Способ дегазации шахт

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для снижения газообильности выработок. Целью изобретения является повышение эффективности за счет увеличения содержания метана в отводимой смеси. Способ предусматривает формирование в дегазационной системе дополнительных изолированных газосборных полостей, в качестве которых используют горные выработки. В верхнюю часть данных полостей в поверхности бурят отводящие скважины. Извлекаемый из пород газ подают при помощи промежуточных насосных станций в газосборные полости, из которых его затем отводят по скважинам на поверхность потребителя. В газосборных полостях создают разрежение, превышающее по величине разрежения в действующих выработках. 2 з.п. ф-лы, 5 ил. Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 F 7/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф (21) 4474863/63 (22) 16.08.88 (46) 07.01.93, Бюл. ¹ 1 (71) Карагандинское производственное объединение по добыче угля и Институт горного дела им, А.А.Скочинского (72) С.К.Баймухаметов, Ю.М.Бирюков, И.В.Сергеев, В.С,Забурдяев, Б.Е.Рудаков и Д,И.Бухны (56) Галазов P,А. и др. Эффективные способы искусственной дегазации угольных пластов на больших глубинах. М.; Наука, 1987, с, 171, Гунтау А. и др, П ром е>куточ на я ва куумнасосная станция подземной дегазационной сети "Глюкауф", — 1985, № 13, с. 24-26, Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для снижения гаэообильности выработок, Известен способ дегазации шахт, предусматривающий формирование подземных изолированных газосборный полостей и отвод иэ них поступающего из пород газа на поверхность при помощи дегазационной системы.

Недостатками известного решения являются значительные энергозатраты на транспорт метано-воздушной смеси на поверхность, а также невысокое содержание в ней метана.

Известен также способ дегазации шахт, предусматривающий создание и роме>куточных подземных вакуум-насосных станций в

„„S U ÄÄ 1786274 A1 (54) СПОСОБ ДЕГАЗАЦИИ ШАХТ (57) Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для снижения газообильности выработок, Целью изобретения является повышение эффективности за счет увеличения содержания метана в отводимой смеси. Способ предусматривает формирование в дегазационной системе дополнительных изолированных газосборных полостей, в качестве которых используют горные выработки. В верхнюю часть данных полостей е поверхности бурят отводящие скважины, Извлекаемый из пород газ подают при помощи промежуточных насосных станций в газосборные полости, из которых его затем отводят по скважинам на поверхность потребителя, В газосборных полостях создают разрежение, превышающее по величине разрежения в действующих выработках. 2 з.п, ф-лы, 5 ил. дегазационной системе и отвод по ней метано-воздушной смеси.

К недостаткам данного способа следует отнести низкую эффективность дегазации, Целью изобретения является повышение эффективности за счет увеличения содержания метана в отводимой смеси.

Поставленная цель достигается тем, что в способе дегазации шахт, предусматривающем формирование подземной дегазационной системы с промежуточными насосными станциями, отсос газа через дегазационные скважины и отвод метано-воздушной смеси на поверхность потребителю, подземную дегаэационную систему дополнительно снабжают подземными газосборными полостями, изолированными от действующих выработок, к верхней части

1786274 газосборных с полостей с поверхности бурят газоотводящие скважины, отсосанный через дегазационные скважины газ подают в газосборные выработки, а отвод метано-воздушной смеси потребителю осуществляют из указанных полостей по газоотводящим скважинам, при этом в качестве подземных гаэосборных полостей используют горные выработки, и в них создают разряжение, превышающее по ве- 10 личине разряжение в действующих выработках.

Ка фиг, 1 изображена принципиальная схема дегазации шахт с использованием подземной и поверхностнойдегазационных систем, коллектора газов; на фиг. 2 — схема дегазации выемочного участка с извлечением газов из пластов угля с помощью подземного вакуум-насоса, подающего извлекаемые газы в коллектор, расположенный в дегазируемом пласте и сообщенный вертикальными скважинами с поверхностной вакуумной станцией; на фиг. 3 — разрез

А-А на фиг. 2; на фиг. 4 — схема дегазации выемочного поля, отрабатываемого лавами по падению пласта, с подачей извлекаемых на действующем участке газов в коллектор, в качестве которого используют изолированные от рудничной атмосферы неподдерживаемые выработки и прилегающее к ним выработанное пространство; на фиг, 5 — схема дегазации выемочного поля, отрабатываемого лавами по простиранию пласта, с подачей извлекаемых на действующем участке газов в неподдерживаемую выработку и выработанное пространство, расположенные на противоположном крыле выемочного поля, Способ дегазации шахт осуществляют следующим образом.

На дневной поверхности устанавливают вакуум-насосную станцию (ВНС) 1, в качестве которой может быть стационарная или передвижная ВНС. Поверхностную

ВНС сообщают с помощью вертикальных скважин 2 с коллектором 3 газа, в который подают с помощью подземной передвижной вакуумной станции 4 газы, извлекаемые иэ дегазируемых источников через скважины 5. Совокупность поверхностной ВНС 1, вертикальных скважин 2, пробуренных на коллекторе 3 газов, сети трубопроводов, проложенных на дневной поверхности, и потребителя 6 каптируемых газов создает поверхностную дегазационную систему, а совокупность подземной передвижной BHC

4, скважин 5, коллектора 3 и сети трубоп роводов 7, смонтированных под землей (в горных выработках), — подземную дегазационную систему. При этом подземными скважинами

50 могут быть скважины 5, пробуренные по разрабатываемому пласту на подготавливаемом или отрабатываемом поле, скважины

5, пробуренные на сближенные угольные пласты (или над куполами обрушения).

В зависимости от горно-геологических и горнотехнических условий разработки угольных пластов дегазацию шахт осуществляют с помощью одной поверхностной дегазационной системы и одной или двух подземных систем, работающих на один коллектор газов, Одна поверхностная дегазационная система может быть сообщена с двумя или тремя коллекторами газа, в которые извлекаемые под землей газы подают

4-5 подземных дегазационных систем, На весьма газообильных шахтах возможен вариант способа дегазации, включающего закольцованную систему коллекторов газа, на которую работают одна или две стационарных, либо три-четыре передвижных поверхностных В НС 4, от двух-трех до 5-10 самостоятельно функционирующих на коллектор подземных дегазационных систем.

Закольцованную систему коллекторов 3 газа формируют из сети сообщенных выработок, пройденных в подрабатываемом пласте угля. В выработки со стороны их торцов (или на любом участке выработки) подают каптируемые подземными передвижными

ВНС 4 газы, Наиболее простым является поблочный способ дегазации шахт, включающий одну поверхностную и одну подземную ВНС 4, расположенные в блоке (участке) шахты и сообщенные одним коллектором газов, в качестве которого может быть использована выработка, пройденная в сближенном пласте, неподдерживаемые выработки и примыкающие к ним выработанные пространства или одна неподдерживаемая выработка и выработанные пространства. Две последние схемы не требуют дополнительных средств на реализацию способа дегазации, но при этом забой скважин, пробуренных с поверхности для сообщения с коллектором газов, располагают непосредственно в выработке или вблизи нее, чтобы имелась хорошая аэродинамическая связь между вертикальной скважиной 2 и коллектором 3 газов.

Схема же, представленная на фиг, 2 и 3, требует дополнительных затрат на проведение выработки-коллектора, если сближенный пласт, по которому пройдена выработка, не будет отрабатываться. В том случае, когда отработку свиты пластов осуществляют в восходящем порядке и данная выработка является коллектором 3 газов при отработке нижнего пласта (фиг. 3), а затем действующей выработкой при разра1786274 ботке среднего пласта, то дополнительные затраты будут минимальны, поскольку они вызваны только преждевременным проведением выработки и последующим ее поддержанием в процессе эксплуатации, т.е. в процессе выемки пласта, в котором она пройдена, Способ весьма эффективен при защитной отработке свиты угольных пластов, когда нижний, не опасный по выбросам пласт, отрабатывают первым и защищают вышележащий выбросоопасный пласт, который после его подработки и дегазации теряет свойства выбросоопасности и становится не опасным по газодинамическим явлениям.

В горнотехнических условиях, представленных на фиг. 2 и 3, после завершения работ по подготовке участка нижнего пласта к выемке проведения выработки коллектора 3 газов, скважин 11 и 12, предназначенных для дегазации сближенных пластов (среднего и верхнего), выработку — коллектор 3 газа изолируют от рудничной атмосферы, заводят нагнетательный трубопровод 8 подземной передвижной В НС 4 через перемычку 9 в сбойку или скважину

10, пройденную до коллектора 3 газов. Извлекаемый на участке газ через скважины 5 по всасывающему 7 и нагнетательному 8 трубопроводам подают по сбойке или скважине 10 в коллектор 3 газа, из которого по вертикальным скважинам 2 выдают на дневную поверхность, а затем потребителю 6 газа или в атмосферу. При этом скважины 11 проводят в плоскости подрабатываемого пласта, а скважины 12— вкрест вышележащего пласта. Скважины

11 и 12 должны пересекать границы разгрузки соответствующих пластов от горного давления, Для повышения газоотдачи массива в процессе подработки сближенных пластов очистными работами на нижнем пласте скважины 11 и 12 проводят с разворотом в направлении границы разгрузки, вызываемой движущимся очистным забоем (фиг, 2). Угол разворота скважин составляет

45-65 от оси выработки коллектора газов.

При погоризонтном способе подготовки шахтного поля и последовательной отработке столбов лавами по падению в качестве коллектора газов используют неподдерживаемые выработки-коллекторы 3 газов и прилегающее к ним выработанное пространство (фиг. 4). В этом случае неподдерживаемые выработки изолируют от рудничной атмосферы перемычками, вертикальную скважину проводят на пересечении выработок, чтобы уменьшить аэродинамическое сопротивление и эффективно

55 движную ВНС 4 размещают в сбойке следующего вынимаемого столба, аналогично предыдущему. Проводят новые вертикальные скважины 2. Старые вертикальные скважины 2 можно отключать или оставлять подключенными к поверхностной дегазационной системе, если в этом будет необходимость.

В коллекторе 3 газов создают разрежение, превышающее разрежение в действующих горных выработках, формируемое извлекать метан, выделяющийся в выработанные пространства. На действующем участке метан извлекают из разрабатываемого пласта (скважины 5), сближенных пластов и

5 выработанного пространства(скважины 5 ), Извлекаемый газ по всасывающему 7 и нагнетательному 8 трубопроводам подают за перемычку 9 в неподдерживаемую выработку 3, откуда по вертикальной скважине 2 его

10 удаляют на поверхность. Для уменьшения утечек воздуха через выработанное пространство действующей. лавы возводят полосу 13 вдоль вентиляционной выработки (например, из фосфогипса, вспенивающих15 ся полиуретановых смол и т.п.) и навешивают временную перемычку 14 на сопряжении лавы с погашаемой выработкой. По мере отработки столбов подземную В Н С 4 переносят, старую перемычку, через которую

20 заводили в выработку-коллектор 3 нагнетательный став передвижной ВНС, ликвидируют, возводят новые, и все операции по дегазации угольных пластов и выработанного пространства выполняют как при от25 работке предыдущего столба. Когда количество отработанных столбов составит 4-5, можно пробурить дополнительную вертикальную скважину, если в этом будет необходимость. Дополнительную верти30 кальную скважину 2 располагают на пересечении выработок на участке четвертого или пятого столба.

При панельном способе подготовки шахтного поля и отработке столбов лавами

35 по простиранию с погашением выработок за лавой в качестве коллектора газов используют неподдерживаемую выработку и примыкающие к ней выработанные пространства поля. Вертикальные скважины 2

40 проводят на выработку-коллектор 3 газов.

Количество вертикальных скважин 2 устанавливают исходя из протяженности поля, объемов каптируемых газов. Подземную передвижную 8HC 4 устанавливают в сбойке.

45 Извлекаемые на действующем участке газы через скважины 5 отводят по всасывающему 7 и нагнетательному 8 трубопроводам в выработку-коллектор 3 за перемычку 9. Ilo мере отработки столбов подземную пере1786274

55 вентиляционной системой шахты. Метан и другие газы, находящиеся в выработанном пространстве, удаляют через вертикальные скважины на поверхность, что исключает выделение метана из старых выработанных пространств в горные выработки при снижении барометрического давления, повышает концентрацию метана в каптируемой на поверхность смеси газов.

Формула изобретения

1. Способ дегазации шахт, включающий формирование подземной дегазационной системы с промежуточными насосными станциями, отсос газа через дегазационные скважины и отвод метано-воздушной смеси на поверхность потребителю, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности за счет увеличения содержания метана в отводимой смеси, подземную дегазационную систему дополнительно снабжают подземными гаэосборными полостями, изолированными от действующих выработок, к верхней части газосборных по5 лостей с поверхности бурят газоотводящие скважины, отсосанный через дегазационные скважины газ подают в газосборные выработки, а отвод метано-воздушной смеси потребителю осуществляют из ука10 занных полостей по газоотводящим скважинам.

2. Способ по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что в качестве подземных газосборных полостей используют горные выработки.

15 3. Способ поп.1, отл и ча ю щи йся тем, что в подземных газосборных полостях создают разряжение, превышающее по величине разряжение в действующих выработках.

1786274

Д А

f0

Я ю

1786274

Фиг. 4

Фиа. 5

Составитель H. Борщ — Компанеец

Редактор С.Кулакова Техред М.Моргентал Корректор М,Максимишинец

Заказ 237 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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