способ комплексного управления газовыделением на выемочных участках при отработке мощных и сближенных высокогазоносных пологих угольных пластов

Формула изобретения

Способ комплексного управления газовыделением на выемочных участках при отработке мощных и сближенных высокогазоносных пологих угольных пластов, включающий разделение пласта угля по мощности на верхний и нижний слои, с оставлением между ними межслоевой пачки, проведение по каждому слою дегазационных скважин, вентиляционного и конвейерного штреков с последующим отводом исходящей струи и газовой смеси, отличающийся тем, что при проведении одноименных штреков по верхнему и нижнему слоям их попарно соединяют наклонными сбойками, ближайшие из которых со стороны очистного забоя верхнего слоя открывают, а остальные закрывают перемычками, причем после оконтуривания выемочных столбов вентиляционный штрек нижнего слоя соединяют фланговой выработкой с газоотсасывающей установкой и по мере отработки верхнего слоя ближайшие к его забою сбойки поочередно открывают для поступления воздуха из конвейерного штрека и отвода газовой смеси из верхнего сопряжения забоя верхнего слоя через систему отвода исходящей струи и через вентиляционный штрек нижнего слоя на фланговую выработку и далее на газоотсасывающую установку с подсвежением исходящей струи воздухом из выработок нижнего слоя, а затем отрабатывают нижний слой, при этом после окончания работы дегазационной скважины нижнего слоя выполняют пропитку антипирогенами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к разработке месторождений полезных ископаемых, и может использоваться на шахтах как способ эффективного управления газовыделением на выемочных участках при слоевой разработке мощных и сближенных высокогазоносных пологих угольных пластов.

Известен способ дегазации мощных пологих пластов восстающими параллельно-одиночными пластовыми скважинами, включающий лаву с откаточными и конвейерными штреками, дегазационные скважины, пробуренные по пласту, и выработки подготавливаемого горизонта (Руководство по дегазации угольных шахт. М.,«Недра», 1975, рис.2.9 и 2.11, с.23-28). Пластовые скважины располагаются по мощности пласта в один ряд, а при мощности более 5 м и наличии в нем значительных слабопроницаемых породных прослоев скважины располагаются в каждой пачке пласта. Гидроразрыв угольных пластов из горных выработок производят с целью интенсификации выделения метана в скважины из разрабатываемых пластов.

При гидроразрыве в пласте создается зона повышенной трещиноватости и в результате достигается сокращение срока предварительного каптажа метана до 4 месяцев при дегазации угольного массива скважинами гидроразрыва совместно с пластовыми скважинами. Эффективность дегазации пласта скважинами с гидроразрывом составляет 10-20%, а при использовании скважин гидроразрыва и пластовых скважин, пробуренных в зоне гидроразрыва - от 50 до 60%.

Основным недостатком известного способа дегазации мощного пологого пласта угля без разделения его на слои является возможность образования скоплений метана за счет миграции газа вследствие общешахтной депрессии.

Известен способ дегазации скважинами, пробуренными по простиранию или падению мощного пласта угля с разделением его на верхний и нижний слои (Альбом эффективных технологических схем дегазации свит мощных пологих пластов. ВостНИИ. Кемерово, 1981, схема 4, с. 28-29). Известный способ включает вентиляционный и конвейерный штреки верхнего слоя, дегазационные скважины, вентиляционный и конвейерный штреки нижнего слоя и систему отвода исходящей струи. Недостатком известного способа дегазации является значительный срок поддержания в выработанном пространстве пласта большого объема одиночных подготовительных выработок, не используемых для эффективного проветривания очистного забоя верхнего слоя.

Результатом предложенного способа управления газовыделением на выемочных участках при разработке мощных высокогазоносных пологих угольных пластов является обеспечение эффективного управления газовыделением при отработке наиболее метанообильного верхнего слоя с использованием четырехштрековой схемы проветривания и по двухштрековой - надработанного и практически полностью дегазированного нижнего слоя с целью безопасной высокопроизводительной добычи угля путем полного использования проводимых и поддерживаемых выработок.

Предложен способ управления газовыделением на выемочных участках при разработке мощных высокогазоносных пологих угольных пластов угля, включающий разделение пласта угля на два слоя с оставлением между ними межслоевой пачки, проведение по каждому слою штреков и бурение дегазационных скважин с последующим отводом газовой смеси из выработанного пространства действующего очистного забоя на газоотсасывающую установку.

Отличием является то, что при проведении одноименных штреков по верхнему и нижнему слоям их соединяют попарно наклонными сбойками, ближайшая из которых со стороны забоя верхнего слоя открыта, все предшествующие перекрыты перемычками, а после оконтуривания выемочных столбов вентиляционный штрек нижнего слоя соединяют фланговой выработкой с газоотсасывающей установкой, и по мере отработки верхнего слоя ближайшие к забою сбойки поочередно открывают для поступления воздуха из конвейерного штрека и отвода газа из верхнего сопряжения забоя верхнего слоя через систему отвода исходящей струи и через вентиляционный штрек нижнего слоя на фланговую выработку с подсвежением исходящей струи воздухом из выработок нижнего слоя, а затем отрабатывают нижний слой, а после окончания работы дегазационной скважины нижнего слоя выполняют пропитку антипирогенами.

На фиг.1 приведена вертикальная схема подготовки газовыделения на выемочном участке, а на фиг.2 - горизонтальная схема управления газовыделением на выемочном участке.

Мощный высокогазоносный пологий угольный пласт представлен верхним слоем 1, нижним слоем 2 и межслоевой пачкой угля 3. В верхнем слое пройдены вентиляционный штрек 4 и конвейерный штрек 5, соединенные системой отвода исходящей струи 6, а в нижнем слое - вентиляционный 7 и конвейерный штрек 8. Попарно вентиляционные штреки соединены сбойками 9, а конвейерные штреки - сбойками 10, ближайшие из которых со стороны очистного забоя верхнего слоя открывают, а остальные закрывают перемычками. На фиг.2 сбойки 9 и 10 показаны в открытом и закрытом положении 14 и 15 соответственно. После оконтуривания выемочных столбов вентиляционный штрек 7 нижнего слоя соединяют фланговой выработкой 16 с газоотсасывающей установкой 17 и по мере отработки верхнего слоя 1 ближайшие к его забою сбойки 9 (10) поочередно открывают для поступления воздуха из конвейерного штрека 8 и отвода газовой смеси из верхнего сопряжения забоя верхнего слоя 1 через систему отвода исходящей струи и через вентиляционный штрек нижнего слоя 7 на фланговую выработку 16 и далее на газоотсасывающую установку 17 с подсвежением исходящей струи воздухом из выработок нижнего слоя. По верхнему слою 1 пласта из его конвейерного штрека 5 бурят пластовые дегазационные скважины 11, а по нижнему слою 2 бурят пластовые дегазационные скважины 12, ориентированные на очистной забой. Способ отработки пласта слоями заключается в последовательной выемке верхнего 1 и нижнего 2 слоев. Между отрабатываемыми пластами оставляют межслоевую пачку 3 не менее 0,6 м. При отработке верхнего слоя породы кровли обрушают на межслоевую пачку 3 и оба штрека 4 и 5 гасят за механизированным комплексом 13. В результате надработки нижнего слоя 2 пласта поступление метана в скважины 12 резко интенсифицируется, снижая метанообильность выработанного пространства верхнего слоя. После окончания работы очередной дегазационной скважины 12 нижнего слоя 2 через нее выполняют пропитку нижнего слоя антипирогенами для снижения эндогенной пожароопасности.

Изобретение заключается в повышении эффективности проветривания за счет общешахтной депрессии высокопроизводительных выемочных участков шахт и спаренных штреков в процессе их проведения. Подготовка выемочных столбов в каждом слое ведется по наиболее экономичной 2-штрековой схеме, а в период отработки верхнего слоя управление газовыделением обеспечивается по наиболее эффективной в мировой практике 4-штрековой схеме (4, 5, 7, 8) и разделением вентиляционных потоков по основным источникам метана, а при отработке глубоко дегазированного нижнего слоя проветривание выполняется по возвратноточной схеме. При этом создаются возможности снижения затрат на проведение наклонных сбоек между одноименными штреками путем применения буросбоечных машин и надувных вентиляционных перемычек цилиндрического сечения. Обеспечивается повышение эффективности дегазации нижнего слоя в результате его разгрузки от горного давления очистными работами по верхнему слою и снижение эндогенной пожароопасности нижнего слоя путем нагнетания в него жидкости с антипирогенами, через дегазационные скважины, пробуренные из его штреков.

Предложенный способ управления газовыделением на выемочных участках при отработке мощных и сближенных высокогазоносных пологих угольных пластов обеспечит высокопроизводительную и безопасную добычу угля и метана.