Способ управления метановыделением на выемочном участке газообильной шахты Российский патент 2022 года по МПК E21F7/00 

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для повышения безопасности ведения горных работ при отработке свиты газоносных пластов угля.

Известен способ управления метановыделением на выемочном участке, включающий добычу угля подземным способом, проветривание выработок выемочного участка, установление газового баланса по величине относительного выделения метана из угольных пластов в вентиляционную сеть участка, измерение расхода воздуха и концентрации метана в потоке воздуха, исходящего из участка [Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. Макеевка-Донбасс, 1989. - 319 с., стр. 16-20].

Недостатком способа является то, что за основу принята относительная величина метанообильности выработок по источникам выделения метана из угольных пластов, которая не может характеризовать газовую ситуацию на выемочном участке при высоких объемах добычи угля.

Известен способ управления газовыделением в угольных шахтах при ведении очистных работ, включающий применение комбайновой технологии добычи угля, проветривание выработок выемочного участка в совокупности с дегазацией угольных пластов, распределение воздуха, изменение дебита метана и его концентрации в вентиляционной сети выемочного участка [Управление газовыделением в угольных шахтах при ведении очистных работ / И.В. Сергеев, В.С. Забурдяев и др. - М.: Недра, 1992. - 256 с., стр. 6-21].

К недостаткам способа следует отнести отсутствие связи показателей технологических схем управления газовыделением с метаноносностью угольных пластов, его газовом балансе по потенциальному содержанию метана в угольных пластах.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способом управления газовыделением на выемочном участке является способ, включающий определение газоносности угольных пластов, газообильности выемочных участков, управление метановыделением средствами вентиляции и дегазации применительно к подземной добыче угля с использованием углеразрушающего комбайна, измерение объемов добычи угля, расхода воздуха, дебита метана и его концентрации в рудничном воздухе и дегазационной сети выемочного участка [Проблемы разработки угольных пластов, извлечения и использования шахтного метана в Печерском бассейне В.С. Забурдяев и др. -М.: ННЦ ГП-ИГД им. А.А. Скочинского, 2002. - 356 с., стр. 84-91, 129-149, 160-166 (прототип)].

Недостатком способа является то, что газовый баланс выработок участка определяется по их относительной метанообильности, а не по газосодержанию метана в угольных пластах, являющихся первоисточниками газа и потенциальными показателями природного газового баланса, предопределяющего параметры управления газовыделением средствами дегазации.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности способа управления метановыделением на выемочном участке газообильной шахты при разработке свиты газоносных пластов угля.

Поставленная цель достигается за счет бурения разведочных скважин на горном отводе шахты, определения структуры углегазового массива, метаноносности пластов угля и расстояний их залегания, относительно отрабатываемого в первую очередь угольного пласта, потенциальных составляющих газового баланса по метану, заключенному в пластах угля, прогноза дальнейшего повышения объемов добываемого угля по газовому фактору и мероприятий по улучшению газовой ситуации на выемочном участке путем применения дополнительных технологий, снижающих интенсивность выделения метана на выемочном участке.

Способ осуществляется следующим образом.

На горном отводе шахты проводят разведочные скважины с охватом области залегания свиты угольных пластов по глубине и площади месторождения, анализируют структуру углегазового массива, определяют метаноносность пластов угля, их геометрическое расположение относительно разрабатываемого пласта.

В соответствии с планом потребных объемов добычи угля и проектными решениями проводят горные выработки на выемочном участке, устанавливают параметры их проветривания с учетом объемов добываемого угля, показателей интенсивности метановыделения на выемочном участке при комбайновом разрушении угля, параметров разгрузочного влияния очистных работ на углегазовый массив в кровле и почве отрабатываемого пласта.

Предварительно по метаноносности угольных пластов в зонах их разгрузки определяют потенциальные составляющие газового баланса по содержанию метана в пластах угля, оценивают потребность искусственного снижения их газоносности средствами дегазации дополнительно к схеме управления газовыделением средствами дегазации.

В процессе ведения очистных работ на участке посуточно измеряют объемы добываемого угля, интенсивность выделения метана в горные выработки и дегазационные скважины, показатели которых используют для определения газодинамической связи интенсивности метановыделения на участке от объемов добываемого угля. Построенные эпюры почасового изменения угледобычи, интенсивности метановыделения и концентрации метана в исходящем из участка потоке воздуха прогнозируют повышение объемов добываемого угля по газовому фактору, возможность применения дополнительных мероприятий по улучшению газовой ситуации на участке.

Все технологические операции по добыче угля, определению метаноносности пластов угля, изменению интенсивности выделения метана в выработки участка и дегазационные скважины выполняют стандартными методами в соответствии с положениями нормативного документа.

Положительный эффект от внедрения способа управления метановыделением на выемочном участке достигают за счет определения исходных данных по метаноносности пластов угля, залегающих в области разгрузочного действия очистных работ на углевородные массивы, определения потенциальных составляющих газового баланса по содержанию метана в пластах угля, установления газодинамической связи между показателями газовыделения в сети выработок участка и объемами добываемого угля, прогноза дальнейшего повышения добычи угля по газовому фактору, возможности применения дополнительных мероприятий по улучшению газовой ситуации на участке.

Заявлен способ управления метановыделением на выемочном участке газообильной шахты. Техническим результатом является повышение эффективности способа управления метановыделением на выемочном участке газообильной шахты при разработке свиты газоносных пластов угля. Способ включает бурение разведочных скважин. Также способ включает анализ структуры углегазового массива, метаноносности угольных пластов, удаленности их от разрабатываемого пласта, объемов среднесуточной добычи угля комбайном. Также способ включает проветривание выработок участка, измерение интенсивности выделения метана и его содержания в исходящем из участка потоке воздуха. Дополнительно определяют потенциальные составляющие газового баланса по содержанию метана в пластах угля. Также определяют потребность искусственного снижения метаноносности угольных пластов средствами дегазации. Измеряют интенсивность выделения метана в дегазационную и вентиляционную сети выемочного участка. По эпюрам почасового в течение суток изменения объемов добываемого угля, интенсивности суммарного выделения метана на участке, содержанию метана в исходящем из участка потоке воздуха прогнозируют повышение объемов добываемого угля по газовому фактору. Определяют возможность применения дополнительных мероприятий по улучшению газовой ситуации на участке.

Способ управления метановыделением на выемочном участке газообильной шахты, включающий бурение разведочных скважин, анализ структуры углегазового массива, метаноносности угольных пластов, удаленности их от разрабатываемого пласта, объемов среднесуточной добычи угля комбайном, проветривание выработок участка, измерение интенсивности выделения метана и его содержания в исходящем из участка потоке воздуха, отличающийся тем, что определяют потенциальные составляющие газового баланса по содержанию метана в пластах угля, потребность искусственного снижения метаноносности угольных пластов средствами дегазации, измеряют интенсивность выделения метана в дегазационную и вентиляционную сети выемочного участка, при этом по эпюрам почасового в течение суток изменения объемов добываемого угля, интенсивности суммарного выделения метана на участке, содержанию метана в исходящем из участка потоке воздуха прогнозируют повышение объемов добываемого угля по газовому фактору с возможностью применения дополнительных мероприятий по улучшению газовой ситуации на участке.