Способ дегазации при проведении выработки Советский патент 1991 года по МПК E21F7/00 

Изобретение относится к горной промышленности, преимущественно угольной, и может быть использовано для снижения газообильности горных выработок и обеспечения по газовому фактору безопасных условий для их скоростного проведения.

Целью изобретения является повышение эффективности дегазации при проведении подготовительной выработки.

На фиг. 1 показана схема дегазации при проведении подготовительной выработки; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1: на фиг. 3 - то же, при наличии в середине пласта выбросоопасной пачки; на фиг. 4 - схема проветривания камеры, из которой проводят дегазационные скважины.

Способ дегазации при проведении выработки осуществляют следующим образом.

В боку выработки 1 (фиг. 1-4), проводимой по угольному пласту 2 (фиг. 2 и 3), разделывают с использованием имеющейся те ники и оборудования дегазационную камеру 3 (фиг. 1-4) за пределами зоны разгрузки массива вокруг выработки. Из камеры проводят веером дегазационные скважины

О

ел VI о ел

4

4 (фиг. 1-3), герметизируют их и подключают к газопроводу 5 (фиг, 4).

Устья скважин располагают от выработки на расстоянии, превышающем глубину распространения зоны разгрузки массива вокруг выработки. Скважины, повернутые к оси выработки, бурят до пересечения ожидаемой зоны повышенной газоотдачи за противоположной стороной выработки, т.е. с охватом дегазируемого массива за проти- воположным боком выработки или ограничивают длину скважин исходя из технических возможностей бурения при малых углах разворота скважин к оси выработки. Скважины, повернутые от оси выработки, располагают так, что они пересекают ожидаемую зону повышенной газоотдачи в массиве вокруг выработки. Длину скважин, параллельных оси выработки, определяют исходя из технических возможно- стей бурения. Проведение скважин в веере начинают с ближайших к забою выработки скважин. Расстояние до следующей дегазационной камеры, расположенной в этом же боку выработки, определяют исходя из того, чтобы обеспечивалось опережение очередной буровой камеры дегазационными скважинами на длину не менее суточного подвигания выработки с целью предотвращения возможности неконтролируемого выхода забоем выработки за пределы обуренного скважинами массива.

После того, как выработку приводят на расстояние, равное половине расстояния между камерами одного бока, в противоположном боку выработки также разделывают дегазационную камеру и проводят дегазационные скважины, как было описано ранее, перекрестно скважинам, пробуренным из предыдущей камеры.

Буровую камеру проветривают с помощью вентиляционных труб 6 и вентилятора местного проветривания (фиг. 4) либо с применением взвихривающей установки УСМ или другим способом.

Поочередное проведение камер в противоположных боках выработки и бурение из них скважин с отклонением части из них в сторону противоположного бока выработ- ки позволяет после подключения всех скважин к вакууму создать впереди выработки серию вакуумных завес, закольцованных аэродинамическими каналами, образованными перекрещивающимися скважинами 4, пробуренными из камер 3 с противоположных боков выработки (фиг. 1).

Как показали эксперименты,между такими перекрещивающимися скважинами уже в первые сутки формируется аэродинамическое кольцо впереди выработки, находящееся под вакуумом. Это кольцо позволяет перехватывать метан, выделяющийся из массива угля впереди забоя проводимой выработки, предотвращать его поступление в выработку, а также на выбросоопасных пластах предотвращать развязывание выброса содержащимся в угле газом.

После пересечения забоем выработки скважины последнюю отключают от газопровода и изолируют от атмосферы выработки, а выделяющийся в ее забойную часть метан отводят по перекрещивающимся с ней скважинам, расположенным в зоне трещинооЬразования в окрестности выработки. В зоне развития трещин создается хорошая аэродинамическая связь между перекрещивающимися скважинами, объединяющая их в единую аэродинамическую систему.

Для повышения эффективности дегазации регулируют величину вакуума на скважинах. Разрежение повышают на скважинах с большей концентрацией метана в отсасываемой смеси и уменьшают на скважинах с меньшей концентрацией метана.

Эффективность дегазации повышается путем проведения скважин из камер одного бока выработки ниже скважин, проведенных с противоположного бока выработки (фиг. 2), периодическим повышением на первых величины вакуума с одновременным уменьшением разрежения на выше расположенных скважинах. Обеспечиваются интенсивный просос газа через скважины и трещины, которые связывают в аэродинамическую систему перекрещивающиеся скважины, и осушение скважин. При проведении выработки по простиранию скважины, пробуренные в сторону восстания пласта, располагают ниже скважин, пробуренных в сторону падения пласта (фиг. 2). так как из первых вода удаляется под действием сил гравитации.

На выбросоопасных пластах для сокращения трудоемкости бурения скважины по выбросоопасной пачке 7 (фиг. 3) и повышения устойчивости скважин последние проводят над и под выбросоопасной пачкой угля. Причем параметры бурения скважин выбирают из условия обязательного обури- вания перекрещивающимися скважинами защитной зоны в окрестности выработки. Ширину этой зоны определяют путем прогноза по существующим методикам, а также уточняют в процессе бурения скважин, например, на основе характера бурения (зажи- мы бурового инструмента, резкого повышения газоотдачи в скважину), фиксации- тензоакустической эмиссии при бурении и т.п.

Для профилактики образования повышенного давления газа на отдельных участках, отрезанных от дегазационной сети переваленными или заштыбованными зонами, скважины, пробуренные над и под вы- бросоопасной пачкой угля, временно отключают от газопровода (заглушают у устьев), дают выдержку для подъема давления газа в скважинах, а затем подключают к вакууму пробуренные под выбросоопасной пачкой скважины. Вследствие наличия повышенного давления в заглушенных скважинах, пробуренных над выбросоопасной пачкой, и разрежения, в скважинах, пробуренных под ней, образуются аэродинамические каналы в нарушенных участках скважин, восстанавливается их связь с дегазационной сетью.

Для усиления эффекта образования каналов в нарушенных участках пласта в скважины, пробуренные над выбросоопасной пачкой, подают под повышенным давлением инертный газ. При этом пробуренные под выбросоопасной пачкой скважины оставляют подключенными к вакууму. Эту операцию производят по необходимости и только в ремонтную смену.

Пример. Угольный пласт мощностью 3,9 м отрабатывают на полную мощность лавами по падению. Глубина ведения горных работ составляет 450 м. Угол падения пласта 12°. Зона разгрузки массива вокруг выработки 4 м.

В боку выработки, проводимой по падению с использованием комбайна ГПК, разделывают дегазационную камеру за пределами зоны разгрузки массива вокруг выработки. Глубину дегазационной камеры определяют исходя из параметров бурового станка (СБГ-1м) и возможности бурения скважин, устья которых отстоят от стенки выработки на 6 м. Расстояние между камерами одного бока выработки принимают 90 м. Тогда максимальная длина дегазационной скважины с учетом неснижаемого опережения составляет 100 м,

Углы разворота скважин уп в кусте относительно линии, перпендикулярной оси выработки, в плоскости пласта определяли следующим образом. Значение yi для скважины с наибольшим углом разворота определялось по формуле

COSyi У- ; Ic

где 1С - максимальная длина дегазационной скважины, м;

tg УП

у - расстояние от стенки выработки до устья скважины, м.

В данном случае yi 86°.

Углы разворота следующих скважин определяют из выражения

у slnyn-4 -г

ycosyn-1

где уп - угол разворота n-й скважины, град;

уп-1 -угол разворота n-1-й скважины град;

г - максимальное расстояние от стенки выработки до дегазационной скважины в сторону угольного массива в любой момент времени, м.

Принимают м.

Значение уп не должно было быть менее 20°. Выполненный расчет дает значения , уз 76, ,

Определяют углы между проекциями осей скважин и выработки на горизонтальную плоскость уп

ctgyk tgyncosa; где а - угол падения пласта, град.

В нашем случае . у г, уИ4,,

Вычисляют углы между осями скважин и горизонтальной плоскостью 5П

sin дп - sin yn sina

Получили

di 12 ,$2 12 ,5з 12 .Л 11 ,fe 8° Определяют длину скважин п из выражения

In h/COS yn ,

где h - расстояние от устья скважины до границы ожидаемой зоны повышенного газовыделения за противоположной стороной

выработки, м. При этом h y+c+b.

где у - расстояние от устья скважины до стенки выработки, м;

с - ширина выработки, м;

b - расстояние от стенки выработки до границы ожидаемой зоны повышенного газовыделения в выработку, м.

Так как получено значение In больше чем 10, то в качестве длины скважины принимают величину 1с.

При м получают , , , . м.

Таким образом, из одной камеры в плоскости пласта было пробурено шесть скважин: одна параллельно оси выработки длиной 100 м и пять скважин, развернутых к оси выработки, длиной 100, 100, 82, 44, 27 м.

Бурение скважин в веере начинают со скважины длиной 27 м.

После того как выработка отходит от камеры на расстояние 45 м,в противоположном боку выработки разделывают очеред- ную камеру и из нее также проводят шесть скважин с параметрами, рассчитанными ранее.

Формулаизобретения

1. Способ дегазации при проведении выработки, включающий проходку буровых камер в боках выработки со смещением их одна относительно другой, поочередное проведение дегазационных скважин из бу- ровых камер, подключение скважин к газопроводу и отсос газа, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса дегазации, забойную часть буровой камеры и устья дегазационных скважин располагают за пределами зоны разгрузки массива выработкой, при этом скважины бурят из камеры веером с охватом дегазируемого массива за противоположным боком проводимой выработки, причем их бурят перекрестно со скважинами, расположенными на противоположном боку проводимой выработки, а бурение скважин в веере начинают с ближайшей к забою выработки скважины.

2.Способ поп. 1,отличающийся тем, что на выбросоопасных пластах скважины из камер одного бока выработки проводят над выбросоопасной пачкой угля, а из камер другого бока выработки под выбросоопасной пачкой угля, причем ширина зоны перекрещивания вееров скважин составляет не менее ширины защитной зоны выработки от газодинамических явлений.

3.Способ по п. 1,отличающийся тем, что на обводненных участках пласта скважины из камер одного бока выработки проводят ниже скважин, проведенных из камер противоположного бока, а величину вакуума у устьев скважин регулируют, причем ее периодически повышают у нижерасположенных скважин и одновременно понижают у вышерасположенных скважин.

4.Способ по пп. 1-3, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что. с целью повышения концентрации метана в извлекаемом газе, вскрытую забоем проводимой выработки скважину отключают от газопровода и изолируют от атмосферы выработки.

5.Способ по пп. 1 и 4, отличающий- с я тем, что величину вакуума в скважинах с меньшей концентрацией метана в извлекаемой смеси уменьшают, а величину вакуума в скважинах с большей концентрацией метана повышают.

Изобретение относится к угольной промышленности и м.б. использовано для снижения гаэообильности выработок. Цель - повышение эффективности дегазации при проведении подготовительной выработки. При проведении подготовительной выработки (ПВ) в ее боках проводят буровые камеры (БК) со смещением относительно друг друга. Из БК бурят веер дегазационных скважин (С) и подключают их к дегазационному трубопроводу. Бурение С осуществляют с охватом ими дегазируемой зоны массива за противоположным боком ПВ. В веере С вначале проводят ближайшую к забою ПВ. Проводимые С из противоположных боков ПВ перекрещиваются в массиве. На выбросоопасных пластах С из БК одного блока ПВ бурят под-, а из другого бока ПВ над выбросоопасной пачкой угля. Зона перекрещивания скважин не должна быть меньше защитной зоны ПВ от газодинамических явлений. При вскрытии С забоем ПВ ее изолируют от атмосферы ПВ и отключают от дегазационной сети. Для улучшения дегазации регулируют величину вакуума в С. Вакуум снижают в более высокопробуренных С и при снижении концентрации метана и повышают в нижерасположенных С и при повышении концентрации метана. 4 з.п. ф- лы, 4 ил. Ё

Фиг.1

4

2

А-А

о ел -j

7 СЛ

ори «3

Фиг.Ь