Способ прогноза метанообильности очистной выработки Российский патент 2024 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано в шахтах для определения метанообильности выемочного участка и допустимой производительности очистного забоя по газовому фактору.

Известен способ прогноза метанообильности выработанного пространства очистного забоя при схеме проветривания его выработок с отводом метана из отработанного пространства лавы с помощью газоотсасывающей вентиляторной установки на поверхность шахты [«Инструкция по применению схем проветривания выемочных участков угольных шахт с изолированным отводом метана из выработанного пространства с помощью газоотсасывающих установок.» Серия 05, выпуск 18. - М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2010. - 152 с. (4 с)].

Недостаток способа состоит в том, что метанообильность выработанного пространства определяют по относительной величине выделения метана из его источников, что снижает уровень категории опасности шахты по метану при высокой производительности очистного забоя по объему добытого угля, в результате чего шахту относят к меньшей категории ее опасности по метану.

Известен способ прогноза метанообильности угольных шахт, включающий проведение выработок по угольному пласту на выемочном участке, определение его относительной метанообильности по источникам выделения метана и допустимой нагрузки на очистной забой по газовому фактору [«Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт» Донбасс, Макеевка, 1989. - 319 с (стр. 16-32)].

К недостаткам данного способа следует отнести определение относительной величины метанообильности выемочного участка (на тонну добытого угля), что не отвечает фактической ситуации по газовой опасности шахты при высоких нагрузках на лавы, снижает уровень опасности шахты по метану.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способом определения метанообильности углегазового массива является техническое решение, включающее анализ состава горных пород в разрезе углепородного массива на выемочном поле, параметры свиты угольных пластов, определение их метаноносности, протяженности по нормали пластов зоны обрушения пород кровли, трещиноватости подрабатываемого и надрабатываемого массивов, проведение оконтуривающих выемочное поле выработок и отработку угольного пласта («Проблемы разработки метаноносных пластов в Кузнецком угольном бассейне» Ю.Н. Малышев, Ю.Л. Худин и др. - М.: Изд-во Академии горных наук, 1997, - 463 с (стр. 267-269, 277-285) (прототип)].

Недостатком способа является то, что определяют относительную величину метанообильности выемочного участка, которая не может быть принята применительно к высокой производительности очистного забоя как исходный показатель метановой опасности при установлении допустимой нагрузки на очистной забой по газовому фактору.

Технической задачей изобретения является определение абсолютной метанообильности выемочного участка в условиях свиты угольных пластов и высокой производительности очистного забоя.

Технический результат, заключающийся в повышении точности прогноза абсолютной метанообильности углепородного массива при отработке угольного пласта очистным забоем, достигается тем, что согласно способу производят определение параметров залегания свиты угольных пластов в условиях газопородного массива, зоны обрушения пород кровли отрабатываемого пласта угля, зоны трещиноватости массива горных пород в кровле и почве рабочего пласта и скорости подвигания лавы, отличающийся тем, что дополнительно определяют показатели физико-механического и газодинамического состояния горных пород в области разгружающего действия очистных работ, при этом зоны трещиноватости пород кровли и почвы отрабатываемого пласта устанавливают по литологическому составу вмещающих угольных пластов пород и расстоянию между угольными пластами, с учетом скорости подвигания лавы устанавливают местоположение зон повышенной интенсивности метановыделения из сближенных пластов угля в выработки выемочного участка и выработанное пространство, протяженность подверженных разгрузке зон в кровле и почве рабочего пласта и степень их естественной дегазации, по суммарной величине интенсивности выделения метана из отрабатываемого и сближенных пластов угля, залегающих в области выемочного участка, определяют величину абсолютной метанообильности участка допустимую нагрузку на очистной забой по газовому фактору и категорию опасности шахты по метану.

Способ реализуют следующим образом.

На горном отводе угольной шахты в условиях залегания свиты метаноносных угольных пластов проводят оконтуривающие выемочный участок выработки в соответствии с технологией подготовки и отработки угольного пласта. Определяют геометрическое расположение и размеры отрабатываемого и сближенных пластов угля, их метаноносность и скорость подвигания очистного забоя. По вынимаемой мощности рабочего пласта устанавливают зону обрушения пород кровли, а по литологическому составу вмещающих угольные пласты пород и расстоянию между угольными пластами - зоны трещиноватости пород кровли и почвы отрабатываемого пласта. Затем с учетом скорости подвигания лавы устанавливают местоположение зон повышенной интенсивности метановыделения из сближенных пластов угля в выработки выемочного участка и выработанное пространство, протяженность подверженных разгрузке зон в кровле и почве рабочего пласта и степень их естественной дегазации.

По суммарной величине интенсивности выделения метана из отрабатываемого и сближенных пластов угля, залегающих в области выемочного участка, определяют величину абсолютной метан ообильности участка, допустимую нагрузку на очистной забой по газовому фактору и категорию опасности шахты по метану.

По опытным исследованиям, изучению геометрического состояния углепородных массивов, определении метаноносности угольных пластов и интенсивности метановыделения в условиях выемочных участков угольных шахт были установлены интенсивность метановыделения в сети выработок выемочных участков показатели абсолютной метанообильности в различных горнотехнических условиях отработки газоносных пластов угля с высокой нагрузкой на лавы, которые составили от 100 до 180 м3/мин метана. При этом выявлена связь между интенсивностью добычи угля в лавах и метанообильностью выемочных участков в течение работы очистных забоев от монтажной камеры до полной отработки угольного пласта в пределах очистного участка.

Исходные показатели состояния углепородного массива, протяженности зон его напряженного состояния, измерения метаноносности пластов угля и интенсивности выделения метана из основных источников его содержания определяют по инструкциям и нормативным документам, действующим в угольных шахтах.

Комплекс технологических операций по прогнозу абсолютной метанообильности углепородного массива при отработке угольного пласта очистным забоем позволяет повысить ее точность, определить допустимую нагрузку на очистной забой по газовому фактору и установить категорию опасности шахты по метану.

Изобретение относится к способу прогноза абсолютной метанообильности выемочного участка. Техническим результатом является повышение точности прогноза абсолютной метанообильности углепородного массива при отработке угольного пласта очистным забоем. Способ включает определение параметров залегания свиты угольных пластов в условиях газопородного массива. Также включает определение зоны обрушения пород кровли отрабатываемого пласта угля и зоны трещиноватости массива горных пород в кровле и почве рабочего пласта и скорости подвигания лавы. Дополнительно определяют показатели физико-механического и газодинамического состояния горных пород в области разгружающего действия очистных работ. Зоны трещиноватости пород кровли и почвы отрабатываемого пласта устанавливают по литологическому составу вмещающих угольных пластов пород и расстоянию между угольными пластами. С учетом скорости подвигания лавы устанавливают местоположение зон повышенной интенсивности метановыделения из сближенных пластов угля в выработки выемочного участка и выработанное пространство. Также устанавливают протяженность подверженных разгрузке зон в кровле и почве рабочего пласта и степень их естественной дегазации, по суммарной величине интенсивности выделения метана из отрабатываемого и сближенных пластов угля, залегающих в области выемочного участка. Также определяют величину абсолютной метанообильности участка, допустимую нагрузку на очистной забой по газовому фактору и категорию опасности шахты по метану.

Способ прогноза абсолютной метанообильности выемочного участка, включающий определение параметров залегания свиты угольных пластов в условиях газопородного массива, зоны обрушения пород кровли отрабатываемого пласта угля, зоны трещиноватости массива горных пород в кровле и почве рабочего пласта и скорости подвигания лавы, отличающийся тем, что дополнительно определяют показатели физико-механического и газодинамического состояния горных пород в области разгружающего действия очистных работ, при этом зоны трещиноватости пород кровли и почвы отрабатываемого пласта устанавливают по литологическому составу вмещающих угольных пластов пород и расстоянию между угольными пластами, с учетом скорости подвигания лавы устанавливают местоположение зон повышенной интенсивности метановыделения из сближенных пластов угля в выработки выемочного участка и выработанное пространство, протяженность подверженных разгрузке зон в кровле и почве рабочего пласта и степень их естественной дегазации, по суммарной величине интенсивности выделения метана из отрабатываемого и сближенных пластов угля, залегающих в области выемочного участка, определяют величину абсолютной метанообильности участка, допустимую нагрузку на очистной забой по газовому фактору и категорию опасности шахты по метану.