УДК 622.791(315)

Технические науки/10. Горное дело

Дрижд Н.А., Захаров А.М., Шмидт-Федотова И.М., Мусин Р.А., Замалиев Н.М., Ахматнуров Д.Р.

(Карагандинский государственный технический университет, г. Караганда)

Наиболее эффективные методы дегазации при проведении подготовительных выработок по углю

Для снижения газообильности выработок, проводимых по угольному пласту, может применяться предварительная дегазация пласта, осуществляемая до проведения выработки, или дегазация угольного массива в период проведения выработки.

Наиболее эффективным способом снижения метановыделения в подготовительные выработки является предварительная дегазация угольного массива со сроком каптажа газа до начала проходческих работ на подготавливаемом участке не менее 6 и 12 месяцев соответственно для восстающих (горизонтальных) и нисходящих скважин, буримых на 10 м за контур будущих подготовительных выработок в соответствии с рисунком 1.

В тех случаях, когда не представляется возможным осуществить предварительную дегазацию угольного массива, во время проведения выработки производят бурение барьерных скважин в соответствии с рисунком 2. Барьерные скважины, расположенные на расстоянии 150-200 м от забоя выработки, могут быть отключены от дегазационной сети и заглушены, если они не влияют на газообильность выработки.

Барьерные скважины бурятся из камер. Длина скважин принимается равной 100 – 150 м. Расстояние между камерами на 15 – 20 м меньше длины скважин, устья скважин располагаются на расстоянии 1,5 – 2,5 м от стенки выработки.

При проведении подготовительной выработки по верхнему или нижнему слоям мощных пластов по одной скважине с каждой стороны пробуриваются в почву или в кровлю выработки. Расстояние между забоями этих скважин принимается 2 м. Скважины, буримые по бокам выработки, располагаются параллельно ее оси.

При проведении парных выработок барьерные скважины следует бурить для каждой выработки. Если парные выработки проводятся с поочередным опережением одного из забоев, и ширина целика между выработками не превышает 15 м, то бурение барьерных скважин с обеих сторон выработки производится только для опережающего забоя, а для выработки, проводимой с отставанием, бурение скважин в боковой стенке со стороны межштрекового целика не обязательно.

1 – лава; 2 – штрек конвейерный действующей лавы;3 – газопровод; 4 – скважины нисходящие;5 – штрек конвейерный будущей лавы

Рисунок 1 – Схема дегазации пологого пласта нисходящими скважинами

Таблица 1 - Количество и расположение дегазационных скважин при проведении подготовительных выработок по пластам

Мощность пласта, м	Расположение выработки в пласте	Число скважин
		по бокам выработки	в почве выработки	в кровле выработки	Всего
6-8	в верхней части пласта	4	2	-	6
6-8	в середине пласта	4	2	2	8
6-8	в нижней части пласта	4	-	2	6
4-6	в верхней части пласта	4	2	-	6
4-6	в нижней части пласта	4	-	2	6
1	2	3	4	5	6
2-4	-	4	-	-	4
до 2	-	2	-	-	2

1 – выработки по верхнему слою пласта; 2 – выработки по нижнему слою пласта; 3 – барьерные скважины

Рисунок 2 – Схема дегазации при проведении

подготовительных выработок барьерными скважинами

Скважины или шпуры бурятся под углом 30º к оси выработки с таким расчетом, чтобы их забои находились на расстоянии до 5-6 м от стенок выработки. Скважины (шпуры) располагаются через 5-10 м по длине выработки с отставанием от ее забоя не более 5 м. Длина герметизации устьев шпуров составляет не менее 1,5 – 2,0 м.

При проведении выработок вблизи геологических нарушений или при пересечении последних скважины бурят из камер заблаговременно за 30 м до подхода к нарушению. Скважины пересекают зону геологического нарушения и находятся на расстоянии не более 4 м от будущего контура выработки.

1 – пластовая подготовительная выработка;

2 – дегазационная скважина; 3 – полевой штрек

Рисунок 3 – Схема дегазации пласта скважинами,

пробуренными из полевой выработки

Возможная эффективность дегазации при проведении выработок по угольным пластам приведена в таблице 2.

Дегазационные подземные скважины на подрабатываемые и надрабатываемые пласты, над куполами обрушения, вертикальные скважины с поверхности бурятся с таким расчетом, чтобы они обеспечивали наиболее эффективную и продолжительную работу

Таблица 2 - Эффективность дегазации при проведении выработок по газоносным пластам

Способ дегазации	Максимально достижимый коэффициент дегазации	Максимальная величина разрежения
		кПа	мм рт.ст.
1	2	3	4
Предварительная дегазация угольного массива	0,2	2,66	20,0
Дегазация барьерными скважинами	0,1	6,7	50
Дегазация шпурами	0,1	4,0	30
Изолированный отвод метана	0,1	1,3	10
Дегазация скважинами из полевых выработок	0,6	2,66	20,0

Расчет параметров предварительной дегазации скважинами, буримыми за контур будущей подготовительной выработки, производится в следующей последовательности.

Определяется требуемый коэффициент дегазации по формуле (1):

(1)

где I´_n- возможное значение метанообильности подготовительной выработки при принятых средствах проветривания, м³/мин, (2);

(2)

где Q_n – количество воздуха, подаваемого для проветривания подготовительной выработки, м³/мин;

с- допустимое содержание метана в исходящей струе выработки, %

c_о - концентрация метана в поступающей струе, %

I_п - прогнозная метанообильность выработки, м³/мин

По рассчитываемому расстоянию между скважинами для лавы определяется снижение газоносности пласта скважинами предварительной дегазации (х_дег) на стадии проектирования путем деления числителя формулы (33) на дегазируемые одной скважиной запасы угля (l_о, R_i, m_n, g).

Если коэффициент дегазации ниже требуемого, то изменяют параметры скважин предварительной дегазации или предусматривают повышение ее эффективности путем, например, применения гидроразрыва пласта.

Литература:

1. Ножкин Н.В. Заблаговременная дегазация угольных месторождений. -М: Недра, 1979,-271с.

2. Пучков Л.А. Современные проблемы шахтного метана. Горный информационно-аналитический бюллетень. -М.; МГГУ, ИАЦ ГН, 1977.

3. Баймухаметов С.К. и др., Результаты промышленных испытаний нового способа подготовки особо выбросоопасного мощного пласта д6 на шахтах Карагандинского бассейна, Горный информационно-аналитический бюллетень, 2005г.

4. Карагодин Л.Н., Волошин H.E., Осипов С.Н. и др. Вскрытие выбросоопасных пластов. М.: Недра, 1968. С. 91с.

5. Газоносность угольных бассейнов и месторождений СССР/Под ред. И. Кравцова. Т. 2 Угольные бассейны и месторождения Сибири, Казахстана, Дальнего Востока М., Недра, 1979.