безопасная угольная шахта золотарева для отработки газоносных пожароопасных пластов

Формула изобретения

Безопасная угольная шахта для отработки газоносных пожароопасных пластов, включающая вскрытие шахтного поля центральными и фланговыми наклонными стволами, подготовку выемочных столбов оконтуривающими штреками, отработку выемочных столбов по простиранию пласта длинными очистными забоями с применением высокопроизводительных механизированных комплексов, отличающаяся тем, что горные работы ведут одновременно в трех выемочных столбах, нарезаемых по простиранию пласта от центрального трехсекционного уклона, по которому поступает свежая струя воздуха, до трех изолированных друг от друга фланговых уклонов, по которым раздельно отводят исходящую струю от проходческих работ, от очистных работ и метановоздушную смесь из выработанного пространства, причем в верхнем выемочном столбе производят проходку с базированием на фланговый уклон промежуточного штрека и двухсекционного штрека с разделительной, перфорированной проемами, закладочной бетонной стенкой; в среднем выемочном столбе ведут дегазационные работы для предварительного отсоса метана из угольного пласта и горного массива с размещением буровых станков и дегазационного вакуумного трубопровода на ранее пройденном двухсекционном штреке с обособленным проветриванием; в нижнем выемочном столбе ведут очистные работы без оставления угольного целика с применением высокопроизводительного механизированного комплекса длиной 200-300 м, причем свежий воздух поступает от центрального трехсекционного наклонного ствола одновременно по конвейерному штреку, промежуточному штреку, двухсекционному вентиляционному штреку, а исходящую воздушную струю с содержанием метана не более 1% отводят по вышележащему промежуточному штреку и далее по изолированному фланговому наклонному стволу на поверхность, кроме этого, из выработанного пространства через проемы в закладочной стенке отсасывают метановоздушную смесь на изолированную от посещения людей верхнюю секцию вентиляционного штрека и далее по изолированному фланговому наклонному стволу на поверхность, где установлен всасывающий вентилятор регулируемой производительности, обеспечивающий управляемый отсос метановоздушной смеси из шахты с использованием ее в смеси с дегазационным метаном в газопоршневых электростанциях для выработки электроэнергии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано при проектировании и эксплуатации угольных шахт, отрабатывающих газоносные, пожароопасные пласты.

Известна угольная шахта для отработки пожароопасных, газоносных угольных пластов, включающая вскрытие шахтного поля тремя центральными и тремя фланговыми уклонными выработками, отработку выемочных столбов длинными очистными забоями по простиранию в восходящем порядке и прямоточное проветривание с использованием перфорированного угольного целика между выемочными столбами /Г.М.Золотарев «Технологическая схема отработки пожароопасных газоносных угольных пластов», журнал «Уголь», №12, 1997 г./.

Недостатком данной угольной шахты является сложность организации предварительной дегазации угольного пласта из-за невозможности размещения дегазационных буровых станков и вакуумметрического всасывающего газопровода в стесненных выработках, по которым транспортируется уголь, сложность организации проветривания подготовительных выработок одновременно с проветриванием очистных забоев, наличие угольных целиков, подверженных раздавливанию в выработанном пространстве.

Известна также угольная шахта, включающая отработку выемочных столбов высокопроизводительными длинными очистными забоями по простиранию пласта с охраной конвейерных и вентиляционных штреков угольными целиками с проходкой межштрековых сбоек через каждые 30 м /Ю.А.Коровкин и др. «Теория и практика длиннолавных систем», ООО «Техгормаш». М., 2004 г., с 492-495/.

Недостатком такой угольной шахты является наличие угольного целика, что создает опасность возникновения пожара при его раздавливании в выработанном пространстве. Кроме этого, при возвратноточном проветривании очистного забоя рабочие и электрооборудование находятся в выработках, по которым отводится исходящая запыленная загазованная воздушная струя, что при определенных условиях может вызвать взрыв метана.

Целью настоящего изобретения является создание безопасной угольной шахты для отработки газоносных, пожароопасных пластов.

Указанная цель достигается за счет того, что горные работы ведут одновременно в трех выемочных столбах, нарезаемых по простиранию пласта от центральных наклонных стволов, по которым поступает свежая струя воздуха, до трех изолированных друг от друга фланговых стволов, по которым отводится исходящая струя воздуха. Центральные наклонные стволы проходят в виде трехсекционной наклонной выработки, секции которой разделены бетонной полосой из твердеющей закладочной смеси. Фланговые наклонные стволы изолированы друг от друга угольными целиками.

В верхнем выемочном столбе ведутся проходческие работы с базированием по проветриванию, транспорту угля, материалов и оборудования на ближний к центру фланговый ствол. Одновременно проходят промежуточный штрек и двухсекционный вентиляционный штрек с разделительной, перфорированной проемами, закладочной бетонной стенкой.

В среднем выемочном столбе ведутся дегазационные работы для предварительного отсоса метана из угольного пласта и горного массива с размещением буровых станков и дегазационного вакуумного трубопровода на ранее пройденном двухсекционном штреке с обособленным проветриванием.

В нижнем выемочном столбе ведутся очистные работы без оставления угольного целика с применением высокопроизводительного механизированного комплекса длиной 200-300 м.

Транспорт угля от очистного забоя производится по конвейерному штреку, образующемуся за счет повторного использования верхней секции вентиляционного штрека, охраняемой бетонной закладочной стенкой с дополнительным креплением в призабойной части конвейерного штрека переносными гидростойками.

Транспорт материалов и оборудования осуществляется по нижней секции вентиляционного штрека до зоны очистного забоя.

Проветривание очистного забоя осуществляется за счет подачи свежего воздуха по конвейерному штреку, промежуточному штреку, двухсекционному вентиляционному штреку.

Отвод исходящей струи с содержанием метана не более 1% производится по вышележащему промежуточному штреку и далее по изолированному среднему фланговому наклонному стволу на поверхность.

Отвод метановоздушной смеси из выработанного пространства осуществляется через проемы в закладочной стенке по сохраняемой позади очистного забоя верхней секции вентиляционного штрека и далее по крайнему изолированному фланговому стволу на поверхность, где установлен всасывающий вентилятор регулируемой производительности, обеспечивающий управляемый отсос метановоздушной смеси из шахты с использованием ее в смеси с дегазационным метаном в газопоршневых электростанциях для выработки электроэнергии.

Пример реализации предлагаемой безопасной угольной шахты для отработки газоносных пожароопасных пластов приведен на чертеже.

Безопасная угольная шахта с производственной мощностью 4,0 млн.т/год включает двукрылое шахтное поле, в котором ведется выемка угля из одного пласта. Двукрылое шахтное поле вскрывается центральным трехсекционным наклонным стволом 1 и двумя группами фланговых наклонных стволов 2. В шахтном поле одновременно ведутся горные работы в трех выемочных столбах.

В верхнем выемочном столбе 3 ведут проходческие работы с базированием по проветриванию, транспорту угля, материалов и оборудования на ближний к центру фланговый ствол 2. Одновременно проходят промежуточный штрек 4 и двухсекционный вентиляционный штрек 5, выполненный с разделительной, перфорированной проемами, закладочной бетонной стенкой 6.

В среднем выемочном столбе 7 ведут дегазационные работы. На нижней секции вентиляционного штрека 5 устанавливают буровые станки и прокладывают дегазационный вакуумный трубопровод для отсоса метана из угольного пласта не менее чем за 6 месяцев до начала выемки угля в очистном забое.

В нижнем выемочном столбе 8 ведут очистные работы без оставления угольного целика с применением высокопроизводительного механизированного комплекса длиной 200-300 м.

Транспорт угля из очистного забоя 9 осуществляют по конвейерному штреку 10, образующемуся за счет повторного использования верхней секции вентиляционного штрека 5. Конвейерный штрек охраняется бетонной закладочной стенкой 6. Дополнительно, в призабойной части конвейерного штрека устанавливают переносные гидростойки.

Транспорт материалов и оборудования в очистной забой осуществляют по нижней секции вентиляционного штрека 5.

Проветривание очистного забоя осуществляют за счет подачи свежего воздуха по конвейерному штреку 10, по вышележащему промежуточному штреку 4, по двухсекционному вентиляционному штреку 5.

Отвод исходящей струи с содержанием метана не более 1% производится по вышележащему промежуточному штреку 4 и далее по изолированному среднему фланговому наклонному стволу 2 на поверхность.

Отвод метановоздушной смеси из выработанного пространства осуществляется через проемы в закладочной стенке по сохраняемой позади очистного забоя верхней секции вентиляционного штрека 5 и далее по крайнему изолированному фланговому стволу на поверхность, где установлен всасывающий вентилятор 11 регулируемой производительности, обеспечивающий управляемый отсос метановоздушной смеси из шахты с использованием ее вместе с дегазационным метаном в газопоршневой электростанции 12 для выработки электроэнергии.

Указанная схема безопасной угольной шахты обеспечивает комфортные условия труда горнорабочих, так как они постоянно находятся на свежей струе воздуха, безопасность по взрывам метана и безопасность по фактору возникновения эндогенных пожаров.

За счет предварительной дегазации угольного пласта снижается количество необходимого для проветривания очистного забоя свежего воздуха и повышается безопасность по фактору «проветривание очистного забоя».

За счет дегазации выработанного пространства при внезапной посадке труднообрушаемой основной кровли не происходит мгновенное выдавливание метановоздушной смеси из выработанного пространства в призабойную зону и соответственно не возникает опасная ситуация с возможным взрывом метана в связи с мгновенным сжатием и возникновением ударной волны.

За счет отсутствия угольных целиков в выработанном пространстве снижается опасность возникновения пожароопасной ситуации в результате раздавливания целиков угля.

Литература

1. Золотарев Г.М. Технологическая схема отработки пожароопасных газоносных угольных пластов, журнал «Уголь», №12, 1997 г., с.16.

2. Коровкин Ю.А. и др. Теория и практика длинолавных систем. М., Из-во ООО «Техгормаш», 2004 г., с 492-495.