Способ дегазации шахт Советский патент 1993 года по МПК E21F7/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для снижения газообильности выработок.

Известен способ дегазации шахт, предусматривающий формирование подземных изолированных газосборный полостей и отвод из них поступающего из пород газа на поверхность при помощи дегазационной системы.

Недостатками известного решения являются значительные энергозатраты на транспорт метано-воздушной смеси на поверхность, а также невысокое содержание в ней метана.

Известен также способ дегазации шахт, предусматривающий создание промежуточных подземных вакуум-насосных станций в

дегазационной системе и отвод по ней метано-воздушной смеси.

К недостаткам данного способа следует отнести низкую эффективность дегазации.

Целью изобретения является повышение эффективности за счет увеличения содержания метана в отводимой смеси.

Поставленная цель достигается тем, что в способе дегазации шахт, предусматривающем формирование подземной дегазационной системы с промежуточными насосными станциями, отсос газа через дегазационные скважины и отвод метано-воздушной смеси на поверхность потребителю, подземную дегазационную систему дополнительно снабжают подземными газосборными полостями, изолированными от действующих выработок, к верхней части

VJ

00

о

ю

2

газосборных с полостей с поверхности бурят газоотводящие скважины, отсосанный через дегазационные скважины газ подают в газосборные выработки, а отвод мета- но-воздушной смеси потребителю осуществляют из указанных полостей по газоотводящим скважинам, при этом в качестве подземных газосборных полостей используют горные выработки, и в них создают разряжение, превышающее по величине разряжение а действующих выработках.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема дегазации шахт с использованием подземной и поверхностнойдегазационных систем, коллектора газов; на фиг. 2 - схема дегазации выемочного участка с извлечением газов из пластов угля с помощью подземного вакуум-насоса, подающего извлекаемые газы в коллектор, расположенный в дегазируемом пласте и сообщенный вертикальными скважинами с поверхностной вакуумно й станцией; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - схема дегазации выемочного поля, отрабатываемого лавами по падению пласта, с подачей извлекаемых на действующем участке газов в коллектор, в качестве которого используют изолированные от рудничной атмосферы неподдерживаемые выработки и прилегающее к ним выработанное пространство; на фиг. 5 - схема дегазации выемочного поля, отрабатываемого лавами по простиранию пласта, с подачей извлекаемых на действующем участке газов в неподдерживаемую выработку и выработанное пространство, расположенные на противоположном крыле выемочного поля.

Способ дегазации шахт осуществляют следующим образом.

На дневной поверхности устанавливают вакуум-насосную станцию (ВНС) 1, в качестве которой может быть стационарная или передвижная ВНС. Поверхностную ВНС сообщают с помощью вертикальных скважин 2 с коллектором 3 газа, в который подают с помощью подземной передвижной вакуумной станции 4 газы, извлекаемые из дегазируемых источников через скважины 5. Совокупность поверхностной ВНС 1, вертикальных скважин 2, пробуренных на коллекторе 3 газов, сети трубопроводов, проложенных на дневной поверхности, и потребителя 6 каптируемых газов создает поверхностную дегазационную систему, а совокупность подземной передвижной ВНС 4, скважин 5, коллектора 3 и сети трубопроводов 7, смонтированных под землей (в горных выработках), - подземную дегазационную систему. При этом подземными скважинами

могут быть скважины 5, пробуренные по разрабатываемому пласту на подготавливаемом или отрабатываемом поле, скважины 5 , пробуренные на сближенные угольные

пласты (или над куполами обрушения).

В зависимости от горно-геологических и горнотехнических условий разработки угольных пластов дегазацию шахт осуществляют с помощью одной поверхностной де0 газационной системы и одной или двух подземных систем, работающих на один коллектор газов. Одна поверхностная дегазационная система может быть сообщена с двумя или тремя коллекторами газа, в кото5 рые извлекаемые под землей газы подают 4-5 подземных дегазационных систем. На весьма газообильных шахтах возможен вариант способа дегазации, включающего закольцованную систему коллекторов газа, на

0 которую работают одна или две стационарных, либо три-четыре передвижных поверхностных ВНС 4, от двух-трех до 5-10 самостоятельно функционирующих на коллектор подземных дегазационных систем.

5 Закольцованную систему коллекторов 3 газа формируют из сети сообщенных выработок, пройденных в подрабатываемом пласте угля. В выработки со стороны их торцов (или на любом участке выработки) подают

0 каптируемые подземными передвижными ВНС 4 газы.

Наиболее простым является поблочный способ дегазации шахт, включающий одну поверхностную и одну подземную ВНС 4,

5 расположенные в блоке (участке) шахты и сообщенные одним коллектором газов, в качестве которого может быть использована выработка, пройденная в сближенном пласте, неподдерживаемые выработки и примы0 кающие к ним выработанные пространства или одна неподдерживаемая выработка и выработанные пространства. Две последние схемы не требуют дополнительных средств на реализацию способа дегазации, но при

5 этом забой скважин, пробуренных с поверхности для сообщения с коллектором газов, располагают непосредственно в выработке или вблизи нее, чтобы имелась, хорошая аэродинамическая связь между вертикаль0 ной скважиной 2 и коллектором 3 газов. Схема же, представленная на фиг, 2 и 3, требует дополнительных затрат на проведение выработки-коллектора, если сближенный пласт, по которому пройдена

5 выработка, не будет отрабатываться. В том случае, когда отработку свиты пластов осуществляют в восходящем порядке и данная выработка является коллектором 3 газов при отработке нижнего пласта (фиг. 3), а затем действующей выработкой при разработке среднего пласта, то дополнительные затраты будут минимальны, поскольку они вызваны только преждевременным проведением выработки и последующим ее поддержанием в процессе эксплуатации, т.е. в процессе выемки пласта, в котором она пройдена.

Способ весьма эффективен при защитной отработке свиты угольных пластов, когда нижний, не опасный по выбросам пласт, отрабатывают первым и защищают вышележащий выбросоопасный пласт, который после его подработки и дегазации теряет свойства выбрососпасности и становится не опасным по газодинамическим явлени- ям.

В горнотехнических условиях, представленных на фиг. 2 и 3, после завершения работ по подготовке участка нижнего пласта к выемке проведения выработки коллектора 3 газов, скважин 11 и 12, предназначенных для дегазации сближенных пластов (среднего и верхнего), выработку - коллектор 3 газа изолируют от рудничной атмосферы, заводят нагнетательный тру- бопровод 8 подземной передвижной ВНС 4 через перемычку 9 в сбойку или скважину 10, пройденную до коллектора 3 газов. Извлекаемый на участке газ через скважины 5 по всасывающему 7 и нагнетательному 8 трубопроводам подают по сбойке или скважине 10 в коллектор 3 газа, из которого по вертикальным скважинам 2 выдают на дневную поверхность, а затем потребителю 6 газа или в атмосферу. При этом скважины 11 проводят в плоскости подрабатываемого пласта, а скважины 12 - вкрест вышележащего пласта. Скважины 11 и 12 должны пересекать границы разгрузки соответствующих пластов от горного давления. Для повышения газоотдачи массива в процессе подработки сближенных пластов очистными работами на нижнем пласте скважины 11 и 12 проводят с разворотом в направлении границы разгрузки, вызываемой движущимся очистным забоем (фиг. 2). Угол разворота скважин составляет 45-65° от оси выработки коллектора газов.

При погоризонтном способе подготовки шахтного поля и последовательной отра- ботке столбов лавами по падению в качестве коллектора газов используют неподдерживаемые выработки-коллекторы 3 газов и прилегающее к ним выработанное пространство (фиг. 4). В этом случае непод- держиваемые выработки изолируют от руд- ничной атмосферы перемычками, вертикальную скважину проводят на пересечении выработок, чтобы уменьшить аэродинамическое сопротивление и эффективно

извлекать метан, выделяющийся в выработанные пространства. На действующем участке метан извлекают из разрабатываемого пласта (скважины 5), сближенных пластов и выработанного пространства (скважины 51), Извлекаемый газ по всасывающему 7 и нагнетательному 8 трубопроводам подают за перемычку 9 в неподдерживаемую выработку 3, откуда по вертикальной скважине 2 его удаляют на поверхность. Для уменьшения утечек воздуха через выработанное пространство действующей лавы возводят полосу 13 вдоль вентиляционной выработки (например, из фосфогипса, вспенивающихся полиуретановых смол и т.п.) и навешивают временную перемычку 14 на сопряжении лавы с погашаемой выработкой. По мере отработки столбов подземную В Н С 4 переносят, старую перемычку, через которую заводили в выработку-коллектор 3 нагнетательный став передвижной ВНС, ликвидируют, возводят новые, и все операции по дегазации угольных пластов и выработанного пространства выполняют как при отработке предыдущего столба. Когда количество отработанных столбов составит 4-5, можно пробурить дополнительную вертикальную скважину, если в этом будет необходимость. Дополнительную вертикальную скважину 2 располагают на пересечении выработок на участке четвертого или пятого столба.

При панельном способе подготовки шахтного поля и отработке столбов лавами по простиранию с погашением выработок за лавой в качестве коллектора газов используют неподдерживаемую выработку и примыкающие к ней выработанные пространства поля. Вертикальные скважины 2 проводят на выработку-коллектор 3 газов. Количество вертикальных скважин 2 устанавливают исходя из протяженности поля, объемов каптируемых газов. Подземную передвижную ВНС 4 устанавливают в сбойке. Извлекаемые на действующем участке газы через скважины 5 отводят по всасывающему 7 и нагнетательному 8 трубопроводам в выработку-коллектор 3 за перемычку 9. По мере отработки столбов подземную передвижную ВНС 4 размещают в сбойке следующего вынимаемого столба, аналогично предыдущему. Проводят новые вертикальные скважины 2. Старые вертикальные скважины 2 можно отключать или оставлять подключенными к поверхностной дегазационной системе, если в этом будет необходимость.

В коллекторе 3 газов создают разрежение, превышающее разрежение в действующих горных выработках, формируемое

вентиляционной системой шахты. Метан и другие газы, находящиеся в выработанном пространстве, удаляют через вертикальные скважины на поверхность, что исключает выделение метана из старых выработанных пространств в горные выработки при снижении барометрического давления, повышает концентрацию метана в каптируемой на поверхность смеси газов.

Формула изобретения 1. Способ дегазации шахт, включающий формирование подземной дегазационной системы с промежуточными насосными станциями, отсос газа через дегазационные скважины и отвод метано-воздушной смеси на поверхность потребителю, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности за счет увеличения содержания метана в отводимой смеси, подземную

дегазационную систему дополнительно снабжают подземными газосборными полостями, изолированными от действующих выработок, к верхней части газосборных полостей с поверхности бурят газоотводящие скважины, отсосанный через дегазационные скважины газ подают в газосборные выработки, а отвод метано-воздушной смеси потребителю осуществляют из указа иных полостей по газоотводящим скважинам.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве подземных газосборных полостей используют горные выработки.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в подземных газосборных полостях создают разряжение, превышающее по величине разряжение в действующих выработках.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для снижения газообильности выработок. Целью изобретения является повышение эффективности за счет увеличения содержания метана в отводимой смеси. Способ предусматривает формирование в дегазационной системе дополнительных изолированных газосборных полостей, в качестве которых используют горные выработки. В верхнюю часть данных полостей в поверхности бурят отводящие скважины. Извлекаемый из пород газ подают при помощи промежуточных насосных станций в газосборные полости, из которых его затем отводят по скважинам на поверхность потребителя. В газосборных полостях создают разрежение, превышающее по величине разрежения в действующих выработках. 2 з.п. ф-лы, 5 ил. Ј

Фиг.1

Фаг.З