Способ подготовки угольных пластов, склонных к газодинамическим явлениям

 

Изобретение относится к горному делу и позволяет повысить безопасность и темпы проведения основных оконтуривающих столб вьфаботок присокращении затрат на защитные мероприятия, а также повысить эффективность проведения защитных мероприятий при пересечении опасных зон выработок. Перед нарезкой столба выработок 2 выявляется направление преобладающей, системы Tpei'p-iH 3. Определяют азимут простирания преобладающей трещиноватости. Добычной столб ориентируют в соответствии с указанным ази- ' мутом. Проходят вьфаботки.с отклонениями от азимута, не превышающими i't5 ''. В опасных зонах 4-, возникающих на трассе выработок, проводят через одни скважины'гццроотжим. В зонах 5 при проведении выработок, расположенных нормально к трассам основных выработок, бурят барьерные С. Через них ведут дегазацию пласта. При невозможности обеспечить безопасность только дегазацией дополнительно ведут гидрорыхление через другие скважины. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОКИ CGBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

091 (11) g1)g F. 21 Е 5, 00

ОПИСАНИЕ ИЗС)БРЕТЕНИЯ

Й АВТОРСНОЬМ СВИДЕТЕЛЬСВ ВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPHTHRM

ПРИ ПЯТ СССР (21) 4816141/03 (22) 22.03.90 (46) 30.01.92. Бюл. l» 4 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) K.В.Гончаров, А.Н.Р1абаров, Н.В.Кротов, С.К.Баймухаметов . и В.Н.Бураков (53) 622.271(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1209894, кл. Е 21 F 5/О, 1987.

Технологические схемы разработки пластав, опасных по внезапным выбросам угля и.газа. N.: ИГД им. А.Л.Скочинского. (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ УГОЛЪНЫХ ПЛАСТОВ, СКЛОННЫХ К ГАЗОДИНАМИЧЕСКИМ

ЯВЛЕНИЯМ (57) Изобретечие относится к горному делу и позволяет повысить безопасность и темпы проведения основных оконтуривающих столб выработок при

Изобретение относится к горной промьпиленности, преимущественна к угольной, и может быть использовано при разработке выбросоопасных .угольных гластов.

Известен способ предотвращения внезапных выбросов в зонах повыненно-, го горного давления, согласно которому на выбросоопасном пласте устанавливают границы зон ПГД и выделяют системы техногенных трещин, образовавшихся под действием горного давле-. ния, причем определяют их азимут просокращении затрат на защитные мероприятия, а также повысить эффективность проведения защитных мероприятий при пересечении опасных зон выработок. Перед нарезкой столба выработок 2 выявляется направление преобладающей. системы трещин 3. Определяют азимут простирания преобладающей трещиноватости. Добычной столб ориентируют в соответствии с укаэанным азимутом. Проходят выработки.с отклонениями от азимута, не превьпчаюцими

t5 . В опасных зонах 4; возникающих на трассе выработок, проводят через одни скважины гидроотжим. В зонах 5 при проведении выработок, расположенных нормально к трассам основных выработок, бурят барьерные С. Через них ведут дегазацию пласта. При невозможности обеспечить безопасность только дегазацией дополнительно ведут гидрорыхление через другие скважины.

2 з.п. ф-лы, 3 -ил. стирания, затем бурят дегаэационные скважины перпендикулярно техногенным трещинам.

Однако этот способ не обеспечивает безопасности, так как эффективность дегазации низка вследствие закрытия пор и дренирующих каналов в

3ПГД, характеризуется, низкой эффективностью вследствие необходимости долгой дегазации, что снижает темпы проходки.

Известен также способ дегазации угольного пласта, согласно которому

1709114 на выбросоопасный пласт пробуривают скважины, через которые нагнетают ра. бочую жидкость, затем проводят дру-. гую серию скважин, ориентированных нормально к азимуту простирания свс5 темы гидропроводящих трецин, и дегаэируют участок пласта.

Однако такой способ не обеспечивает безопасности вследствие неравно- 1О мерного и неконтролируемого расгространения жидкости, а также не обеспечивает высокие темпы проходки вследствие большой трудоемкости.

Известен способ подготовки пластов, склонных к газодинамическим яв лениям,,вктпочающий столбовую подготовку при которой проходка основных выработок (штреков — при ориентировке столба по простиранию, бремсбергов или уклонов — при ориентировке столба по падению) осуществляется с применением текущего прогноза выбросоопасности„ а опасных в с применением локальных мероприятий: гидроотжим, гидрорыхление, торпедировачие и т.п.

Однако такой способ не обеспечивает безопасности подготовки запасов пласта, имеет низкую зффективнОсть вследствие больших затрат на защитные 30 мероприятия, которые проводятся в неблагоприятных горно-геологических условиях, вследствие чего их приходится дублировать, а также низкие темпы подготовки, Цель изобретения — повышение безопасности и темпов проведения выработок при сокращении затрат на,защит-. ные мероприятия.

Указанная цель достигается тем, то согласно предлагаемому способу определяют азимут простирания преобладающей трещнноватости, а основные

t окОнтуривающие столб выработки нй пример штреки. уклоны и т.п.:, .проходят в соответств1гл с этим азимутом, не допуская Отклонений от него, превышающих + :5, причем при пересечении опасных зон основными оконтуривающими столб выработками локальную

50 гидрообработку угленосной толщи проводят в режиме гидроотжима, а при пересечении опасных зон вспомогательным..: выработками, например разрезными и; †.чами, сбойками и т.п., ориентированными нормально к основным, осу55 ществляют дегазацию участка по трассе проходимой выработки через барьерные скважины в сочетании с локальной гидрообработкой в режиме гидрорыхленин.

На фиг. 1 — 3 приведена схема осуI ществления предлагаемого способа.

Способ осуществляется следующим образом.

До начала нарезки столба 1 основными оконтуривающпми выработками 2 прсводят исследование систем трещин, характерных для участка будуцей трассы основных выработок,2, Выявляют преобладающую систему трещин 3. Ориентировку добычного столба осуцествляют таким образом, чтобы оконтуривающие транспортный 2 и вентиляционный штреки (уклоны) были ориентированы согласно преобладаюцей трециноватости с oòêëoíåíèåè от азимута, не превьппающим ?15 . Проходку выработки осуществляют с текуц;хм прогнозом по известной методике.

При значениях прогноза, характеризующих опасную ситуацию (зоны 4 и 5), локальные защитные мероприятия проводят следующим образом.

Так, в опасных зонах 4, возникающих по трассе основных оконтуриваюцих выработок, проводят через скважины 6 гидроотжим.(фиг. 2а) . При осуцествлении проходки разреэных печей, сбоек, монтажных камер и других выработок, ориентирован:ых нормально к азимуту преобладающей трещпноватости (нормально к трассам основных выработок) безопасность проходки в зонах 5 обеспечивают бурением барьерных скважин 7 из специально оборудованных камер К

II дегазацией пласта (фиг. 3). При .невозможности обеспечить безопасность только дегаэацией (например, ввиду нехватки времени) осуцествляют дополнительно гидрорыхление через скважины 8.

Ориентация основных штреков соответственно направлению преобладающей трещиноватостн позволяет улучшить условия истечения газа, без динамического эффекта в. выработку, что позволяет снизить газовое давление в угольной толще перед выработкой и уменьшить вероятность выброса, а значит, частоту применения локальных защитных мероприятий. Это тем более эффективно, если учесть, что, кроме имеющейся трещиноватости„ при проходке выработки образуется система тех-.. ногенных трещин, параллельных забою выработки. Сочетание этих трещин с нормально ориентированными к ннм

1709!!4 работки. При этом условия миграции газа в выработку ухудшаются, что увели— чивает опасность газодинамических проявлений. Б этом случае проведение дополнительных эацитных мероприятий необходимо. Наиболее эффективны в этом случае барьерные скважины, дегаэация через которые проходит в благоприятных условиях вследствие пересечения скважинами максимального числа газопроводных трещин.,Чегазация через передовые и барьерные скважины в этих условиях в любом случае более эфЬекти :на, уменьшает газовыделение в проходимую выработку и повышает темпы ее проходки.

Одпако полностью исключить выбэо-. соопасность не всегда возможно и в этих условиях. В таких случаях рекомендуется применять локальное нероприятие — гидрорыхление. Условия для гидрорыхления наиболее благоприятны, так как нагнетаемая вода растекается

2» по преобладаюцим системам трецин, разламывает и рыхлит угленосную толцу с максимальным эффектом. Воздействие на массив будет наибольшим.

l трещинами естественного геологического происхождения, имеющими выход в выработку, облегчает проведение гидроотжима, истечение газа и разгрузку массива в,зоне опорного давления.

Азимут простирания трещин не обязательно совпадает с простиранием или падением пласта. В этом случае необходимо предусмотреть диагональную подготовку и отработку панели или крыла шахматного поля.

Направление выработки можно задать практически с любой точностью.

Параметр Ы5 э, т.е. 30 допустимого отклонения, обоснован тем, что при статистической обработке результатов измерения азимутов простирания тещин случайные значения группируются в со-ответствии с нормальньп1.законом распределения при этом отклонении от вероятнейшего значения, 68 ЗА произведенных измерений 6 обычно располо::ено в значениях 6 =И 5 . Кроме того . 5 ориентировка образовавшихся впереди забоя блоков с разворотом более 30 от оси проходки выработки создает большие трудности и требует больших ! энергозатрат для их выдвижения в выраоотку. Это следует иэ свойства си нусоиды, по которой происходит разло жение "выдвигаюцей" силы. До 30 от клонение от абсолютного значения " происходит медленно (cos 30О 0,86), а, после ЗОО функция cos уменьшается g ! быстра, Г cus9 (гдето "30 ) сутчествен,но меньше, т.е. вероятность выдвинуть блоки, а значит„разгрузить массив перед забоем значительно меньше.

Несмотря на то, что задание на- 40 правления штреков и отработки лавы существенно уменьшает вероятность выброса.в подготовительных выработках и в лаве, однако возможность выброса не исключена, поэтому необходимо конт-45 ролировать опасность газодинамических явлений проведение текуцего прогноза .При его значениях, характеризующих опасность, .рекомендовано проводить гидроотжим. Из всего комплекса )О защитных мероприятий в данных условиях наиболее целесообразно проведение

:именно гидроотжима, так как в этом слу,чае наиболее легко выдвинуть расслоенные трещинами блоки угля в выработку. При

Jb повороте выработки 2, например при проходке разрезной печи, ориентировка преобладаюцей трециноватости меняется на нормальную по отношению к оси выlI р и и е р. На выбросоопасном пласте Д6 нарезают добычинi столб.

Угол падения пласта 8 на глубине г..1р э00 м. По данным геологической съемки в ранее пройденных выработках и лавах определяли преобладаюцие системы трецин и строили диаграммы — розы трещиноватости. В условиях пласта

Д азимут розы трециноватости отличается от азимута простирания пласта на- 30 . В соответствии с диаграммой

О было принято решение на проходку. откаточного и вентиляционного штреков диагонально к простиранию пласта по азимуту преобладающей системы трецин.

Столб также нарезали диагонально.

Проходку штреков осуг1ествляли комбайном ПК-9 с текусцш прогнозом. При протяженности штреков по 800 м каждьпЪ текущий прогноз в 7 случаях регистрировал опасные значения. В этих зонах проводили гидроотжим по известной технологии. Глубина герметизации шпуров 3 м; длина шпуров 3,5 м; неснижаемое опережение 0,7 и; давление воды

100 кгс/см ; скорость нагнетания

17 л/мин; время нагнетания 1 ч.

Эффективность гипроотжима контролировали выдвижением забоя, она превышала во всех случаях 2 см.

1709114 а

При обычной ориентации штреков по простиранию пласта на практике приходится постоянно применять защитные мероприятия.

При проходке монтажной печи при повороте на 90 от направления итреб ков на всю ее длину — 120 и пробуривали две барьерные скважины, устья которых герметизировали герметизато- 10 рами и подключали к вакуумным газопроводам, Период дегазации — две недели. Га-.îíîñíîñòü по трассе печи снизилась на ?0%.

При проходке печи один раз текутрп1 прогноз показал опасное значение.

В этом случае применяли гидрорыхление.

Глубина скважины 10 м, глубина герметизации 4 м, диаметр скважины 72 мм, расчетный удельный расход воды ,20 .л/т давление воды 75 кгс/см2 .

Время проходки штреков и монтажной печи сократилось на 307., уменьшились трудозатраты на проведение защитных мероприятий, а также газообильность вырабо.ки при проходке (циклические скачки г зообильности исключены). ЗО

По сравнению с прототипом предлагаемый способ позволяет повысить эффективность защитных мероприятий, т.е. уменьшить вероятность выброса, а так- 35 же сократить трудоемкость проведения

Формула изобретения

Способ подготовки угольных пластов, склонных к газодинамическим явлениям, включающий столбовую подготовку с проведением текущего прогноза выбро— соопасности и применением в опасных зонах способов предотвращения внезапных выбросов, о т л и ч а ю г и и с я тем, что, с целью повышения безопасности и темпов проведения основных оконтуриваюг1их столб выработок при сокращении затрат на защитные меро-. приятия, определяют азимут простирания преобладающей трещиноватости„ при этом основные оконтуриваюг1ие столб выработки проходят в соответствии с указанным азимутом, не допуская отклонений от него, .превышаюгр х +15©.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффект .вности проведения защитных мероприятий при пересечении опасных зон основными оконтурпвающими столб выработками, локальную гидрообработку угленосной толщи проводят в режиме гидроотжима.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т. л и— ч а ю шийся тег<, что при пересечении опасных зон вспомогательными выработками, ориентированными нормально к основным, по трассе проходимой вспомогательной выработки бурят барь ерные скважины, через которые ведут дегазацию участка в сочетании с ло1кальной гицрообработкой в режиме гид-! рорыхления.

170Ч114

Составитель С.Сопилко

Техред Л.Олийнык

Корректор Л. Пилипенко

Редактор Л.Веселовская

:Заказ 416 Тир аух Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101