Способ дегазации надрабатываемого пласта-спутника

 

Изобретение относится к подземной разработке пологонаклонных угольных пластов. Способ дегазации надрабатываемого пласта-спутника позволяет предотвратить образование местных и слоевых скоплений метана в зоне надрывки, поддерживаемой за очистным забоем выработки вблизи границы выработанного пространства за счет поглощения метана, выделяющегося из углепородной толщи при надработке пласта-спутника. Способ включает бурение скважин в породы почвы пласта навстречу очистному забою вне зоны опорного давления в направлении зоны разгрузки, обсадку, цементацию и герметизацию скважин подключение их к вакуумной сети. Новым является то, что предварительно определяют шаг разгрузки, а затем впереди очистного забоя оформляют ниши, расстояние между которыми принимают равным не менее шага разгрузки надрабатываемого пласта-спутника. Графическим путем с учетом влияния вакуума скважин определяют параметры заложения скважин для бурения их в виде куста. Устье скважин группируют в нише за границей зоны пластических деформаций. Подключение скважин к вакуумной сети осуществляют до подхода к ним очистного забоя. Отсос газа начинают впереди очистного забоя на участке длиной, рассчитываемой по формуле и продолжают за очистным забоем в зоне разгрузки пласта - спутника с обеспечением перехвата выделяющегося из пород почвы газа скважинами. В рабочей зоне участка за очистным забоем производят подрывку почвы по мере подвигания забоя. 6 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для управления газовыделением из надрабатываемых пластов-спутников при обработке пологопадающих пластов при их бесцеликовой подготовке.

Известен способ дегазации надрабатываемых угольных пластов-спутников, включающий бурение скважин в породы почвы поддерживаемой за очистным забоем выработки в зоне разгрузки до надрабатываемых пластов-спутников, обсадку, цементацию и герметизацию этих скважин, подключение их к дегазационному трубопроводу и отсос газа [1] Недостаток известного способа состоит в том, что вследствие бурения скважин в зоне разгрузки с некоторым отставанием от очистного забоя, когда часть метана из надрабатываемых пластов-спутников уже выделились, происходит запаздывание дегазирующего влияния вакуума скважин на надрабатываемую толщу, что снижает эффективность его использования.

Известен способ дегазации надрабатываемой толщи на пластах, обрабатываемых лавами по падению, включающий определение шага посадки основной кровли, проведение серии скважин на надрабатываемый пласт, их герметизацию, подключение к вакуумной сети и отсос газа, при этом скважины проводят в направлении зоны разгрузки, рабочую часть каждой скважины располагают в массиве, подвергаемом последовательной разгрузке не менее двух посадок основной кровли, а герметизацию скважин производят в месте формирования трещин в почве выработки [2] Недостаток данного способа состоит в том, что невозможно осуществить отсос газа метана, выделяющегося из нижнего пласта-спутника, в пределах зоны влияния подготовительной выработки, поскольку обсадные части скважин, пробуренных из этой выработки, размещены в зоне ее влияния и не участвуют поглощении метана. В результате участок, примыкающий к контуру выработки со стороны пород почвы и отрабатываемого выемочного столба, практически не дегазируется и является источником непрерывного газовыделения из нижележащего пласта-спутника. Поэтому в подготовительной выработке за очистным забоем в прикраевой зоне разгрузки, примыкающей к границе выработанного пространства, постоянно формируются слоевые скопления метана. А при производстве работ, связанных с подрывкой пород почвы поддерживаемой выработки за очистным забоем, последние выполняются в условиях повышенной концентрации метана. В итоге все это свидетельствует о низкой эффективности данного способа при его использовании, особенно в случае отработки угольных пластов в углепородной толще которой залегает надрабатываемый пласт-спутник.

В соответствии с этим в основу изобретения поставлена задача разработать способ дегазации надрабатываемого пласта-спутника, который позволил бы предотвратить образование местных и слоевых скоплений метана в зоне поддерживаемой за очистным забоем выработки вблизи границы выработанного пространства за счет поглощения метана, выделяющегося в углепородной толще при надработке пласта-спутника.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе дегазации надрабатываемого пласта-спутника, включающем бурение скважин в породы почвы разрабатываемого пласта навстречу очистному забою вне зоны опорного горного давления в направлении зоны разгрузки, обсадку, цементацию и герметизацию скважин, подключение их к вакуумной сети и отсос газа, согласно изобретению, предварительно определяют шаг разгрузки надрабатываемого пласта-спутника, а затем впереди очистного забоя из конвейерной выработки со стороны неотработанного угольного массива оформляют ниши, расстояние между которыми принимают равным не менее шага разгрузки надрабатываемого пласта-спутника, а после этого графическим путем расстояние между смежными нишами разделяют на отрезки, равные 2R, где R радиус влияния вакуума скважин, м, для нахождения точек деления, размеченных вдоль границы выработанного пространства разрабатываемого пласта, затем находят проекции этих точек деления на надрабатываемой пласт-спутник, по которым определяют параметры заложения скважин, закладываемых при бурении в виде куста, для чего устья скважин группируют в нише за границей зоны пластических деформаций поддерживаемой за очистным забоем конвейерной выработки с последующим ориентированием скважин в процессе бурения до пересечения с упомянутыми проекциями точек деления на надрабатываемый пласт-спутник, при этом рабочую часть скважин куста располагают в породах почвы разрабатываемого пласта в близи границы выработанного пространства, причем обсадку и цементацию скважин производят до границы формирования трещин пород почвы поддерживаемой выработки, а подключение скважин к вакуумной сети осуществляют до подхода к ним очистного забоя, при этом отсос газа начинают впереди очистного забоя на участке, примыкающем к нему, длиной, равной где М расстояние от разрабатываемого пласта до надрабатываемого пласта-спутника, м; m мощность разрабатываемого пласта, м, и продолжают за очистным забоем в зоне разгрузки пласта-спутника вблизи границы выработанного пространства с обеспечением возможности перехвата газа скважинами, выделяющегося из пород почвы разрабатываемого пласта для предотвращения его проникновения в рабочую зону участка поддерживаемой за очистным забоем выработки, в которой по мере подвигания очистного забоя производят подрывку пород почвы.

В сравнении с известным уровнем техники заявляемое изобретение при его использовании позволит обеспечить поглощение метановых потоков из углепородной толщи надрабатываемого пласта-спутника разрабатываемого угольного пласта после формирования зоны разгрузки в почве выработки, поддерживаемой за очистным забоем, что предотвратит образование слоевых и местных скоплений газа как вблизи границы выработанного пространства, так и в зоне производства работ по подрывке пород почвы в поддерживаемой за очистным забоем выработке.

Это достигается благодаря бурению скважин в виде куста из ниши, пройденной со стороны неотработанного угольного массива, устье которых группируют в этой нише за границей пластических деформаций поддерживаемой за очистным забоем конвеерной выработки, причем обсадку и цементацию скважин производят до границы формирования трещин пород почвы этой выработки. Такой выбор места заложения скважин позволяет производить отсос газа метана рабочими частями скважин из зоны разгрузки пород почвы вблизи границы выработанного пространства, предотвращая путем перехвата проникновение его в рабочую зону участка поддерживаемой за очистным забоем выработки, в которой по мере подвигания очистного забоя производят подрывку пород почвы. Бурение скважины в виде куста, с помощью которого обеспечивается равномерное распределение вакуума вокруг скважин по длине и за пределами контура поддерживаемой за очистным забоем выработки, способствует эффективному отсосу газа метана из углепородной толщины вблизи границы выработанного пространства.

Механизм отсоса метана из надрабатываемого пласта-спутника при ведении очистных работ проявляется в поглощении вакуумом скважин метана, выделяющегося из углепородной толщи как впереди очистного забоя вследствие трещинообразования в породах почвы под воздействием концентрации напряжений зоны опорного горного давления, так и за очистным забоем, начиная от границы формирования трещин пород почвы поддерживаемой выработки с последующим переходом в зону разгрузки надрабатываемого пласта-спутника. Причем наиболее интенсивное поглощение метана происходит за очистным забоем под зоной подрывки поддерживаемой выработки со стороны пород почвы, характеризующейся резким увеличением высоты выработки вследствие выполнения технологических операций по подрывке пород почвы, а это улучшает условия проветривания выемочного участка. Интенсивное поглощение метана под этой зоной вакуумом скважин происходит за счет поступления метановых потоков к этой зоне из зоны разгрузки пласта-спутника.

Поступление метана из зоны разгрузки надрабатываемого пласта-спутника обусловлено прежде всего резким увеличением высоты поддерживаемой выработки в месте ее подрывки, вследствие чего происходит нарушение газового баланса между зоной подрывки и примыкающей к ней со стороны очистного забоя смежной зоны поддерживаемой выработки (т. е. там, где подрывка пород почвы еще не произведена). Иными словами поступление метановых потоков из зоны разгрузки надрабатываемого пласта-спутника к зоне подрывки, где происходит резкое измерение геометрических размеров выработки, вызвано эффектом выравнивания динамического давления между зоной подрывки и зоной, где она еще не произведена.

Вместе с тем, по длине поддерживаемой выработки за счет заложения скважин на каждом из ее участков, равном не менее шага разгрузки пород почвы надрабатываемого пласта-спутника, происходит поглощение вышеупомянутых метановых потоков по всей мощности углеродной толщи, в особенности под зоной подрывки, что существенно ограничивает их поступление в эту зону, сдерживает рост концентрации метана и исключает образование местных и слоевых скоплений вблизи границы выработанного пространства.

Из сказанного следует, что влияние вакуума скважин под поддерживаемой за очистным забоем выработки на участке, равном не менее шага разгрузки пород почвы смежного надрабатываемого пласта-спутника, направлено на предотвращение образования взрывоопасной концентрации метана вблизи границы выработанного пространства.

Таким образом, при осуществлении изобретения двигается технический результат, который не известен из сведений об уровне техники, а поэтому оно имеет изобретательский уровень.

На фиг.1 представлен участок отрабатываемого выемочного столба с пробуренными из ниш скважинами, вид в плане; на фиг.2 схема расположения разрабатываемого угольного пласта, пласта-спутника и скважин в углепородном массиве, вертикальный разрез вдоль границы выработанного пространства (по простиранию пласта); на фиг. 3 разрез А-А на фиг.2 (схема движения метана из надрабатываемого пласта-спутника в подготовительную конвейерную выработку очистного забоя); на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг.2 (схема движения метана из надрабатываемого пласта-спутника в поддерживаемую за очистным забоем выработку); на фиг.5 схема движения метана из надрабатываемого пласта-спутника под зоной подрывки; на фиг.6 графики газовыделения из надрабатываемого пласта-спутника впереди очистного забоя (участок t₁), позади очистного забоя (участок t₂), в зоне влияния подрывки пород почвы (участок t₃) и в зоне стабилизации геостатических напряжений в выработанном пространстве (участок t₄), на которых показаны: кривая 1 - характер изменения дебита метана из пласта спутника n₁₀, кривая 2 - характер изменения концентрации метана по длине поддерживаемой за очистным забоем выработки в зависимости от расстояния от очистного забоя.

Пласт-спутник 1 дегазируют в процессе подвигания очистного забоя 2, расположенного между поддерживаемой конвейерной 3 и вентиляционной 4 выработками, пройденными по разрабатываемому пласту 5 и оконтуривающими выемочный столб 6. Из поддерживаемой конвейерной выработки 3 впереди очистного забоя 2 в сторону неотработанного угольного массива 7 пройдены ниши 8, расстояние между которыми принято равным не менее шага разгрузки пород почвы 9 разрабатываемого пласта 5. Ниши 8 пройдены за пределы ширины L зоны пластических деформаций 10, примыкающей к поддерживаемой конвейерной выработке 3. Расстояние между смежными нишами 8 разделено на отрезки, равные 2 R, где R радиус влияния вакуума скважин, м, вдоль границы 11, разделяющий отрабатываемый выемочный столб 6 и конвейерную выработку 3 разрабатываемого пласта 5 мощностью m, а также конвейерную выработку 3 и выработанное пространство 12. Из каждой ниши 8 в сторону отрабатываемого выемочного столба 6 в породы почвы 9 пробурен куст скважин 13, 14, 15, параметры заложения которых определены графическим путем. А именно, по вышеупомянутым отрезкам, равным 2 R, найдены точки деления 16, 17, 18 границы 11 (фиг.1), из которых по этой границе 11 отпущены перпендикуляры 19 (фиг.3, 4) на надрабатываемый пласт-спутник 1 до пересечения с ним, с помощью которых найдены проекции 20, 21, 22 (фиг.2, 3, 4) точек деления 16, 17, 18 границы 11, являющиеся одновременно точками пересечения этих проекций с надрабатываемым пластом-спутником 1, по которым определяют параметры заложения скважин 13, 14, 15.

Под разрабатываемым угольным пластом 5 впереди очистного забоя 2 расположена зона 23 геостатических напряжений, зона 24 опорного горного давления, а позади очистного забоя 2 со стороны выработанного пространства 12 зона разгрузки 25, за которой следуют соответственно зона возрастания давления 26 с переходом в зону 27 восстановленных геостатических напряжений (фиг.2).

Другими позициями обозначены: устье 28 скважин 13, 14, 15, граница 29 зоны пластических деформаций 10, контур 30 поддерживаемой конвейерной выработки 3, зона подрывки 31, обсадная часть 32 скважин 13, 14, 15, стенки 33 выработки 3, граница формирования трещин 34 пород почвы поддерживаемой выработки 3, дегазационный трубопровод 35, зона 36 максимума пригрузки пород почвы 9 от опорного давления, зоны 37 и 38 бокового опорного давления поддерживаемой выработки 3, трещин 39, смежная зона 40, примыкающая к зоне подрывки 31.

Способ осуществляется следующим образом.

Вначале определяют шаг разгрузки пород почвы 9 надрабатываемого пласта-спутника 1 по данным замеров дебита метана из скважин, пробуренных из подготовительной выработки 3 на надрабатываемый пласт-спутник 1. Затем после определения параметров заложения скважин 13, 14, 15 в зоне 23 геостатических напряжений из ниши 8, пройденной впереди очистного забоя 2 из конвейерной выработки 3 со стороны неотработанного угольного массива 7, в породы почвы 9 разрабатываемого пласта 5 навстречу очистному забою 2 бурят скважины 13, 14, 15 в сторону отрабатываемого выемочного столба 6 (фиг.1, 2, 3, 4), причем бурение скважин 13, 14, 15 осуществляют в направлении зоны разгрузки 25, формируемой при ведении очистных работ. Расстояние l между нишами 8, которые оформляют впереди действующего очистного забоя 2 или на стадии проведения конвейерной выработки 3 до начала очистных работ, принимают равным не менее шага разгрузки пород почвы 9 надрабатываемого пласта-спутника 1.

Бурение скважин 13, 14, 15 осуществляют в виде куста скважин. Для чего устье 28 скважин 13, 14, 15 группируют в ниши 8 за границей 29 зоны пластических деформаций 10, примыкающей к контуру 30 поддерживаемой за очистным забоем 2 выработки 3, с последующим ориентированием скважин 13, 14, 15 в процессе бурения до пересечения ими точек пересечения 20, 21, 22 (соответственно проекции точек деления 16, 17, 18).

Расстояние между точками пересечения 20, 21, 22, равное 2 R, выбирается из условия обеспечения взаимного и равного влияния вакуума скважин 13, 14, 15 относительно друг друга.

Расположение устьев 28 скважин 13, 14, 15 за границей 29 зоны пластических деформаций 10 вне границы формирования трещин 34 пород почвы 9 поддерживаемой за очистным забоем 2 конвейерной выработки 3 исключает какое-либо влияние зоны разгрузки 25 на работу обсадной части 32 скважин 13, 14, 15. В то же время зона разгрузки 25 влияет на работу рабочих частей скважин 13, 14, 15, которые располагают в породах почвы 9 вблизи границы 11 выработанного пространства 12.

Устья 28 скважин 13, 14, 15 располагают в нише 8 от контура 30 выработки 3 на расстоянии К, превышающим ширину L зоны пластических деформаций 10. Ширина L этой зоны зависит от глубины разработки, состава и прочности пород и определяется на практике с помощью керна, выбуриваемого из стенки 33 выработки 3 с различных глубин от контура 30 выработки 3 (3).

Кроме того, скважины 13, 14, 15 бурят из расчета перебуривания ими границы 11 на величину не мене R.

Соблюдение указанных условий при заложении скважин 13, 14, 15 направлено на повышение безопасности работ, выполняемых в зоне подрывки 31 поддерживаемой за очистным забоем 2 выработки независимо от расстояния между этой зоной и очистным забоем 2.

После бурения скважин 13, 14, 15 их устья 28 обсаживают, цементируют и герметизируют.

Выбор фактора пересечения скважинами 13, 14, 15 пласта-спутника 1 в указанных точках пересечения 20, 21, 22 обусловлено особенностью газовыделения из пород почвы 9 разрабатываемого пласта 5, заключающейся в том, что в зоне подрывки 31 прослеживается повышенное газовыделение.

Как видно из фиг.1, 3 обсадку, цементацию и герметизацию скважин 13, 14, 15 выполняют до границы формирования трещин 31 пород почвы 9, т.е. со стороны неотработанного угольного массива 7. Величина угла сдвижения β пород почвы 9 определяют согласно "Правилам по охране сооружений природных объектов", разработанных ВНИМИ (4), по формуле b = (80 - 0,7α) где α угол падения разрабатываемого угольного пласта 5 в градусах (приведенная формула соответствует условиям Воркутинского месторождения). После герметизации скважин 13, 14, 15 их устья 28 присоединяют к дегазационному трубопроводу 35. Причем подключение скважин 13, 14, 15 к вакуумной сети осуществляют до подхода к ним очистного забоя 2.

Газовыделение из надрабатываемого пласта-спутника 1 при предлагаемом способе дегазации проявляется следующим образом.

В условиях, когда породы почвы 9 представлены чередующимися слоями песчаника и аргиллитов (алевролитов), впереди и позади очистного забоя 2 происходят деформационные процессы, приводящие к сдвижению пород. Впереди очистного забоя 2 под воздействием концентрации напряжений зоны 24 опорного горного давления в породах почвы 9 на участке, начиная от границы формирования трещин 34 с последующим переходом в зону разгрузки 25 пласта-спутника 1 вблизи границы 11 выработанного пространства 12, образуется система разломов (трещин) и расслоений (условно не показаны). В результате развития этой системы, а также вследствие влияния на нее зоны 36 максимума пригрузки пород почвы 9 от опорного давления и зон 37 и 38 бокового опорного давления выработки 3 в породах почвы 9 возникают подвижки слоев по напластованию (условно не показаны) и происходит раскрытие в породах почвы 9 трещин 39, являющихся газопроводными каналами, а это сопровождается выдавливанием и упругим восстановлением пород почвы 9 со стороны выработанного пространства 12 поддерживаемой выработки 3 (фиг.4). По мере приближения очистного забоя 2 к указанной системе разломов с раскрытыми трещинами 39, простирание которых ориентировано в направлении наиболее развитой системы эндокливажа (условно не показано), происходит перераспределение концентрации напряжений и прорастание раскрытых трещин 39 в направлении к пласту-спутнику 1 способствует также давление газа метана углепородной толщи, которое активизируется за очистным забоем 2 со стороны выработанного пространства 12.

Отмеченные выше подвижки и сдвижение пород почвы 9 обуславливают газовыделение из надрабатываемого пласта-спутника 1. Оно начинается впереди и заканчивается позади очистного забоя 2. Соответственно отсос метана начинается впереди очистного забоя 2 с помощью вакуума скважин 13, 14, 15 на участке, примыкающем к этому забою, длиной, равной где M расстояние от разрабатываемого пласта до надрабатываемого пласта-спутника, м; m мощность разрабатываемого пласта-спутника, м, и продолжают за очистным забоем 2 в зоне разгрузки 25 пласта-спутника 1 вблизи границы 11 выработанного пространства 12.

При этом происходит перехват метана, выделяющегося из упомянутой зоны разгрузки 25, скважинами 13, 14, 15, что предотвращает его проникновение в рабочую зону участка (зону подрывки 31) поддерживаемой за очистным забоем 2 выработки 3, в которой по мере подвигания очистного забоя 2 производят подрывку пород почвы 9.

При этом механизм газовыделения из надрабатываемого пласта-спутника 1 проявляется в следующей последовательности по мере подвигания очистного забоя 2.

Часть метана, выделяющаяся впереди давления вакуумом скважин 13, 14, 15 по мере того, как они поочередно входят в эту зону. Остальная часть метана, выделяющаяся позади очистного забоя 2 со стороны выработанного пространства 12, поглощается вакуумом упомянутых скважин в зоне разгрузки 25 пласта-спутника 1 по мере того, как каждая из них оказывается в упомянутой зоне разгрузки 25 выработанного пространства 12.

Благодаря разделению каждого дегазируемого участка l между нишами 8 на отрезки длиной, равной 2 R, обеспечивается равномерное поглощение метана по длине этого участка.

Максимальное поглощение метана происходит за очистным забоем 2 в породах почвы 9 под зоной подрывки 31 поддерживаемой выработки 3. Зона подрывки 31 находится за очистным забоем 2 и следует за ним со скоростью, близкой к скорости его подвигания. Как видно из фиг.5, зона подрывки 31 характеризуется резким увеличением высоты и соответственно площади поперечного сечения поддерживаемой выработки 3 по сравнению с величиной этих же параметров выработки 3 в смежной зоне 40, примыкающей к зоне подрывки 31 со стороны очистного забоя 2. Повышенные величины геометрических параметров, упомянутые выше, вызывают уменьшение в зоне подрывки 31 динамического давления воздуха, что приводит к усиленному притоку газа метана к этой зоне из зоны разгрузки 25 вблизи границы 11 выработанного пространства 12, обусловленному эффектом выравнивания динамического давления воздуха между зоной подрывки 31 и примыкающей к ней смежной зоной 40. Из фиг.4 видно, что потоки газа метана поступают к зоне подрывки 31 по раскрытым трещинам 39 пород почвы 9 из зоны разгрузки 25 пласта-спутника 1, простирающейся под выемочным столбом 6 за границей влияния вакуума куста скважин 13, 14, 15.

Таким образом, благодаря влиянию вакуума скважин 13, 14, 15, используемого в данной горнотехнической ситуации, под поддерживаемой выработкой 3 на участке, равном не менее шага разгрузки пород почвы 9 надрабатываемого пласта-спутника 1, начиная от границы формирования трещин 34 с переходом в зону разгрузки 25 пласта-спутника 1, происходит поглощение метановых потоков.

Поглощением метановых потоков предотвращается проникновение их в поддерживаемую за очистным забоем 2 выработку 3 и соответственно в зону подрывки 31, исключая таким образом образование местных и слоевых скоплений метана высокой концентрации за очистным забоем в поддерживаемой выработке 3 вблизи границы 11 выработанного пространства 12.

Реализация заявляемого способа изложена на примере отработки пласта Четвертого шахты "Воркутинская" ПО "Воркута-уголь". Проводят дегазацию пласта-спутника n₁₀, залегающего ниже разрабатываемого пласта Четвертого на расстоянии 11 м (М=11 м). Способ подготовки пласта Четвертого - панельный. Система разработки длинные столбы по простиранию. Длина лавы 522-ю бис 200 м.

При подготовке выемочного столба 6 из конвейерной выработки 3 периодически с расстоянием l, равным 75 м, со стороны неотработанного угольного массива 7 проводят ниши 8. Длина каждой ниши определяется шириной зоны пластической деформации 10, примыкающей к контуру 30 поддерживаемой конвейерной выработки 3. По данным выбуриваемого из стенок 33 поддерживаемой выработки 3 керна ширина зоны L пластических деформаций 10 не превышает 5 м. Величину К или расстояние от устья 28 скважин 13, 14, 15 до контура 30 поддерживаемой выработки 3 принимают равной 6-7 м, а ширину и высоту соответственно 4 и 3 м. Нишу 8 крепят прочно крепью с шагом между рамами 1 м.

Скважины 13, 14, 15 бурят в виде куста в сторону отрабатываемого выемочного столба 6 до пересечения точек 20, 21, 22, являющихся проекциями точек давления 16, 17, 18, с пластом-спутником n₁₀. Скважины обсаживают, цементируют и герметизируют. Герметизацию скважин выполняют до границы формирования трещин 34 пород почвы 9. Положение границы 34 рассчитывают по формуле (80 - 0,7α) где α угол залегания пласта Четвертого в градусах. Приведенная формула соответствует условиям Воркутинского месторождения.

На фиг. 6 представлен характер газовыделения из надрабатываемого пласта-спутника n₁₀ при работе лавы 522-ю бис пласта Четвертого шахты "Воркутинская". Как видно из графика по кривой 1 максимальная интенсивность газовыделения отмечается в 35-40 м за очистным забоем, т.е. в зоне, где производят подрывку пород почвы 9. При этом изменение концентрации метана, согласно кривой 2, свидетельствует о том, что ее величина в зоне подрывки 31 (в 40 м от очистного забоя) не превышает 1% Невысокая концентрация метана в зоне подрывки 31 в этом случае объясняется повышенной величиной дебита метана (дл 2,5 м³/мин), зафиксированной при замерах в скважинах.

Анализ графиков на фиг.6 показывает, что газовыделение из пласта-спутника n₁₀ начинается в 10 м впереди очистного забоя 2 (l_в), что соответствует участку влияния концентрации напряжений зоны опорного горного давления t₁ впереди очистного забоя 2. Затем по мере приближения к очистному забою 2 (нулевая отметка на фиг.6), газовыделение снижается до значений, близких к нулю, что соответствует переходу пород почвы 9 из состояния сжатия в состояние упругого восстановления и разгрузки и характеризуется длиной участка где σ предел прочности пород почвы 9 на сжатие, МПа; M расстояние от разрабатываемого пласта до надрабатываемого пласта-спутника. Максимальная интенсивность газовыделения из пласта -спутника n₁₀ проявляется в зоне влияния подрывки 31 пород почвы 9, что соответствует длине участка газовыделения 6 за очистным забоем 2. Последний участок газовыделения t₄, характеризующийся уплотнением пород почвы 9 в выработанном пространстве 12, начинается в 100 м за очистным забоем 2 и имеет затухающий характер газовыделения.

Таким образом, использование предлагаемого способа дегазации предотвращает образование местных и слоевых скоплений метана в зоне подрывки поддерживаемой за очистным забоем выработки и вблизи границы выработанного пространства, что позволяет исключить взрывоопасную концентрацию метана в указанной зоне и решить поставленную задачу изобретения.

Формула изобретения

Способ дегазации надрабатываемого пласта-спутника, включающий бурение скважин в породы почвы разрабатываемого пласта навстречу очистному забою вне зоны опорного горного давления в направлении зоны разгрузки, обсадку, цементацию и герметизацию скважин, подключение их к вакуумной сети и отсос газа, отличающийся тем, что предварительно определяют шаг разгрузки надрабатываемого пласта-спутника, а затем впереди очистного забоя из конвейерной выработки со стороны неотработанного угольного массива оформляют ниши, расстояние между которыми принимают равным не менее шага разгрузки надрабатываемого пласта-спутника, а после этого графическим путем расстояние между смежными нишами разделяют на отрезки, равные 2R, где R радиус влияния вакуума скважины, м, для нахождения точек деления, размеченных вдоль границы выработанного пространства разрабатываемого пласта, затем находят проекции этих точек деления на надрабатываемый пласт-спутник, по которым определяют параметры заложения скважин, закладываемых при бурении в виде куста, для чего устье скважин группируют в нише за границей зоны пластических деформаций, поддерживаемой за очистным забоем конвейерной выработки с последующим ориентированием скважин в процессе бурения до пересечения с упомянутыми проекциями точек деления на надрабатываемый пласт-спутник, при этом рабочую часть скважины куста располагают в породах почвы разрабатываемого пласта вблизи границы выработанного пространства, причем обсадку и цементацию скважин производят до границы формирования трещин пород почвы поддерживаемой выработки, а подключение скважин к вакуумной сети осуществляют до подхода к ним очистного забоя, при этом отсос газа начинают впереди очистного забоя на участке, примыкающем к нему длиной, равной

где М расстояние от разрабатываемого пласта до надрабатываемого пласта-спутника, м;
m мощность разрабатываемого пласта, м,
и продолжают за очистным забоем в зоне разгрузки пласта-спутника вблизи границы выработанного пространства с обеспечением возможности перехвата газа скважинами, выделяющегося из пород почвы разрабатываемого пласта, для предотвращения его проникновения в рабочую зону участка поддерживаемой за очистным забоем выработки, в которой по мере подвигания очистного забоя производят подрывку почвы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5