способ подготовки к выемке пожароопасного пласта полезного ископаемого

Формула изобретения

1. Способ подготовки к выемке пожароопасного пласта полезного ископаемого, включающий проведение выработок, бурение пропиточных скважин по полезному ископаемому, их герметизацию с помощью герметизаторов, подачу под давлением разупрочняющего реагента и пропитку массива полезного ископаемого, отличающийся тем, что дополнительно пропиточные скважины бурят по кровле пласта, герметизируют их и закачивают в них разупрочняющий реагент с 1-2-суточной задержкой после нагнетания реагента в массив полезного ископаемого, при этом скважины по кровле располагают с наклоном так, чтобы расстояние от места установки герметизаторов до линии контакта кровли с полезным ископаемым составляло не менее радиуса пропитки, а расстояние между скважинами было не менее 2-3 радиусов пропитки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что между пропиточными скважинами по кровле пласта дополнительно бурят скважины под заряды ВВ с наклоном на 15-20° больше, чем наклон пропиточных скважин, причем расстояние между пропиточными скважинами в этом случае увеличивают до 3-4 радиусов пропитки.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что для предварительной обработки полезного ископаемого разупрочняющим реагентом впереди очистного фронта работ проходят выработку, из которой по обе стороны по пласту полезного ископаемого бурят скважины для подачи в них разупрочняющего реагента, а после окончания обработки и извлечения герметизаторов выработку оборудуют дегазационными трубами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подготовке к выемке крутых, а также пологих пластов пожароопасного полезного ископаемого, например угля, с труднообрушаемой кровлей.

Известен способ подготовки к выемке угольного пласта с труднообрушаемой кровлей, при котором впереди очистного забоя бурят длинные скважины с различной схемой их расположения и параметрами размещения в них ВВ [1]. Недостатком этого способа является большой расход ВВ. Кроме того, возможно его частичное выгорание вследствие опережающего переуплотнения ВВ при его детонации в длинной скважине. Сам процесс заряжания длинных скважин очень трудоемок и требует дополнительное средств (лебедка с блочком для подачи монозаряда, расположенного в отрезках полиэтиленовых труб; кабель ППШ; магистральный проход; несущий канат и др.).

Известен способ гидрообработки труднообрушаемой кровли, включающий предварительную гидрообработку в низконапорном режиме (не выше 2 МПа), высоконапорную обработку с подключением насосных установок под давлением 6-8 МПа, взрыванию торпедо-зарядов с последующим нагнетанием воды под давлением [2]. Недостатком этого способа является большая трудоемкость технологии, обусловленная чередованием операций закачки в разных режимах и использованием торпедо-зарядов.

Наиболее близким к изобретению является способ обработки полезного ископаемого, состоящий в том, что по полезному ископаемому бурят скважины длиной 15-17 м, в которые после их герметизации подают разупрочняющий реагент (ПАВ, соли, щелочь). Затем из подсечного штрека бурят короткие скважины для подсечки взрывом обработанного полезного ископаемого с целью его выпуска [3]. Этот способ апробирован на ряде шахт АО "Кузнецкуголь". Несмотря на положительные результаты, способ имеет ограниченную область применения из-за неуправляемости ряда общих технологических процессов при обработке трещиноватых и имеющих локальные трещины углей. Кроме того, не взаимосвязаны процессы выемки и управления обрушением кровли, особенно труднообрушаемых кровель. Ограничивается также высота камер по падению, так как отсутствуют операции, связанные с управлением кровли.

Задача изобретения - повышение эффективности и безопасности работ при подготовке к выемке пластов пожароопасного полезного ископаемого, например угля.

Задача решается способом подготовки к выемке пожароопасного пласта полезного ископаемого, включающим проведение выработок, бурение пропиточных скважин по полезному ископаемому, их герметизацию с помощью герметизаторов, подачу под давлением разупрочняющего реагента и пропитку массива полезного ископаемого. При этом согласно изобретению пропиточные скважины дополнительно бурят по кровле пласта, герметизируют их и закачивают разупрочняющий реагент с 1-2-суточной задержкой после нагнетания реагента в массив полезного ископаемого, при этом скважины по кровле располагают так, чтобы расстояние от места установки герметизаторов до линии контакта кровли с пластом полезного ископаемого составляло величину не менее радиуса (R) пропитки.

Если крепость кровли такова, что после ее обнажения не происходит обрушения под действием силы тяжести, то между пропиточными скважинами по кровле бурят промежуточные скважины под заряды ВВ с наклоном на 15-20 град. больше, чем наклон пропиточных скважин, причем расстояние между пропиточными скважинами составляет в этом случае до 3-4 радиусов пропитки.

Для увеличения высоты этажа может бить пройдена дополнительная выработка, из которой с помощью нисходящих и/или восходящих скважин по пласту и/или по кровле производят обработку разупрочняющим реагентом пласта и вмещающих пород, при этом дополнительная выработка может быть снабжена дегазационными трубопроводами для откачки выделяющегося газа.

На фиг.1 изображена схема подготовки блока к выемке; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1 (вкрест простиранию пласта).

Изобретение описывается на примере крутого угольного пласта с помощью щита 1. Подготовку к выемке выполняют обычным способом, но после проведения по углю 2 основных пластовых штреков (вентиляционного 3 и откаточного 4), оконтуривания блока 5 ходовой печью 6 и бурения углеспускных печей 7 проходят при большой мощности пласта орты 8, из которых бурят в кровлю 9 наклонные скважины 10, которые герметизируют герметизаторами 11. Наклон скважин 10 должен быть таким, чтобы расстояние от герметизаторов 11 до границы 12 пласта составляло величину не менее радиуса R пропитки, а расстояние между скважинами 10 должно составлять не менее 2-3 R. Одновременно другим станком по углю 2 бурят скважины 13, в которые после их герметизации подают под давлением разупрочняющий реагент. В скважины 10 разупрочняющий реагент подают лишь через 1-2 суток после закачивания реагента в скважины 10.

В случае очень крепкой кровли 9, которая после обнажения не отделяется под действием силы тяжести, между скважинами 10 бурят скважины 14 под заряды ВВ, которые затем взрывают, обеспечивая тем самым обрушение кровли. Наклон скважин 14 на 15-20 град. превышает наклон скважин 10, а промежуток между последними должен в этом случае составлять 3-4 R.

Для увеличения высоты этажа, отрабатываемого щитом 1, в блоке 15 между вентиляционным штреком 3 и откаточным штреком 4 проходят один или несколько подэтажных штреков 16, из которых (а при мощности пласта более 5 м - из ортов, пройденных из штрека 18, которые не показаны) бурят восходящие скважины 17 и нисходящие скважины 18 для подачи в них разупрочняющего реагента. После подачи в скважины 17 и 18 разупрочняющего реагента в требуемом количестве (определяется расчетным путем) подэтажный штрек 16 раскрепляют от его середины, а около ходовых печей 6 ставят перемычки 13 с размещенными в них дегазационными трубопроводами 20.

Предлагаемый способ обработки пожароопасного полезного ископаемого с труднообрушаемой кровлей позволяет во время подвигания щита предохранить его от возможного обрушения целика и уменьшить динамические нагрузки от обрушаемой на него кровли. За счет разупрочнения угля снижается энергоемкость его разрушения и уменьшается расход ВВ и, соответственно, повышается безопасность работ при выемке угля. Кроме того, повышается скорость подвигания очистного забоя, в результате чего уменьшается инкубационный период самовозгорания полезного ископаемого.

Проведение промежуточного подэтажного штрека позволяет вести обработку полезного ископаемого и кровли, не мешая выполнению основных операций по подготовке к выемке, таких как, например, монтаж щита, доставка материалов, проведение буровзрывных работ и др. После окончания физико-химической обработки и извлечения герметизаторов, а также после раскрепления части подэтажного штрека образуется большая полость в пласте, свзанная с каналами самих скважин, из которых вследствие повышенной фильтрации газа по трещинам за счет разупрочнения угля обеспечивается эффективное извлечение газа.

Источники информации

1. Разупрочнение труднообрушаемых кровель угольных пластов. М.-, "Недра", 1987, стр.75-82.

2. Инструкция по выбору способа и параметров разупрочнения кровли на выемочных участках. Л., ВНИМИ, 1981, стр.49-55.

3. Кузнецов А.А., Карташов Ю.М. "О технологиях выемки угля из крутых пластов на основе физико-химических воздействий". Научные сообщения ННЦ ГП - ИГД им. А.А.Скочинского, Nr. 308/98, стр.163-172.