Способ управления газовыделением при бесцеликовой отработке выемочного поля столбами

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 115 19) (11 1 Е 70 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ТЕЛ ЬСТ АВТОРСКОМУ С ыдедра,ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР1 ГОСПАТЕНТ СССР)(75) С.П.Щеголев, Н.И.Турушев и Б,А,Ишин (56) Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт, Макеевка - Донбасс, 1989, с,70, 72, 253.Калиев С.Г.и др, "Управление газов лением на угольных шахтах", М.: Не 1980, с.65.(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОВЫДЕЛЕНИЕМ ПРИ БЕСЦЕЛИКОВОЙ ОТРАБОТКЕ ВЫЕМОЧНОГО ПОЛЯ СТОЛБАМИ (57) Использование: разработка газоносных пластов, Сущность изобретения: подготавИзобретение относится к горному делу и может быть использовано при управлении газовыделением на выемочных участках при бесцеликовой отработке угольных пластов,Целью настоящего изобретения является предотвращение опасных скоплений метана на сопряжении очистной выработки с вентиляционной (неподдерживаемой) при бесцеликовой отработке выемочных полей беэ поддержания в выработанном пространстве выработок ранее отработанных лав (беэ проведения дополнительных дренажных выработок) и устранение вышеперечисленных недостатков.Поставленная цель достигается тем, что в известном способе управления газовыделением, включающем подготовку выемочных полей к отработке парными штреками; последовательное разбавление вредностей ливают выемочное поле к отработке парными штреками. Вентиляционную выработку следующего отрабатываемого столба проводят на расстоянии 10 - 20 м от не- поддерживаемой конвейерной выработки отработанного столба, которую изолируют отдействующих выработок посредством перемычки. Через перемычку прокладывают трубопровод, подсоединенный к газоотсасывающей установке, и осуществляют отвод части метановоздушной смеси из выработанного пространства отрабатываемого столба через выработанное пространство отработанного столба и неподдерживаемую конвейерную выработку в направлении движения очистного забоя. 2 ил. по источникам их поступления; проветривание участка очистной выработки между кон. вейерным и вентиляционным штреками за счет общешахтной депрессии;.отвод исходящей из очистной выработки струи воздуха по вентиляционной выработке, охраняемой целиками с обеих сторон, в направлении движения очистного забоя; отвод МВС по дренажной выработке с помощью ГОУ (центробежного вентилятора - ЦВ), - предотвращение опасных скоплений метана на . сопряжении очистной выработки с вентиля цион ной (неподдерживаемой) осуществляется за счет того, что, часть метана с опасной концентрацией отводится по выработанному пространству отрабатываемоговыемочного столба в выработанное про- странство вышележащего отработанного выемочного участка с помощью собствен- .ной подъемной силы метана и наличия аэродинамической связи выработанных пространств, которая обеспечивается бесцеликовой отработкой выемочного поля (без оставления в выработанном пространстве искусственных препятствий - .целиков угля или бутовых полос), другая часть вместе с МВС отводится по участку очисткой выработки, находящемуся в межштрековом цедике, за счет депрессии, создаваемой ГОУ (ЦВ), в направлении к неподдерживаемой выработке и отводится по ней и трубопроводу изолированно с помощью ГОУ (ЦВ) в пределах отрабатываемого выемочного столба в направлении, совпадающем с направлением движения очистного забоя.Принципиальное отличие предлагаемого способа управления газовыделением от существующего состоит в том, что отводМВС в пределах выемочного столба осуществляется в направлении движения очистного забоя, а не в противоположном, при этом предотвращение опасных скоплений метана на сопряжении очистной выработки с вентиляционной (неподдерживаемой) осуществляется за счет предотвращения, попадания метана в очистное пространствовследствие его свободного истечения в вышележащее отработанное пространство (что, обеспечивается наличием аэродинамической связи выработанных пространств) и интенсивного движения воздушного потока на участке очистной выработки в межштрековом целике за счет разряжения,создаваемого на сопряжении очистной выработки с неподдерживаемой депрессией ГОУ (ЦВ).Использование предлагаемого способа управлекия газовыделением позволит обеспечить по сравнению с существующими способами следующие преимущества:. - отработку выемочных полей без целиков угля, оставляемых в выработанном пространстве, что исключает потери угля иповышает надежность эндогенной пожаробезопасности;- исключить затраты на проведение дополнительных дренажных выработок или сохранения и поддержания последних в выработанном пространстве, В свою очередьисключение необходимости поддержания выработок позволит сократить время наконцевые операции и тем самым увеличить нагрузку на очистной забой или высвободить дополнительную численность;- проветривание выемочных участковосуществляется на передние бремсберги (уклоны), что позволяет значительно сократить утечки через выработанное пространство и повысить пожаробезопасность пластов, склонных к самовозгоранию; 10 1530 35 4050- отсутствует необходимость в проведении фланговых выработок или бурения скважин большого диаметра с поверхности, чтосвязано с большими капитальными затратами;- применение способа практически неограничивается горногеологическими условиями;- обеспечивает высокую и надежнуюбезопасность ведения горных работ;- значительно улучшает аэродинамические характеристики вентиляционных сетей, позволяет регулировать распределениевоздуха в широких пределах.На фиг.1 показан способ управления газовыделением с помощью ГОУ; на фиг.2 -конкретный пример осуществления,В показанном на фиг.1 способе, по мере.подвигания лавы 1, та часть конвейерногоштрека 2, которая переходит в выработанное пространство 3 погашается полностьюили частично (что зависит в основном открепости вмещающих пород и горногеологических параметров выемочного участка),При устойчивых вмещающих породахкрепление выработки извлекается полностью или частично (что обусловлено произ- .водственной необходимостью и принятойтехнологией отработки), а при неустойчивыхвмещающих породах усиливается кострами(для повышения эффективности газоотвода- на чертеже не показано),По окончании отработки лавы 1, онаизолируется от действующих выработок перемычками 4 и 5 в зоне охранного целика б.Для последующего изолированного отвода МВС по неподдерживаемой выработке2 через перемычку 5, изолирующую неподдерживаемую выработку 2 от действующей18, прокладывают жесткий трубопровод 7.В период подготовки к отработке.выемочного участка 8 вентиляционнаявыработка 9 и ро водится в 10-20 м от неподдерживаемой выработки 2 и через определенные расстояния соединяется с нейсбойками 10.В этот же период оборудуются электромашинная камера, в которой размещаетсяГОУ 11 и всасом соединяется с жестким трубопроводом 7. С нагнетательной стороныподсоединяется гибкий (или жесткий) нагнетательный трубопровод 12. Конец трубопровода 12, через который выпускается МВС,заводится в смесительную камеру 13 и снабжается коленом, обеспечивающие выходМВС из трубопровода под углом 45. к направлений основного вентиляционного, потока. Смесительная камера 13 представляетсобой часть выработки, отшитую сплошнойпродольной перегородкой из негорючегоматериала, Длина смесительной камеры 5 - 6 м, ширина не менее 1,5 м, Вход в камеру и выход из нее ограждается металлическими решетками. Выработка в месте сооружения камеры на протяжении 5 м в обе стороны от нее должна быть закреплена негорючей крепыш. При отводе метана на поверхность предусматриваются меры, обеспечивающие безопасность выпуска его в атмосферу.Параметры изолированного отвода МВС в горные выработки или на поверхность определяются расчетным путем,Способ осуществляется следующим образом,Свежий воздух с центральных бремсбергов (уклонов) 18 поступает по конвейерному штреку 19 к очисной выработке.16. Часть воздуха (80-900) поступает в лаву 16, другая часть воздуха вместе с утечками 20 - в выработанное пространство 21, оттесняя метан 22 от лавы 16, Под действием обще- шахтной депрессии, собственной подьемной силы, утечек воздуха 20, наличия свободной аэродинамической связи между выработанными пространствами 21 и 3 метан 22 отводится в вышележащее отработанное пространство 3 и за счет разрежения, создаваемого депрессией ГОУ 11 направляется к неподдерживаемой выработке 2,Часть воздуха, поступающего в лаву 16 направляется по участку очистной выработки 23, находящемуся в межштрековом целике 17 с помощью депрессии, создаваемой ГОУ 11 и отводится в неподдерживаемую выработку 2. Перемешиваясь с метаном 22, образуемая МВС 24 с опасной концентрацией метана отводится изолиро- ванно по выработке 2 и трубопроводу 7 с помощью ГОУ 11.через смесительную камеру 13 (или непосредственно на дневную поверхность - на чертеже не показано) в общеисходящую струю шахты или выемочного участка.Другая часть воздуха, составляющая разность между поступающим количеством воздуха в лаву 16 и отводимым по неподдерживаемой выработке 2 с помощью ГОУ 11, с допустимым содержанием метана за счет общешахтной депрессии отводится по вентиляционной выработке 9 в общеисходящую струю выемочного участка и шахты,Расход воздуха для проветривания участка очистной выработки 23 определяется из условий обеспечения концентрации метана на сопряжении лавы 16 с неподдерживаемой выработкой 2 не более 1 по формуле 100 1 вп КнОТ 8 где Оотв - необходимый расход воздуха от 5 водимого по неподдерживаемой выработке,м /мин;вп -газовыделение из выработанногопространства (определяется по прогнозуили из фактического газового баланса дей 10 ствующего или аналогичного выемочногоучастка), м /мин;С=1- допустимое содержание метанав отводимом в неподдерживаемую выработку воздухе;15 Ср - содержание метана в поступающейна выемочный участок струе воздуха, О,Полученный расход воздуха проверяется по допустимой скорости движения воздуха.20 Направление движения воздуха в вентиляционной выработке 9 и конвейерной 19может отличаться от показанного на фиг,1,что зависит от порядка проветривания очистной выработки 16 (восходящее или нисхо 25 дящее проветривание) и расположениемвыработки с общеисходящей струей воздуха,П р и м е р. На шахте "Распадская" МУПСССР в июле 1990 г. проводилось экспери 30 ментальное опробывание предлагаемогоспособа управления газовыделением в лаве4-7-17, как показано на фиг.2. Длина лавысоставляла 120 м, участка очистной выработки между вентиляционной и неподдер 35 живаемой 20 м, длина столба 700 м,мощность угольных пачек 4-4,5 м, угол падения пласта 6 - 8 О, природная гэзсносность12 - 15 м /т, крепость вмещающих пород 6 - 9зпо шкале проф. Протодьяконова, управле 40 ние кровлей - полным обрушением,В процессе отработки выемочного столба 1 конвейерная выработка 2 сохраняласьдля последующего использования при отработке лавой 3. Однако, в период отработки45 лавой 3, вследствие повышенного горногодавления, частичного пучения почвы и других природных факторов сохраняемую выработку 2 не удалось полностью сохранитьи поддержать нэ участке 560 - 700 м от цент 50 рального уклона 4, в результате чего выработка была задавлена полностью, а научастке 80-560 м сечение сохранилось лишьна 15-20% и составляло 2-2,5 м 2,При таком положении горных работ в55 лаву 3 поступало в среднем 600-650 м/минвоздуха, который практически весь (9095), проветрив лаву 3 отводился по венти-,ляционной выработке 8 с содержаниемметана 0,6-0,8, Газовыделение на выемочном участке составило 5-6 м /мин. Позучастку очистной выработки 9 воздух почтине проходил, вследствие чего на этом участке и на сопряжении с неподдерживаемойвыработкой 2 происходило накопление метана, концентрация которого изменялась от0,67 у вентиляционной выработки 8 до 2и более на концевом участке 10, что соответственно приводило к срабатыванию автоматической газовой защиты и частым 10остановкам работ по выемке угля,Тогда, по примеру аналогичному фиг.1смонтировали ГОУ 5 (центробежный вентилятор ВМЦГ, подсоединили нагнетательную гибкую вентиляционную трубу 6 и через 15сбойку вывели в смесительную камеру 7,которая была оборудована в выработке собщей исходящей струей выемочного участка,Сразу после включения ГОУ 5 содержание метана на выходе из смесительной камеры 7 возросло до 2,5-3%, а в 15-20 м вточке 11 с 0,5-0,6% до 1,0-1,5%, на концевом участке 10 упало до 0,2-0,4% при расходе воздуха 280-300 м /мин, 25Через 3 - 4 часа после стабилизацииаэродинамических параметров выемочногоучастка были установлены следующие результаты: поступающее количество воздухавлаву 3 составило 900-1000 м /мин, по вензтиляционной выработке 8 отводилось 600 -700 мз/мин с содержанием метана0,2-0,4%, поучастку очистной выработки 9- 300 - 350 м /мин с содержанием метана0,3-0;4 о . На выходе из смесительной камеры 7 содержание метана составило 0,40,6%, Общее газовыделение по участкусоставило менее 5 м /мин. В таком режимевыемочный столб отрабатывался на протяжении 140 м, При этом за весь период ни 40разу не наблюдалось превышения допустимого содержания метана. Увеличение расхода воздуха по участку свидетельствует обуменьшении общего аэродинамического сопротивления вентиляционной сети, что 45очень существенно при отработке склонныхк самовозгоранию пластов угля. И хотя можно было значительно сократить общий расход воздуха по участку, такие эксперименты не проводились.Принятые меры позволили значительно улучшить газовую обстановку и вести работы по выемке угля в режиме без снижения добычи. В результате месячное подвигание очистного забоя составило 140 м или более 90 тыс. тонн угля. Фо р мула и зоб рете н и я Способ управления газовыделением при бесцеликовой отработке выемочного поля столбами, включающий подготовку выемочного поля к отработке парными штреками, проветривание участка очистной выработки между конвейерным и вентиляционным штреками за счет общешахтной депрессии, отвод исходящейиз очистной выработки струи воздуха по вентиляционной выработке, охраняемой целиками с обеих сторон, отвод метано-воздушной смеси с помощью газоотсасывающей установки, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью предотвращения опасных скоплений метана на сопряжении очистной в,работки с вентиляционной и неподдерживаемой выработкой, вентиляционную выработку следующего отрабатываемого столба проводят на расстоянии 10 - 20 м от неподдерживаемой конвейерной выработки отработанного столба, которую изолируют от действующих выработок посредством перемычки, при этом через перемычку прокладывают жесткий трубопровод, подсоединенный к газоотсасывающей установке, и осуществляют отвод части метановоздушной смеси из выработанного пространства отрабатываемого столба через выработанное пространство отработанного столба и упомянутую неподдерживаемую конвейерную выработку в направлении движения очистного забоя, а другую часть метана-воздушной смеси отводят по вентиляционной выработке отрабатываемого столба, причем обе части отводимой метано-воздушной смеси направляют в смесительную камеру, оборудованную в выработке с исходящей струей воздуха,1809115 Составитель С. Щего Техред М. Моргентал Корректор М, Самборска едакт Тиражарственного комитета по изо 113035, Москва, Ж, Ра Заказ оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагар 270 ПодписноеИИПИ Госуд бретениям и открытиям при ГКНТ СССРушская наб., 4/5