СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ВНЕЗАПНЫХ ЗОНАЛЬНЫХ ВЫБРОСОВ УГЛЯ И ГАЗА Российский патент 2015 года по МПК E21F5/00 E21C41/16 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[1] Настоящее изобретение относится к способу предотвращения и контроля внезапных зональных выбросов угля и газа, который особенно подходит для предотвращения и контроля внезапных зональных выбросов угля и газа для угольных пластов, подверженных внезапным выбросам угля и газа.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[2] В Китае существует большая потребность в энергии. В структуре энергии уголь занимает более 70%. Для удовлетворения спроса национального производства должно быть разработано большое количество угольных пластов, подверженных внезапным выбросам угля и газа. Выбросы угля и газа могут привести к огромным убыткам и утрате имущества. В настоящее время для предотвращения аварий, связанных с внезапными выбросами угля и газа, в основном, применяются два способа, т.е. способ защиты разрабатываемого пласта и способ предварительного зонального дренирования. Хотя способ защиты разрабатываемого пласта имеет большой защитный и профилактический эффект, он может быть применен только в условиях группы угольных пластов, кроме того, если расстояние между защищаемым пластом и защищенным пластом находится за пределами диапазона защиты, эффект снижения давления защищенного пласта является недостаточным; следовательно, эффект от предотвращения внезапного выброса является неудовлетворительным. По причине того, что воздушная проницаемость большинства угольных пластов в Китае плохая, способ предварительного дренирования не обеспечивает удовлетворительный уровень предотвращения выбросов и не может своевременно и эффективно исключить опасность внезапных зональных выбросов угля и газа. Актуальная задача изобретения заключается в том, чтобы достичь предотвращения и контроля опасности внезапного зонального выброса угля и газа в случаях, в которых способ защиты разрабатываемого пласта и способ предварительного

зонального дренирования не могут эффективно обеспечивать предотвращение опасности внезапных выбросов угля и газа.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая задача изобретения

[3] Цель настоящего изобретения заключается в создании способа предотвращения и контроля внезапных зональных выбросов угля и газа, который является простым, но при этом позволяет получить благоприятный эффект предотвращения внезапных выбросов и уменьшить концентрацию напряжения в забое.

Техническое решение

[4] Настоящее изобретение обеспечивает способ предотвращения и контроля внезапных зональных выбросов угля и газа, согласно которому:

[5] а. разделяют район производства горных работ на зоны производства горных работ путем распределения дефектов и складок в месторождении таким образом, что границы зон производства горных работ по возможности расположены в осевых частях дефектов или складок;

[6] b. определяют направление максимального напряжения в грунте вдоль горизонтального направления в зоне производства горных работ традиционным путем тестирования напряжения в грунте;

[7] причем, когда прилежащий угол между измеренным направлением максимального напряжения в грунте вдоль горизонтального направления и направлением простирания угольного пласта меньше 45°, располагают входную вентиляционную выработку и вентиляционную выработку для обратной струи для зоны производства горных работ вдоль наклона угольного пласта, а затем осуществляют проходку штрека, и располагают входную вентиляционную выработку и вентиляционную выработку для обратной струи для забоя вдоль направления простирания угольного пласта, а затем осуществляют проходку штрека, так чтобы вести горные работы в забое, расположенном

вдоль направления простирания угольного пласта;

[8] когда прилежащий угол между измеренным направлением максимального напряжения в грунте вдоль горизонтального направления и направлением простирания угольного пласта больше 45°, располагают входную вентиляционную выработку и вентиляционную выработку для обратной струи для зоны производства горных работ вдоль направления простирания угольного пласта, а затем осуществляют проходку штрека, и располагают входную вентиляционную выработку и вентиляционную выработку для обратной струи для забоя вдоль наклона угольного пласта и затем осуществляют проходку штрека, так чтобы осуществить горные работы в забое, расположенном вдоль наклона угольного пласта.

Полезные результаты

[9] Исследования показывают, что поле напряжения в грунте является стабилизируемым нестабильным полем, которое имеет большую разницу в большом масштабе, но является сравнительно стабильным в небольшом масштабе. В настоящем изобретении район горных работ разделен на зоны горных работ таким образом, что границы зон горных работ расположены в осевых частях дефектов или складок, так что каждая зона горных работ находится в одной и той же пачке горных пород, и поле напряжения в грунте является сравнительно стабильным, и горизонтальное поле максимального напряжения в грунте по существу проходит в том же направлении в пределах той же зоны горных работ. Поскольку горные работы выполняются в забое в основном вдоль направления простирания угольного пласта или наклона угольного пласта, штрек может быть расположен параллельно направлению максимального напряжения в грунте вдоль горизонтального направления путем оптимизации направления горных работ в угольных пластах. Следовательно, концентрация напряжения в грунте на конце штрека по пласту угля может быть уменьшена, и опасность внезапного выброса угля и газа в процессе проходки штрека может быть, в общем, уменьшена. На основе оптимизации модели всего месторождения и системы горных работ способ согласно настоящему изобретению позволяет уменьшить опасность внезапных выбросов угля и газа на месторождении в общем, настоящее изобретение имеет широкое применение и позволяет получить значимый результат.

Краткое описание чертежей

[10] На фиг. 1 изображена компоновочная схема забоя в зоне горных работ в случае, если прилежащий угол между направлением максимального напряжения в грунте вдоль горизонтального направления и направлением простирания угольного пласта меньше 45°.

[11] На фиг. 2 изображена компоновочная схема забоя в зоне горных работ в случае, если прилежащий угол между направлением максимального напряжения в грунте вдоль горизонтального направления и направлением простирания угольного пласта больше 45°.

[12] На чертежах:

1 - входная вентиляционная выработка для забоя,

2 - вентиляционная выработка для обратной струи для забоя,

3 - вентиляционная выработка для обратной струи для зоны горных работ,

4 - входная вентиляционная выработка для зоны горных работ,

5 - зона горных работ,

6 - забой.

Подробное описание вариантов реализации изобретения

[13] Далее настоящее изобретение будет подробно описано в форме вариантов реализации изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.

[14] Согласно способу предотвращения и контроля внезапных зональных выбросов угля и газа согласно настоящему изобретению, первоначально разделяют область горных работ на зоны 5 горных работ путем распределения дефектов и складок на месторождении на основе условий залегания угольного пласта на месторождении таким образом, что границы зон 5 горных работ находятся по возможности в осевых частях, в которых имеется множество дефектов и складок. Осевая часть самого большого дефекта или складки среди дефектов и складок выбирается как граница зоны горных работ для того, чтобы избежать каких-либо дефектов или складок, которые могут сильно изменять поле

напряжения в грунте в зоне горных работ. Таким образом, каждая зона горных работ контролируемо размещается в одной и той же пачке горных пород, чтобы гарантировать то, что горизонтальное поле максимального напряжения в грунте проходит в одном и том же направлении в зоне горных работ.

Направление максимального напряжения в грунте вдоль горизонтального направления, находящееся в пределах зоны 5 горных работ определяется традиционным способом тестирования напряжения в грунте, так что напряжения в грунте снижается, трещина гидравлического давления, или эмиссия звука и т.д.; поскольку направление горных работ в забое в зоне 5 горных работ в основном проходит вдоль направления простирания угольного пласта или его наклона, главные вентиляционные выработки для угольного пласта, такие как входная вентиляционная выработка 1 для забоя и вентиляционная выработка 2 для обратной струи для забоя, установлены вдоль главного направления горных работ в забое 6. Разные осевые прилежащие углы между направлением максимального напряжения в грунте вдоль горизонтального направления, и штреком приводит к различным условиям концентрации напряжения в грунте на конце штрека, и, следовательно, к разным ситуациям внезапных выбросов угля и газа.

[15] Для уменьшения опасности внезапных выбросов угля и газа, когда прилежащий угол между измеренным направлением максимального напряжения в грунте вдоль горизонтального направления и направлением простирания угольного пласта меньше 45°, входная вентиляционная выработка 4 и вентиляционная выработка 3 для обратной струи для зоны горных работ расположены вдоль наклона угольного пласта, и осуществляется проходка штрека; затем входная вентиляционная выработка 1 и вентиляционная выработка 2 для обратной струи для забоя устанавливаются вдоль направления простирания угольного пласта, осуществляется проходка штрека, так что горные работы осуществляются в забое 6 вдоль направления простирания угольного пласта; если прилежащий угол между направлением максимального напряжения в грунте вдоль горизонтального направления и направлением простирания угольного пласта больше 45°, входную вентиляционную выработку 4 и вентиляционную выработку 3 для обратной струи для зоны производства горных работ располагают вдоль направления простирания угольного пласта и затем осуществляют проходку штрека, затем входную вентиляционную выработку 1 и вентиляционную выработку 2 для обратной струи для забоя располагают вдоль наклона угольного пласта, а затем осуществляют проходку штрека, так что горные работы производятся в забое 6 вдоль наклона угольного пласта.

[16] Так как входная вентиляционная выработка 4 и вентиляционная выработка 3 для обратной струи для зоны горных работ обычно представляют собой пройденный по породе штрек, то не возникает опасность внезапного выброса угля и газа; поскольку входная вентиляционная выработка 1 и вентиляционная выработка 2 для обратной струи для забоя обычно представляют собой штреки по пласту угля, цель облегчения опасности внезапных выбросов угля и газа при проходческих работах в забое, осуществляемых при добыче угля и горных работах, может быть достигнута путем установки этих штреков параллельно направлению максимального напряжения в грунте вдоль горизонтального направления

Изобретение относится к способу предотвращения и контроля внезапных зональных выбросов угля и газа из угольных пластов. Способ предотвращения и контроля внезапных зональных выбросов угля и газа, согласно которому разделяют район производства горных работ на зоны (5) производства горных работ путем распределения дефектов и складок в месторождении таким образом, что границы зон (5) производства горных работ по возможности располагаются в осевых частях дефектов или складок. Определяют направление максимального напряжения в грунте вдоль горизонтального направления в зоне (5) производства горных работ традиционным способом тестирования напряжения в грунте. При этом, когда прилежащий угол между измеренным направлением максимального напряжения в грунте вдоль горизонтального направления и направлением простирания угольного пласта меньше 45°, располагают входную вентиляционную выработку (4) и вентиляционную выработку (3) для обратной струи для зоны производства горных работ вдоль наклона угольного пласта и затем осуществляют проходку штрека. Далее располагают входную вентиляционную выработку (1) и вентиляционную выработку (2) для обратной струи для забоя вдоль направления простирания угольного пласта и затем осуществляют проходку штрека так, чтобы вести горные работы в забое (6), расположенном вдоль направления простирания угольного пласта. Когда прилежащий угол между измеренным направлением максимального напряжения в грунте вдоль горизонтального направления и направлением простирания угольного пласта больше 45°, располагают входную вентиляционную выработку (4) и вентиляционную выработку (3) для обратной струи для зоны производства горных работ вдоль направления простирания угольного пласта и затем осуществляют проходку штрека. Далее располагают входную вентиляционную выработку (1) и вентиляционную выработку (2) для обратной струи для забоя вдоль наклона угольного пласта, а потом осуществляют проходку штрека так, чтобы вести горные работы в забое (6), расположенном вдоль наклона угольного пласта. Обеспечивается упрощение способа, получение благоприятного эффекта предотвращения внезапных выбросов и уменьшение концентрации напряжения в забое. 2 ил.

1. Способ предотвращения и контроля внезапных зональных выбросов угля и газа, согласно которому:
a. разделяют район производства горных работ на зоны (5) производства горных работ путем распределения дефектов и складок в месторождении таким образом, что границы зон (5) производства горных работ по возможности располагаются в осевых частях дефектов или складок;
b. определяют направление максимального напряжения в грунте вдоль горизонтального направления в зоне (5) производства горных работ традиционным способом тестирования напряжения в грунте;
причем когда прилежащий угол между измеренным направлением максимального напряжения в грунте вдоль горизонтального направления и направлением простирания угольного пласта меньше 45°, располагают входную вентиляционную выработку (4) и вентиляционную выработку (3) для обратной струи для зоны производства горных работ вдоль наклона угольного пласта, а затем осуществляют проходку штрека и располагают входную вентиляционную выработку (1) и вентиляционную выработку (2) для обратной струи для забоя вдоль направления простирания угольного пласта, а затем осуществляют проходку штрека, так чтобы вести горные работы в забое (6), расположенном вдоль направления простирания угольного пласта; а
когда прилежащий угол между измеренным направлением максимального напряжения в грунте вдоль горизонтального направления и направлением простирания угольного пласта больше 45°, располагают входную вентиляционную выработку (4) и вентиляционную выработку (3) для обратной струи для зоны производства горных работ вдоль направления простирания угольного пласта, а затем осуществляют проходку штрека и располагают входную вентиляционную выработку (1) и вентиляционную выработку (2) для обратной струи для забоя вдоль наклона угольного пласта, а затем осуществляют проходку штрека, так чтобы вести горные работы в забое (6), расположенном вдоль наклона угольного пласта.