Способ дегазации выемочного угольного поля Российский патент 2023 года по МПК E21F7/00 

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной отрасли, и может быть использовано в шахтах для снижения интенсивности выделения метана в выработки выемочного участка и повышения производительности очистного забоя по газовому фактору.

Известен способ дегазации, включающий проведение выработок и скважин в плоскости угольного пласта на отрабатываемом участке, герметизацию затрубного пространства скважин от подсосов рудничного воздуха, подключение скважин к дегазационной сети шахты и извлечение метана [«Инструкция по дегазации угольных шахт». Серия 05. Выпуск 22, 2012. - 250 с.; стр. (84-85)].

К недостаткам способа относится то, что продолжительность работы пластовых скважин в зоне ограничена подвиганием очистного забоя на отрабатываемом выемочном участке и эффективность таких скважин по снижению газоносности угля оказывается низкой.

Известен способ дегазации пласта путем бурения скважин параллельно линии очистного забоя и ориентировано на него из конвейерной и фланговой выработок, герметизацию устьев скважин, подключение скважин к газопроводу и извлечение метана [«Метан в шахтах и рудниках России: прогноз, извлечение и использование» А.Д. Рубан, B.C. Забурдяев, Г.С. Забурдяев и др. - М.: ИПКОН РАН, 2006. - 312 с.; (стр. 89-90)].

Недостаток способа состоит в том, что зона проведения подготовительной выработки на очередном выемочном участке остается недегазированной, и может быть опасной по газовому фактору.

Наиболее близким по технической сущности, достигаемому результату и по газовому фактору является способ дегазации, включающий проведение на выемочном участке по пласту из камеры промежуточного штрека длинных направленной трассы скважин вдоль выемочного участка параллельно его оси [«Проблемы обеспечения высокой производительности очистных забоев в метанообильных шахтах» А.Д. Рубан, В.Б. Артемьев, B.C. Забурдяеви др. - М.: ИПКОН РАН, 2009. - 396 с.; (стр. 223) (прототип)].

Недостаток способа заключается в том, что осложняется процесс бурения пластовых скважин на их закруглении вблизи дегазационной камеры, вывода скважин в горизонтальную плоскость параллельно оси выемочного участка, отсутствие дегазации сближенных пластов угля как основного источника метановыделения на участке и снижение эффективности дегазации.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности дегазации выемочного поля при отработке свиты газоносного угольного пласта.

В основу технического решения по дегазации выемочного поля положена технология подготовки и отработки угольного пласта, включая параметры участка пласта, конвейерного и вентиляционного штреков (ходков при отработке пласта по падению или восстанию), сбойки между штреками, конвейерного штрека очередного выемочного участка, выработанного пространства отрабатываемого участка, а также схемы дегазационного трубопровода, проложенного по вентиляционному уклону, конвейерному штреку очередного выемочного участка, очистных забоев действующего участка и очередного, сбоек между уклонами, размеры целиков угля между выемочными участками.

Указанная цель достигается тем, что на выемочном угольном поле, в соответствии с технологией подготовки угольного пласта, дополнительно из дегазационных камер (ниши) проводят скважины на подрабатываемые пласты угля, скважины на отрабатываемом участке в месте их вскрытия очистным забоем изолируют от рудничной атмосферы и создают в них разрежение с превышением депрессии воздушного потока в призабойном пространстве очистного забоя, дегазационные камеры (ниши) проводят кратным ширине угольного целика между выемочными участками, подготовительные выработки и монтажные камеры проводят в дегазированной скважинами зоне пласта, сбойки между уклонами располагают по схеме совмещения их стыков с конвейерными и вентиляционными штреками, таким образом, дополнительно вдоль границ выемочного участка проводят направленной трассы скважины на сближенные пласты угля в разгружаемые от горного давления зоны, при этом скважины, пробуренные в плоскости отрабатываемого пласта в месте их вскрытия очистным забоем, изолируют от рудничной атмосферы.

Способ реализуют следующим образом.

По технологической схеме подготовки угольного пласта к отработке проводят конвейерный и вентиляционные штреки и монтажную камеру в предварительно дегазированных скважинами зонах угольного пласта. На отрабатываемом выемочном участке и на очередном, проводят и подсоединяют к дегазационному трубопроводу длинные в плоскости угольного пласта скважины, располагая их параллельно оси выемочного участка.

Расстояния между пробуренными параллельно оси выемочного участка скважинами определяют с учетом необходимой степени снижения метаноносности угольного пласта с учетом показателей газоотдачи пласта в дегазационные скважины, коэффициента крепости угля по методу М.М. Протодьяконова, протяженности зоны разгрузочного действия очистного забоя на массив угля впереди него, степени повышения его газоотдачи в скважины и продолжительности дегазации пласта.

Перед бурением скважин направленной трассы на сближенные подрабатываемые пласты угля устанавливают их местоположение относительно конвейерной и вентиляционной выработок на действующем выемочном участке под естественным влиянием разгрузки очистного забоя на углепородный массив кровли отрабатываемого пласта.

Эту операцию выполняют экспериментально путем бурения контрольных скважин, измерения их дебита или напряженного состояния углепородного массива, либо определяют по рекомендация нормативного документа по дегазации угольных шахт.

Скважины направленной трассы на сближенные пласты угля проводят из промежуточных штреков в разгружаемые от горного давления зоны вблизи конвейерной и вентиляционной выработок действующего выемочного участка, а затем по истечении времени выполняют эту операцию и на очередном выемочном участке.

Скважины направленной трассы на подрабатываемые пласты угля проводят с использованием буровой установки, например VLD-1000, пересекают породы кровли отрабатываемого пласта с последующим выводом скважины в плоскость сближенного пласта угля. Устье этих скважин герметизируют от подсосов рудничного воздуха, подключают к дегазационному трубопроводу и извлекают метан.

По опытным данным ширину целика угля между выемочными участками принимают равными 25-30 м, степень интенсификации газоотдачи пласта в скважины в разгружаемых зонах - 1,3-1,4. В сравнении со старой схемой дегазации отрабатываемого пласта скважинами показатели дегазации следующие: их длина в блоке (участке) 180 м, число при новой схеме - по проекту, пластовые скважины проводят параллельно оси выемочного участка и подключают к дегазационной сети. Параметры дегазируемого участка, на протяженном выемочном поле, задают равными 780-800 м, при длине лавы - 300-340 м. Режим работы скважин устанавливают по рекомендациям нормативного документа по дегазации угольных шахт. Операции технического характера и их очередность устанавливают в соответствии с технологией подготовки участков к отработке и технических работ по дегазации пласта скважинами. Подготовительные выработки и монтажные камеры проводят в дегазированных скважинами зонах пласта. Скважины на отрабатываемом участке, вскрытые очистным забоем, изолируют от рудничной атмосферы.

Расстояние между устьями скважин, пробуренных на сближенные пласты угля, принимают с учетом зоны разгрузочного действия очистного забоя, причем вблизи вентиляционного штрека проводят две направленной трассы скважины. Разрежение на скважинах устанавливают с возможностью извлечения кондиционных по метану газовоздушных смесей, критерием служит концентрация метана на устье скважины, допустимая нормативным документом.

Комплекс технологических решений по дегазации угольных пластов на выемочном поле повышает его эффективность при меньших затратах на бурение и герметизацию скважин предварительной дегазации, не менее чем в 1,3 раза по сравнению с традиционной нормативной схемой дегазации, за счет сокращения числа скважин, использования разгрузочного действия очистного забоя на газоотдачу пластов угля, снижения финансовых затрат на герметизацию устьев меньшего числа скважин.

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 повышения производительности очистных забоев по газовому фактору. Способ дегазации выемочного поля угля включает проведение конвейерного и вентиляционного штреков и монтажной камеры в предварительно дегазированных скважинами зонах угольного пласта. Проводят скважины направленной трассы в плоскости угольного пласта параллельно оси выемочного участка. Герметизируют затрубное пространство скважин трубами от подсосов рудничного воздуха. Подключают скважины к дегазационному трубопроводу и извлекают метан. Устанавливают местоположение конвейерного и вентиляционного штреков отрабатываемого пласта относительно подрабатываемых пластов на выемочном угольном поле. Дополнительно из промежуточных штреков конвейерной и вентиляционных выработок действующего выемочного участка проводят скважины направленной трассы на подрабатываемые пласты угля. Скважины пересекают породы кровли отрабатываемого пласта с последующим выводом скважины в плоскость сближенного пласта угля. Вблизи вентиляционного штрека проводят две скважины направленной трассы. Разрежение на скважинах устанавливают с возможностью извлечения кондиционных по метану газовоздушных смесей. Скважины на отрабатываемом участке в месте их вскрытия очистным забоем изолируют от рудничной атмосферы и создают в них разрежение с превышением депрессии воздушного потока в призабойном пространстве очистного забоя. Конвейерные и вентиляционные штреки проводят кратным ширине угольного целика между выемочными участками. Сбойки между уклонами располагают по схеме совмещения их стыков с конвейерными и вентиляционными штреками. Достигается технический результат – повышение эффективности дегазации выемочного поля при отработке свиты газоносного угольного пласта за счет сокращения числа скважин.

Способ дегазации выемочного поля угля, включающий проведение конвейерного и вентиляционного штреков и монтажной камеры в предварительно дегазированных скважинами зонах угольного пласта, скважин направленной трассы в плоскости угольного пласта параллельно оси выемочного участка, герметизацию затрубного пространства скважин трубами от подсосов рудничного воздуха, подключение скважин к дегазационному трубопроводу и извлечение метана, отличающийся тем, что устанавливают местоположение конвейерного и вентиляционного штреков отрабатываемого пласта относительно подрабатываемых пластов на выемочном угольном поле, дополнительно из промежуточных штреков конвейерной и вентиляционных выработок действующего выемочного участка проводят скважины направленной трассы на подрабатываемые пласты угля, при этом скважины пересекают породы кровли отрабатываемого пласта с последующим выводом скважины в плоскость сближенного пласта угля, причем вблизи вентиляционного штрека проводят две скважины направленной трассы, разрежение на скважинах устанавливают с возможностью извлечения кондиционных по метану газовоздушных смесей, при этом скважины на отрабатываемом участке в месте их вскрытия очистным забоем изолируют от рудничной атмосферы и создают в них разрежение с превышением депрессии воздушного потока в призабойном пространстве очистного забоя, конвейерные и вентиляционные штреки проводят кратным ширине угольного целика между выемочными участками, сбойки между уклонами располагают по схеме совмещения их стыков с конвейерными и вентиляционными штреками.