Способ дегазации выемочных полей

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для дегазации источников метановыделения на выемочных полях. Способ включает проведение подготовительных выработок, бурение дегазационных скважин с поверхности на очередном подготовленном к очистным работам выемочном участке, подключение их к дегазационной системе, извлечение метановоздушных смесей и периодические измерения расхода и концентрации метана в каптируемых смесях. На выемочном поле при его отработке создают основную и вспомогательную системы вакуумной дегазации. С помощью основной на действующем выемочном участке извлекают кондиционные по метану газовоздушные смеси, а вспомогательной - на ранее отработанных смежных выемочных участках извлекают смеси до содержания в них метана ниже уровня его взрываемости. На ранее отработанных выемочных участках для извлечения метана используют скважины, пробуренные на действовавшем выемочном участке, содержание метана в каптируемой смеси основной дегазационной системой поддерживают не ниже 25-35% объемных, а во вспомогательной дегазационной системе - ниже 3,5% объемных. Дегазационные скважины на ранее отработанных выемочных участках временно отключают от вспомогательной дегазационной системы при содержании метана в них менее 3,0% объемных и вновь подключают к ней после увеличения концентрации метана в выработанном пространстве отработанной ранее лавы до 4,5% объемных. Технический результат заключается в повышении безопасности ведения горных работ по газовому фактору на выемочных полях при отработке газоносных пластов угля. 3 з.п. ф-лы.

 

Способ относится к горному делу и может быть использован для дегазации источников метановыделения на выемочных полях с целью снижения метанообильности очистных забоев и предотвращения поступления метана из ранее отработанных участков в выработки действующих выемочных участков, в том числе в аварийных ситуациях, в частности при вспышках и взрывах метановоздушных смесей, когда, как правило, разрушаются перемычки, изолирующие выработки очистного забоя от выработанного пространства ранее отработанного участка.

Известен способ дегазации выемочного поля, включающий бурение вертикальных скважин на действующем выемочном участке и фланговых скважин, пробуренных из флангового уклона [1].

Сущность этого способа дегазации заключается в извлечении метана из сближенных пластов угля и выработанных пространств действующего и ранее отработанных смежных участков.

Недостатком такого способа дегазации является ограниченная зона ранее отработанных участков, подверженная извлечению метана только вблизи фланговой выработки, а также неравномерность дегазации выработанных пространств на выемочном поле.

Известен способ дегазации, включающий бурение вертикальных скважин на выемочном участке, подключение их к вакуумной системе, извлечение и контроль метана [2].

К недостаткам этого способа относятся низкая эффективность дегазации выемочного поля, поскольку метан извлекается только из выработанного пространства действующей лавы, и небезопасность в аварийных ситуациях, что случилось, например, в условиях шахты «Комсомолец» (Кузбасс), когда взрывом метана были разрушены перемычки, разделяющие выработки действующего участка от ранее отработанных, метан из старых выработанных пространств устремился в аварийное пространство и затем последовали еще взрывы метановоздушных смесей с тяжелыми последствиями (гибель людей, разрушение выработок, пожары).

Известен способ дегазации выемочных полей, заключающийся в проведении подготовительных выработок, оконтуривающих выемочные участки, бурение дегазационных скважин с поверхности на очередном подготовленном к очистным работам выемочном участке, подключение их к дегазационной системе, извлечение метановоздушных смесей и периодические измерения расхода и концентрации метана в каптируемых смесях [3]. Этот способ является наиболее близким по технической сути к предлагаемому техническому решению.

Недостатком этого способа дегазации является невозможность извлечения метана из выработанных пространств ранее отработанных участков, что не исключает поступления метана из них в горные выработки действующего выемочного участка, особенно в аварийных случаях, таких как вспышки и взрывы метановоздушных смесей, последствия которых способны формировать аэрологическую связь между действующим очистным забоем (участком) и выработанными пространствами ранее отработанных смежных участков.

Целью изобретения является обеспечение безопасных условий отработки газоносных угольных пластов на выемочных полях со сложным газовым балансом, то есть в условиях отработки пластов угля в свите, а также в аварийных ситуациях, вызванных вспышками или взрывами метановоздушных смесей, чтобы исключить повторные их взрывы из-за поступления метана из смежных ранее отработанных участков в выработки действующего участка.

Согласно изобретению указанная цель достигается тем, что в способе дегазации выемочных полей, включающем проведение подготовительных выработок, оконтуривающих выемочные участки, бурение дегазационных скважин с поверхности на очередном подготовленном к очистным работам выемочном участке, подключение их к дегазационной системе, извлечение метановоздушных смесей и периодические измерения расхода и концентрации метана в каптируемых смесях, на выемочном поле при его отработке создают основную и вспомогательную системы вакуумной дегазации, с помощью первой из которых на действующем выемочном участке извлекают кондиционные по метану газовоздушные смеси, а второй - на ранее отработанных смежных выемочных участках извлекают смеси до содержания в них метана ниже уровня его взрываемости, на ранее отработанных выемочных участках для извлечения метана используют скважины, пробуренные на действовавшем выемочном участке, содержание метана в каптируемой смеси основной дегазационной системой поддерживают не ниже 25-35% объемных, а во вспомогательной дегазационной системе - ниже 3,5% объемных, дегазационные скважины на ранее отработанных выемочных участках временно отключают от вспомогательной дегазационной системы при содержании метана в них менее 3,0% объемных и вновь подключают к ней после увеличения концентрации метана в выработанном пространстве отработанной ранее лавы до 4,5% объемных.

Способ дегазации выемочных полей осуществляют следующим образом.

Применительно к условиям разработки газоносных пластов угля и принятой технологической схеме подготовки выемочного поля к отработке по угольному пласту в пределах поля проводят подготовительные выработки, оконтуривающие выемочные участки, в числе которых сначала один действующий очистной участок, а впоследствии - действующий участок по отработке пласта угля и смежные с ним ранее отработанные участки, изолированные от выработок действующего выемочного участка.

На действующем выемочном участке бурят с поверхности дегазационные скважины, которые могут быть вертикальными или вертикально-наклонными. Дегазационные скважины конструируют в соответствии с требованиями нормативных документов, подключают к основной вакуумной дегазационной системе и в процессе извлечения метановоздушной смеси периодически измеряют расход и концентрацию метана в каптируемой смеси. Путем рационального режима работы скважин обеспечивают извлечение кондиционных по метану газовоздушных смесей с содержанием метана: не менее 25% объемных при утилизации каптируемых смесей методом сжигания на факеле, не менее 30% объемных при сжигании смеси в котельных установках и не менее 35% объемных при подаче каптируемой смеси в газомоторные установки для выработки электрической и тепловой энергии.

Основная дегазационная система, предназначенная для извлечения метана из источников метановыделения (из сближенных угольных пластов и выработанного пространства) на выемочном участке, может в зависимости от горногеологических и горнотехнических условий быть представлена стационарной вакуум-насосной станцией (ВНС) или передвижной дегазационной установкой (ПДУ) с отечественными вакуумными насосами типа ВВН, КВН, ЖВН или НВ с номинальным расходом от 50 до 150 м³/мин, либо с близкими по расходам иностранными ротационными вакуумными насосами.

Вспомогательная дегазационная система, также как и основная, может включать в себя отечественные или иностранные вакуумные насосы, установленные в стационарной ВНС или в передвижной ПДУ. Необходимые концентрации метана в каптируемой смеси поддерживают путем рациональных режимов работы дегазационных скважин с помощью скважинных задвижек, регулирующих величины разрежения в скважинах и расходы газовоздушных смесей. При этом, когда концентрация метана снижена до 3,0% объемных, дегазационную скважину отключают от дегазационной системы и вновь подключают к ней при содержании метана в выработанном пространстве, достигшем 4,5% объемных.

Внедрение способа позволит повысить безопасность ведения горных работ по газовому фактору на выемочных полях при отработке газоносных пластов угля за счет использования основной и вспомогательной дегазационных систем, рациональных режимов работы скважин по обеспечению необходимых расходов и концентраций метана в скважинах, поддержания безопасных значений концентрации метана в выработанных пространствах ранее отработанных, смежных с действующим участках.

Источники информации

1. Проблемы разработки метаноносных пластов в Кузнецком угольном бассейне / Ю.Н.Малышев, Ю.Л.Худин, М.П.Васильчук и др. - М.: Издательство Академии горных наук, 1997. - 463 с.

2. Чигрин В.Д. Авария на шахте «Комсомолец» ОАО «Компания Кузбассуголь». Безопасность труда в промышленности. №7. - 2000. - С.23-26.

3. Методические рекомендации о порядке дегазации угольных шахт (РД-15-09-2006). Серия 05. Выпуск 14 / Колл. авт. - М.: ОАО «Научно-технический центр по безопасности в промышленности», 2007. - 256 с.

1. Способ дегазации выемочных полей, включающий проведение подготовительных выработок, оконтуривающих выемочные участки, бурение дегазационных скважин с поверхности на очередном подготовленном к очистным работам выемочном участке, подключение их к дегазационной системе, извлечение метановоздушных смесей и периодические измерения расхода и концентрации метана в каптируемых смесях, отличающийся тем, что на выемочном поле при его отработке создают основную и вспомогательную системы вакуумной дегазации, с помощью первой из которых на действующем выемочном участке извлекают кондиционные по метану газовоздушные смеси, а второй - на ранее отработанных смежных выемочных участках извлекают смеси до содержания в них метана ниже уровня его взрываемости.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на ранее отработанных выемочных участках для извлечения метана используют скважины, пробуренные на действовавшем выемочном участке.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что содержание метана в каптируемой смеси основной дегазационной системой поддерживают не ниже 25-35 об.%, а во вспомогательной дегазационной системе - ниже 3,5 об.%.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что дегазационные скважины на ранее отработанных выемочных участках временно отключают от вспомогательной дегазационной системы при содержании метана в них менее 3,0 об.% и вновь подключают к ней после увеличения концентрации метана в выработанном пространстве отработанной ранее лавы до 4,5 об.%.