способ дегазации мощного угольного пласта при его отработке по системе "слой-пласт"

Формула изобретения

Способ дегазации мощного угольного пласта при его отработке по системе «слой-пласт», включающий проведение по верхнему слою пласта парных штреков, сообщенных сбойками, и разрезных диагональных печей, разделяющих протяженный выемочный участок на части, проведение из верхней выработки парных штреков скважин в плоскости верхнего слоя пласта и серии параллельно расположенных скважин на нижний слой пласта из нижней выработки парных штреков, подключение скважин к дегазационному трубопроводу, отличающийся тем, что дополнительно из разрезной диагональной печи проводят вдоль выемочного участка систему параллельных скважин, ориентированных на очистной забой, и из нижнего парного штрека под целиком угля - направленной трассы скважины по нижнему слою пласта, при этом метан из скважин, пробуренных в плоскости верхнего слоя пласта, отводят секционно на ближайшую по ходу движения очистного забоя сбойку по трубопроводу, проложенному в верхнем парном штреке, и трубопроводу в сбойке между парными штреками на участковый трубопровод, проложенный по нижнему из парных штреков.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано при отработке мощного угольного пласта, отрабатываемого по системе «слой-пласт», при первоочередной отработке верхнего слоя. Целью изобретения является максимально возможное снижение метанообильности выемочного участка на длинных выемочных полях (участках) за счет одновременного извлечения метана из верхнего и нижнего слоев пласта с использованием эффекта разгрузки угольного массива от горного давления при ведении очистных работ по верхнему слою пласта.

Известен способ дегазации угольного пласта при очистной его отработке с использованием перекрещивающихся скважин, пробуренных в плоскости отрабатываемого пласта. При дегазации тонкого или средней мощности пласта угля в его плоскости проводят две серии пластовых скважин, включающей серию скважин, пробуренных параллельно линии очистного забоя, и серию скважин, ориентированных на него. Обе серии скважин, после окончания их бурения и герметизации их устьев от рудничной атмосферы, подключают к участковому газопроводу, сообщенному с вакуумным насосом [Авторское свидетельство СССР № 1439266 A1 М. Кл. E21F 7/00, 1988 г., бюл. № 43].

Недостатками данного способа дегазации разрабатываемых угольных пластов является низкая эффективность мощного пласта при системе его подготовки «слой-пласт», когда горные выработки и дегазационные скважины проводят только в пределах верхнего слоя пласта, а нижний слой пласта, разгружаясь от горного давления при ведении очистных работ по верхнему слою, интенсивно отдает метан в выработанное пространство выемочного участка и участковые выработки, что способствует их загазированию и повышает опасность ведения горных работ по газовому фактору. Более того, средствами вентиляции опасно удалять метан из выработанного пространства при отработке склонных к самовозгоранию угольных пластов, опасаясь возникновения эндогенных пожаров.

Известен другой способ дегазации мощного угольного пласта путем использования перекрещивающихся скважин, пробуренных по верхнему слою пласта, и прямолинейных скважин, пробуренных из выработки верхнего слоя на нижний слой пласта [Методические основы проектирования дегазации на действующих и ликвидируемых шахтах. - М.: ННЦ ГП-ИГД им. А.А.Скочинского, 2002. - 316 с.].

Данному способу дегазации присущи недостатки, суть которых состоит в том, что прямолинейные скважины, пробуренные на нижний слой пласта из выработки верхнего слоя, не охватывают нижний слой пласта по всей ширине выемочного участка (всего 20-25 м от выработки), что не способствует высокой эффективности дегазации нижнего слоя пласта и создает условия для низкой производительности очистного забоя по газовому фактору и обильному метановыделению в выработанное пространство, из которого средствами вентиляции не удается выводить метановоздушные смеси, в частности, на угольных пластах, угли которых склонны к самовозгоранию.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является известный способ дегазации мощного пласта восстающими скважинами, пробуренными из выработки верхнего слоя как по первому вынимаемому слою, так и коротких скважин по второму (нижнему) слою с обоснованием параметров дегазации пласта на основе показателей газоотдачи пласта в скважины [Методические рекомендации о порядке дегазации угольных шахт (РД-15-09-2006). - М.: ОАО «НТЦ по безопасности в промышленности», 2007. - 256 с. (прототип)].

Данному способу дегазации присущи недостатки, аналогичные предыдущему способу, суть которых состоит в том, что прямолинейные скважины, пробуренные на нижний слой пласта из выработки верхнего слоя, не охватывают нижний слой пласта по всей ширине выемочного участка (всего 20-25 м от выработки), что не способствует высокой эффективности дегазации нижнего слоя пласта и создает условия для низкой производительности очистного забоя по газовому фактору и обильному метановыделению в выработанное пространство, из которого средствами вентиляции не удается выводить метановоздушные смеси, в частности, на угольных пластах, угли которых склонны к самовозгоранию.

Целью изобретения является повышение безопасности ведения очистных работ по газовому фактору на склонных к самовозгоранию мощных угольных пластах, отрабатываемых по системе «слой-пласт» с проходкой участковых выработок только в верхнем слое пласта.

Согласно изобретению эта задача решается тем, что в способе дегазации мощного угольного пласта при его отработке по системе «слой-пласт», включающей проведение по верхнему слою пласта парных штреков, сообщенных сбойками, и разрезных диагональных печей, разделяющих протяженный выемочный участок на части, проведение из верхней выработки парных штреков скважин в плоскости верхнего слоя пласта и серии параллельно расположенных скважин на нижний слой пласта из нижней выработки парных штреков, подключение скважин к дегазационному трубопроводу, дополнительно из разрезной диагональной печи проводят вдоль выемочного участка систему параллельных скважин, ориентированных на очистной забой, и из нижнего парного штрека под целиком угля - направленной трассы скважины по нижнему слою пласта, при этом метан из скважин, пробуренных в плоскости верхнего слоя пласта, отводят секционно на ближайшую по ходу движения очистного забоя сбойку по трубопроводу, проложенному в верхнем парном штреке, и трубопроводу в сбойке между парными штреками на участковый трубопровод, проложенный по нижнему из парных штреков. В плоскости верхнего слоя пласта с коэффициентом крепости угля 1,2 и менее проводят перекрещивающиеся скважины и скважины по нижнему слою пласта параллельно линии очистного забоя, а при коэффициенте крепости угля более 1,2 - ориентированные на очистной забой скважины по верхнему и нижнему слоям пласта. Ориентированные на очистной забой скважины направленной трассы проводят вдоль выемочного участка по нижнему слою пласта из сборного ствола скважины, выведенной на нижний слой пласта из нижнего парного штрека. Скважины, пробуренные по нижнему слою пласта, оставляют подключенными к участковому газопроводу до подхода очистного забоя к разрезной диагональной печи, пройденной на выемочном участке.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема дегазации мощного угольного пласта при его отработке по системе «слой-пласт»; на фиг.2 - схема расположения дегазационных скважин в плоскости (разрезе) пласта при отработке его верхнего (первого) слоя; на фиг.3 - схема дегазации пласта при коэффициенте крепости угля по М.М. Протодьяконову f 1,2; на фиг.4 - схема дегазации пласта при f>1,2; на фиг.5 - схема дегазации пласта с применением скважины направленной трассы по нижнему слою с ответвлениями от общего (сборного) ее ствола скважин, пробуренных в плоскости нижнего слоя вдоль выемочного столба в направлении очистного забоя.

Способ дегазации мощного пласта осуществляют следующим образом.

На протяженном выемочном участке при отработке пласта очистным забоем 1 (фиг.1) и подаче свежего воздуха по выработке 2 используют систему пластовых восстающих скважин, пробуренных из выработок 3 и 4. Скважины 5 (фиг.1-5) проводят по верхнему (первому) слою пласта из выработки 3 ориентированно на очистной забой с углом отклонения 30-35° от оси выработки 3, а скважины 6 (фиг.1) - из выработки 4 (фиг.2), пройденной в плоскости верхнего слоя пласта направленной трассы с выводом скважин 6 (фиг.1) и 6' (фиг.4) в плоскость нижнего (второго) слоя пласта. При этом на пласте с крепостью угля f 2 скважины 6 (фиг.1 и 3) размещают параллельно линии очистного забоя 1, на пласте крепостью f>1,2-6' (фиг.4) ориентированно на очистной забой, а при использовании современной буровой техники - скважины 6 (фиг.5) с ответвлением ряда скважин от сборного ствола в направлении очистного забоя 1.

Устья скважин 5, пробуренных из выработки 3, герметизируют от рудничной атмосферы и подключают к газопроводу 7 (фиг.1, 3-5), по которому каптируемые метановоздушные смеси отводят через сбойку 9 (фиг.1) в магистральный участковый газопровод 8 (фиг.1, 3-5), сообщенный с вакуум-насосной станцией (на чертежах не показана).

При разделении протяженных выемочных участков пласта разрезными печами 10 (фиг.1) скважины 11 из них проводят по верхнему слою пласта ориентированно на очистной забой и подключают к газопроводу 12, который сообщают с газопроводом 8.

Режим работы дегазационных скважин и их параметры устанавливают опытным путем или в соответствии с рекомендациями нормативного документа.

Внедрение изобретения при выемке угля по системе «слой-пласт» обеспечит максимально возможное снижение метановыделения из мощного угольного пласта в участковые выработки, повысит безопасность ведения горных работ и производительность очистных забоев по газовому фактору.