Способ дегазации горного массива при разработке угольного пласта Советский патент 1988 года по МПК E21F7/00 

to

о

со

пласта лавой по слой - пласт; А-А на фиг. 1;

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для снижения газообильности выемочных участков, борьбы со скоплениями метана на сопряжениях лав с вептиляционными выработками, преимущественно на мощных пластах.

Целью изобретения является повышение эффективности дегазации и предотвращение скоплений метана на сопряжении лавы с вентиляционной выработкой.

На фиг. 1 приведена схема дегазации горного массива при отработке мощного простиранию по системе на фиг. 2 - разрез на фиг. 3 - схема дегазации мощного пласта, отрабатываемого двумя слоями по падению и оконтури- ренного выработками; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - схема дегазации мощного пласта, вскрытого выработками и отрабатываемого тремя слоями; на фиг. 6 - разрез В-В на фиг. 5.

Способ дегазации горного массива осуществляют следующим образом.

На оконтуренном (фиг. 1 и 3) или вскрытом (фиг. 5) выработками участке угольного пласта 1 из выработки 2 проводят поочередно с разворотом навстречу лаве скважины 3 в плоскости пласта и скважины 4 вкрест слоев угольного пласта и пород кровли. Породы кровли скважины, пробуренные вкрест пласта, пересекают на границе дренирующего влияния вентиляционной выработки 5 (фиг. 1 и 2) при отработке пласта на полную мощность или на границе дренирующего влияния вентиляционной выработки 5 верхнего слоя (фиг. 3-6), отрабатываемого первым. Скважины 3 и 4 подключены к дегазационному трубопроводу 6.

Расстояние между скважинами устанавливают исходя из фильтрационных свойств угольного пласта, необходимой степени его дегазации и времени, отведенного технологической схемой на выполнение дегазационных работ. При существующей технике добычи угля расстояние между устьями скважины 3 и 4 составляет в среднем 15-20 м.

При слоевой разработке пласта (фиг. 3- 6) скважины 3 проводят в слое, отрабатываемом во вторую очередь. На оконтуренном выработками участке пласта (фиг. 1 4) скважины 3 не добуривают на 10- 15 м до вентиляционной выработки, а на вскрытом участке пласта (фиг. 5 и 6) пере- буривают за контур будущей самой удаленной выработки на 5-10 м. Эти скважины эффективно функционируют во время разгрузочного влияния на пласт очистного забоя верхнего (первого) слоя, что благоприятно сказывается на газовой обстановке в лаве, на сопряжении лавы с вентиляционной выработкой и на выемочном участке. Газ в больщом количестве отводят

0

5

через скважины 3 в дегазационную сеть до и после отработки верхнего слоя.

Скважины 4 (фиг. 1-6) проводят вкрест угольного пласта или его верхней части и пород кровли для отвода газа, выделяющегося из угля в полости расслоения, которые формируются под влиянием очистных работ на контакте различных литологических разностей, т. е. на контакте угольных пачек пласта с прослоями породы, угольного пласта и пород кровли. В сформированные под влиянием изменяющегося горного давления полости расслоения горных пород метан выделяется весьма интенсивно и с большой площади обнажения пласта. Скважины 3, пробуренные в плоскости пласта, не могут эффективно извлекать метан, выделяющийся в упомянутые полости, в то время как скважины 4 с этой задачей справляются весьма эффективно, так как они проведены вкрест слоев угольного пласта и пород кровли, пересекают полости расслоения.

Забой угольной части скважин 4 располагают на контакте пласта с породами кровли на границе дренирующего влияния вентиляционной выработки 5 (фиг. 1 и 2) или вентиляционной выработки 5 верхнего слоя (фиг. 3-6). В породы кровли скважины 4 углубляют на длину 2-3 м. Указанная граница находится на расстоянии 15-30 м от вентиляционной выработки.

Газ, выделяющийся из пласта в полости расслоения, перемещается в направлении вентиляционной выработки за счет разности давлений в пласте, полости, выработке и на своем пути улавливается скважинами 4, подключенными к вакуумной сети. Эти скважины улавливают и часть газа, поступающего на сопряжение лавы из подрабатываемой и надрабатываемой толщ.

Скважины 3 и 4 (фиг. 1-6), функционирующие в зоне природной проницаемости пласта и в зоне техногенного тре- д щинообразования, но не пересеченные забоем лавы, работают в режиме, при котором концентрация метана в каптируемой смеси пригодна для утилизации метана. С учетом нормативных подсосов воздуха в скважины и дегазационный трубопровод,средств 5 герметизации пластовых скважин концентрацию метана на устьях скважин поддерживают на уровне не ниже 50-60%. Вакуум на скважинах в этом случае составляет 100-200 мм рт. ст.

На устьях скважин 3 и 4 (фиг. 1 и 2) и скважин 4 (фиг. 3-6), пересеченных забоем лавы, вакуум уменьщают в 1,2- 1,5 раза.

В период аэродинамического сообщения скважин 4 с призабойным пространством лавы через породы кровли (фиг. 1 и 3), а также после выемки первого слоя (скважины 4 на фиг. 3), дебит метановоз- душной смеси из скважин 4 уменьшают до- величины, при которой концентрация метана

0

5

0

5

в каптируемой смеси не снижается ниже установленной ПБ нормы. Концентрация метана в такой момент ее функционирования не должна быть ниже 25%. При существующих параметрах очистных работ (длина лав 100-200 м) вакуум на устьях скважин 4, имеющих аэродинамическое сообщение с призабойным или выработанным пространством, составляет 50-75 мм рт. ст.

Скважины 3, проведенные по второму слою пласта (фиг. 4 и 6), весьма эффективно функционируют в зоне разгрузочного влияния очистного забоя первого слоя (фиг. 3). Вакуум на устьях таких скважин сохраняют максимально возможным, т. е. максимальным в дегазационной системе на данном выемочном участке. Обычно это 100-200 мм рт. ст. Затем, когда забой лавы верхнего (первого) слоя начинает надрабатывать массив угля вблизи обсадной трубы с скважины, вакуум на ней снижают в 1,5-2 раза. На устьях над- работанных скважин (скважина 3 на фиг. 3) вакуум поддерживают на уровне 50-100 мм рт. ст. Если концентрация метана в каптируемой из скважины 3 смеси будет ниже 25%, то вакуум на ее устье умень- щают до величины, при которой концентрация метана превысит 25%.

Необходимый режим работы скважин, имеющих аэродинамическое сообщение с призабойным пространством лавы или с выработанным пространством, создают, например, путем регулирования вакуума, установки на устье скважины диафрагмы с калиброванным отверстием или другим способом.

Новая схема расположения скважин, проведенных в плоскости пласта и вкрест его слоев, рациональный режим работы скважин обеспечивают снижение объемов метана, выделяющегося из пласта, на 50-60%, пре-, дотвращают его поступление в больщих количествах на сопряжение лавы с вентиляционной выработкой, создают на участке благоприятные по газу условия для высокоэффективной работы современной угледобывающей техники, безопасные условия труда для шахтеров.

Формула изобретения

1.Способ дегазации горного массива при разработке угольного пласта, включающий проведение из выработки, оконту- ривающей участок, дегазационных скважин по пласту с разворотом в направлении забоя лавы, подключение скважин к газопроводу и отсос газа, отличающийся тем, что, с целью повыщения эффективности дегазации и предотвращения скоплений метана на сопряжении лавы с вентиляционной выработкой, поочередно со сква-.

жинами, проводимыми по пласту, дополнительно проводят скважины вкрест слоев угольного пласта, которыми пересекают породы кровли на границе дренирующего влияния вентиляционной выработки.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что при слоевой разработке пласта скважины, проводимые по пласту, располагают в слое, отрабатываемом во вторую очередь, а через скважины, проводимые вкрест пласта, после выемки первого слоя дополнительно отсасывают газ из выработанного пространства.

3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью поддержания высокой концентрации метана в каптируемой смеси в период аэродинамического сообщения скважин с призабойным пространством лавы через породы кровли, после выемки первого слоя уменьшают дебит метановоздущной смеси из скважин, проведенных вкрест пласта.

Изобретение относится к горной пром- ти и м. б. использовано для снижения газообильности выемочных участков и для борьбы со скоплениями метана. Цель изобретения - повышение эффективности дегазации и предотвраш,ение скоплений метана на сопряжении лавы с вентиляционной выработкой. На оконтуренном или вскрытом выработками участке угольного пласта из выработки проводят поочередно с разворотом навстречу лаве скважины (С). Подключают С к газопроводу и отсасывают газ. Поочередно со С, проводимыми по пласту, дополнительно проводят С вкрест слоев угольного пласта, которыми пересекают породы кровли на границе влияния вентиляционной выработки. При слоевой разработке пласта С, проводимые по пласту, располагают в слое, отрабатываемом во вторую очередь. Через С, проводимые вкрест пласта, после выемки первого слоя дополнительно отсасывают газ из выработанного пространства. Для поддержания высокой концентрации метана в каптируемой смеси в период аэродинамического сообщения С с призабойным пространством лавы через породы кровли после выемки первого слоя уменьшают дебит метановоз- душной смеси из С, проведенных вкрест пласта. Данный способ обеспечивает рациональный режим работы С. 2 з.п. ф-лы, 6 ил. i СЛ

(риг.1

фаг.2

Х

X

X

X

J /

X

Ч,л

Чх

ч

Чч1 ч ч

ч vf

N

У

vvi

ч

5-фчг.З

(раг.Ч

фин. 5