли при отсутствии работ по выемке угля в забой минимальное. Но с момейта включения в работу выемочной машины (комбайна, струга) выделение газа и, особенно, угольной пыли резко возрастает, Поэтому отсос газопылевоздушной смеси в скважинах, выходящих на плоскость забоя в границах прямоугольной вертикальной проекции выемочной машины на эту плоскость, увеличивают и доводят до расчетного, что в значительной степени повышает эффективность борьбы с газом и угольной пылью.И по мере продвижения выемочной машины вдоль очистного забоя (по мере выхода скважин из зоны выемочной машины) отсос смеси в них переводят нэ режим минимального расхода, т.е. до расчетного, а скважины, в зону действия которых входит выемочная машина, переводят на интенсивный отсос смеси и т,д.Проветривание очистного забоя 4 по прямоточной схеме осуществляется следующим образом,Свежий воздух в забой 4 поступает по конвейерному штреку 2 и, проветрив забой, по выработанному пространству 9 (неподдерживаемому вентиляционному штреку и аэродинамически активным каналам, образующимся в зонах обрушения пород кровли) разрабатываемого пласта 3 за счет разрежения, создаваемого газоотсасывающим вентилятором 13 через сбойку 11, фланговую газодренажную выработку 10 и скважину 12 выдается на поверхность. Вентиляционный штрек 1 проветривается подсвежающей струей воздуха,Пылегазовоэдушная смесь, отсасываемэя по скважинам 5 через нагнетательный став 8, выработанное пространство 9,также вводится по описанной схеме на поверхность.При подготовке выемочного столба спаренными оконтуривающими выработками 15 и 16 свежий воздух, поступающий по вентиляционному штреку 1, разделяется на два потока, Меньший поток воздуха используется для проветривания призабойного пространства межплавного целика 17 и отводится на спаренную выработку 15. Больший поток проветривает очистной забой 4. Омыв забой 4, исходящая струя воздуха раздваивается. Основная часть исходящей струи удаляется по конвейерному штреку 2, другая (меньшая часть) через выработанное пространство 9, сбойку 18 выдается на спаренную выработку 16 и далее на газодренажную фланговую выработку 10, Газопылевоздушная смесь, отсасываемая через скважины 5, через коллектор 6 отводится через сбойку 18 на спаренную выработку 16. Дальнейший путь исходящей струи - газодренажная фланговая выработка 10, скважина 12, поверхностный газоотсасывающий вентилятор 13. Газопылевоздушнэя смесь, отсасываемая по скважинам 5 из верхней части очистного забоя 4, отводится через сбойку 19 на спаренную выработку 15.В каждом конкретном случае необходимо поступать следующим образом:необходимо обеспечить выполнение эа 0 4 сх 5 0,8; 0,4. 0 7ОвхОвх Оисхпри неудовлетворительном проветривании при заданных величинах Овх,рп значение Овх необходимо увеличить зэ счет увеличения количества подаваемого в шахту воздуха;оптимальность параметров способа проветривания забоя проверяют изменением величин а, Оот Оисх,ппСисх при этом является подтверждением оптимальности выбранных параметров, которые или задаются, или принимаются в силу своей неизменчивости. 50Наличие факта оптимальности параметров проветривания при использовании предложенного способа подтверждается зависимостью Сисх от величины отношения Оотс/р л, при изменении 160 на 280 (Оисх =э=1120 мз/мин, Овх Оисх = =400 м /миф т.е. только при величинах 16а28 может быть обеспечено нормальное проветривание.П р и м е р. Расчет параметров проветривания высокогазообильного очистногозабоя по предлагаемому способу выполнендля условий разработки пласта с мощностью 2,6 м.Распределение воздуха и метана погорным выработкам осуществляется следующим образом,Свежий воздух в объеме Овх = 1520м /мин поступает на воздухоподающей выработке 2 для проветривания очистного забозя 4, в выработку 1 выходйт Оисх - 120м /мин отработанного воздуха с содержанием метана 0,9 ф. При этом газообильность очистного забоя 4 составляет рп = 10,01мз/мин. Отработанный воздух также выходит из призабойного пространства в выработанное в виде утечек, рассредоточеннораспределенных по длине забоя 4 за счетдепрессии, создаваемой газоотсасывающим вентилятором 13, в количестве Оут =:220 м /мин, Эти утечки выносят А = 2,7зм /мин метана. Из призабойной зоны разрабатываемого пласта и призабойного пространства забоя 4 по скважинам 5 спомощью двух вентиляторов (нижнего иверхнего) 7 эа крепь ограждения отсасывается 180 мз/мин газопылевоздушной смеси. с содержанием метана 3, Количество выдаваемого метана составляет 5,4 м /мин.Газоотсасывающим вентилятором 13, установленным на скважине 12, отводится изочистного забоя 4 через выработанное пространство 9 Опм /мин отработанногозвоздуха с содержанием метана 4. Приэтом с выемочного участка отсасываетсяиззолированно на поверхность 1 Вп - 15,7м /мин метана,Применение предлагаемого способапозволит при дефиците воздуха на шахте сподачей воздуха в лаву Овх = 1520 м /мин изабсолютной гаэообильности участка 25,8м /мин отрабатывать лаву с нагрузкой наззабой А = 3000 т/сут,Использование предлагаемого способапозволит повысить безопасность веденияочистных работ и нагрузку на лаву по газовому фактору.Формула изобретения1. Способ проветривания высокогазообильных очистных забоев, включающийподачу свежего воздуха к забою и отводисходящей струи воздуха, отсос пылегазовоздушной смеси из призабойной зоны разрабатываемого пласта и очистнойвыработки по скважинам, пробуренным подуглом к очистному забою и соединенным свытяжными вентиляционными устройствами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения эффективности проветривания очистного забоя эа счет снижения газопылевыделения и уменьшения местных скоплений метана в призабойной зоне при работе выемочной машины, осуществляют пере распределение расхода отсасываемой пылегазовоздушной смеси между скважинами, находящимися в зоне работы выемочной машины, ограниченной прямоугольной вертикальной проекцией выемочной машины 10 на плоскость очистного забоя, и остальнымискважинами, при этом расход пылегазовоздушной смеси через скважины, находящиеся в зоне работы выемочной машины, определяется из следующего математиче ского выражения:изО =а(р Ьу+Ьоп Япцк) м /мин,1=120 где ОГР - количество отсасываемой пылегазовоздушной смеси, отсасываемой по скважинам, находящимся в зоне работы выемочной машины ( = 1,2,3 п),мз/мин;и - количество скважин, находящихся в 25 зоне работы выемочной машины;а - коэффициент кратности отсоса пометану, равныйотсО30рпгде 1 рп - газовыделение из обнаженной поверхности разрабатываемого пласта и.отбитого угля, м /мин;Оотс суммарный расход пылегазовоэдушной,. смеси во всех скважинах, через которые осуществляют ее отсос, м /мин, который должен удовлетворять следующему математическому выражению:400,4(0 вх - Оисх) Оотс 0,7(0 вх - Оисх),где Овх- количество свежего воздуха, подаваемого для проветривания очистного забоя,м /мин;Оисх - количество исходящего из очистного забоя воздуха, м /мин, равное0,4:Оисх/Овх0,8;р - производительность выемочноймашины по отбойке угля, т/мин;50 оу газообильность отбитого угля, находящегося в пределах очистного забоя,м /т;оп - удельное гаэовыделение с обнаженной поверхности пласта,м /(м мин); .упри- площадь прямоугольной вертикальной проекции выемочной машины наплоскость очистного забоя, м 2,а в скважинах, расположенных вне зоны работы выемочной машины, расходотсасываемой газопылевоздушнойсмеси, определяют из математического выражения3О 1 = а оп (Яоп - Ялр), м уминз/где О - расход в 1-й скважине, устье которой находится вне зоны работы выемочной машины (1 = 1,2,;.,М),м/мин;Зоп - площадь обнаженной поверхности забоя, м,причем отсасываемую газопылевоздушную смесь отводят изолированно. 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что пылегазовоздушную смесь изолированно отводят за ограждающую крепь и удаляют через выработанное пространство 5 отрабатываемого столба. 3, Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что при подготовке выемочного столба спаренными оконтуривающими выработка 10 ми, отсасываемую газопылевоздушную смесь изолированно отводят через сбойки,пройденные в эти выработки.1675568 Составитель Л. Сероваедактор А. Шандор Техред М,Моргентал Ко нец М. Макс оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Г а,1 каз 2988 Тираж 272 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5