Способ дегазации выемочного участка Российский патент 2020 года по МПК E21F7/00 

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано в шахтах для снижения интенсивности выделения метана в выработки выемочного участка и поддержания допустимой ПБ концентрации метана на сопряжении очистного забоя с участковой выработкой.

Известен способ дегазации источников метановыделения на выемочном участке, включающий проведение выработок в плоскости отрабатываемого пласта, бурение скважин по угольному пласту, подсоединение скважин к вакуумной системе и извлечение метана (Геотехнологические проблемы разработки опасных по газу и пыли угольных пластов [А.Д. Рубан, Г.С. Забурдяев, В.С. Забурдяев. ИПКОН РАН - М.: Наука, 2007. - 279 с.; стр. 15, 151-158].

Недостатком способа является то, что на выемочном участке проводят короткие (до 200 м) скважины, в то время как протяженность выемочных участков (полей) превышает длину таких скважин в разы.

Известен способ дегазации угольных пластов, включающий бурение веером длинных направленной трассы скважин на выемочном участке, подсоединение их к вакуумной системе и извлечение метана (Проблемы обеспечения высокой производительности очистных забоев в метанообильных шахтах [А.Д. Рубан, В.Б. Артемьев, В.С. Забурдяев и др. - М.: УРАН ИПКОН РАН, 2009. - 396 с. С. 218-223].

К недостаткам способа можно отнести отсутствие технологических решений по извлечению метана из основного его источника - сближенных пластов угля.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ дегазации выемочного участка, включающий проведение выработок в плоскости отрабатываемого пласта, оставление между выемочными участками целиков угля, бурение веером расположенных скважин по сближенному подрабатываемому пласту, подсоединение скважин к вакуумной системе выемочного поля и извлечение метана [Инструкция по дегазации угольных шахт. Серия 05. Выпуск 22. - М.: ЗАО «НТЦ исследований проблем ПБ», 2012. - 250 с.; стр. 84-86, 121-124 (Прототип)].

Недостатком способа является то, что схема и параметры расположения скважин, пробуренных по сближенному пласту, не обеспечивают эффективного извлечения метана из сближенного пласта угля по всей его площади и нет возможности извлекать метановоздушные смеси из отработанного участка, прилегающего к действующему.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности дегазации на отрабатываемом участке пласта и прилегающем к нему ранее отработанном за счет рационального расположения скважин на выемочном участке.

Указанная цель достигается тем, что на участке шахтного поля подготавливают выемочные участки с оставлением между ними межлавных целиков угля, прокладывают дегазационно-вакуумную сеть и проводят скважины направленной трассы по сближенному подрабатываемому пласту угля. Основополагающую в схеме дегазации стволовую скважину проводят из пластовой выработки по вмещающим породам до подрабатываемого сближенного пласта (или сближенных пластов). Группу веером расположенных скважин по сближенному пласту проводят из породной части ствола скважины, устье которой располагают вблизи участковой выработки с исходящим из очистного забоя потоком воздуха.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 и фиг. 2 показана первая из группы веером располагаемых скважин; на фиг. 3 и фиг. 4 показаны схемы скважинной дегазации выемочного участка.

На чертежах показаны: отрабатываемый пласт угля - 1, выработка с исходящей струей воздуха - 2, выработка со свежей струей воздуха - 3, очистной забой - 4, выработанное пространство действующего участка - 5, пространство ранее отработанного участка - 6, выработка очередного участка - 7, линия разгрузки пород кровли - 8, сближенный пласт - 9, целик угля между участками - 10, стволовая скважина по породам кровли - 11, скважина по сближенному пласту - 12, скважина над целиком угля вблизи выработки с исходящей струей воздуха - 13, скважина над целиком угля вблизи выработанного пространства отработанного участка - 14, дегазационный трубопровод - 15, поток свежего воздуха - 16, поток отработанного воздуха - 17, выработка отработанного участка - 18.

Способ реализуется следующим образом.

Первую из группы веером располагаемых скважин проводят параллельно вентиляционной с исходящей струей выработки (фиг. 1, фиг. 2), при этом через ранее пробуренную в кровле отрабатываемого пласта скважину над межлавным целиком угля извлекают метановоздушную смесь из прилегающего выработанного пространства ранее отработанного участка (фиг. 1, фиг. 3, фиг. 4).

Первую из веера скважин располагают в сближенном пласте с учетом угла разгрузки пород кровли, устанавливаемого в соответствии с Инструкцией по дегазации угольных шахт (2012 г.). Остальные скважины в сближенном пласте угля проводят с возможностью наиболее полного охвата его по площади (фиг. 1). Забои первой скважины в веере и ближайшие к ней располагают таким образом, чтобы они выходили за пределы линии очистной выработки и находились в разгружаемой от горного давления зоне сближенного пласта (или сближенных пластов).

Число стволовых скважин в выработке или в сбойке, разрезающей выемочный участок отрабатываемого пласта, устанавливают исходя из возможности техники по бурению протяженных скважин. Количество схем скважинной дегазации выемочного участка, изображенных на фиг. 1-4, определяют с учетом протяженности участка выемочного поля и технических возможностей буровой техники.

Пробуренные на участке скважины подсоединяют к вакуумной сети выемочного поля, кроме скважины по породе над целиком угля очередного выемочного участка.

Ранее пробуренные скважины в кровле отрабатываемого пласта над межлавным целиком угля используют для извлечения метановоздушных смесей из прилегающего выработанного пространства к действующему участку. При этом скважину проводят в зоне разгрузки целика угля от действия подготовительной выработки, оконтуривающей выемочный участок, то есть скважину располагают ближе к краю оставленного целика угля в 2-3 м от боковой стенки выработки отрабатываемого участка угольного пласта (фиг. 4). Такую скважину подключают к дегазационному трубопроводу и улавливают метан, который скапливается в кровле ранее отработанного участка.

Операции в соответствии с фиг. 1-4 реализуют в следующей последовательности.

На шахтном поле в пределах планируемого выемочного участка по пласту 1 проводят оконтуривающие выработки 2 и 3, по выработке 3 поступает в очистной забой 4 свежий воздух, а исходящий воздух из участка отводят по выработке 2. Очистной забой 4 оборудуют комбайном по разрушению угольного массива, управление кровлей осуществляют полным обрушением подработанных пород 5 на действующем очистном участке и пород 6 - на ранее отработанном. Между выработками 2 и 7 оставляют целик угля 10.

Зону разгрузки пород кровли 8 и сближенного пласта 9 устанавливают по рекомендациям нормативного документа.

Буровую установку размещают в выработке 2, из которой проводят по породам кровли стволовую часть 11 скважины до сближенного пласта 9 с последующим бурением веера скважин 12 в плоскости сближенного пласта 9 в направлении движущего очистного забоя 4. Первую из веера скважину 12 проводят в плоскости сближенного пласта 9 параллельно выработке 2 за пределы зоны разгрузки 8 от горного давления пласта 9. Ближайшие к параллельной скважине 12 проводят в направлении движущегося забоя 4 до начала разгрузки сближенного пласта 9.

В породах кровли отрабатываемого пласта над целиком угля 10 проводят параллельно выработке 2 скважину 13, которую затем под номером 14 используют для извлечения метана вблизи погашенной выработки 18 выработанного пространства 6 ранее отработанного участка.

Для проветривания выработок выемочного участка свежий воздух 16 подают по выработке 3, пропускают его по очистному забою 4 и отводят отработанный воздух 17 из участка по выработке 2.

Скважины, пробуренные в плоскости сближенного пласта 9, подключают к дегазационному трубопроводу 15 и отводят каптируемый метан на дневную поверхность. Скважину 14, пробуренную в породах кровли отрабатываемого пласта над целиком угля, подключают к дегазационному трубопроводу в начале отработки разрабатываемого пласта 1 на действующем участке, оконтуренном выработками 2 и 3.

Комплекс предложенных технологических решений по дегазации выемочного участка позволит повысить эффективность дегазации сближенных пластов угля, залегающих в кровле отрабатываемого пласта, и извлекать метановоздушные смеси из прилегающего выработанного пространства ранее отработанного участка.

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано в шахтах для снижения интенсивности выделения метана в выработки выемочного участка и поддержания допустимой ПБ концентрации метана на сопряжении очистного забоя с участковой выработкой. Изобретение включает проведение выработок в плоскости отрабатываемого пласта, оставление между выемочными участками целиков угля, бурение веера скважин по сближенному подрабатываемому пласту, подсоединение скважин к вакуумной системе выемочного поля и извлечение метана. Новизна изобретения заключается в том, что скважины по сближенному пласту проводят из забоя породной части ствола скважины, устье которой располагают вблизи участковой выработки с исходящим потоком воздуха, первую из группы веером располагаемых скважин проводят параллельно вентиляционной с исходящей струей выработки, при этом через ранее пробуренную в кровле отрабатываемого пласта скважину над межлавным целиком угля извлекают метановоздушные смеси из прилегающего выработанного пространства ранее отработанного участка. Положительный эффект достигается путем применения технологических решений по рациональному расположению устьев дегазационных скважин, предназначенных для извлечения метана из подрабатываемого сближенного пласта и извлечению метановоздушных смесей из прилегающего выработанного пространства через породную скважину, пробуренную в кровле отрабатываемого пласта над межлавным целиком угля. 4 ил.

Способ дегазации выемочного участка, включающий проведение выработок в плоскости отрабатываемого пласта, оставление между выемочными участками целиков угля, бурение по сближенному подрабатываемому пласту веера направленной трассы скважин навстречу движущемуся очистному забою, подсоединение скважин к вакуумной системе выемочного поля и извлечения метана, отличающийся тем, что скважины по сближенному пласту проводят из породной части ствола скважины, устье которой располагают вблизи участковой выработки с исходящим потоком воздуха, первую из группы веером располагаемых скважин проводят параллельно вентиляционной с исходящей струей выработки, при этом через ранее пробуренную в кровле отрабатываемого пласта породную скважину над межлавным целиком угля извлекают метановоздушные смеси из прилегающего выработанного пространства ранее отработанного участка.