Способ предотвращения взрывов газа в выработанном пространстве очистных забоев угольных шахт

 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам профилактики и снижения вероятности взрывов пылегазовоздушной смеси в выработанном пространстве и прилегающих к нему выработках угольных шахт. Техническим результатом является снижение вероятности взрывов газа и управление утечками воздуха в выработанном пространстве. Способ заключается в периодической подаче за механизированную крепь в выработанное пространство стабильной пены. За механизированной крепью в выработанном пространстве формируют вдоль лавы изолирующие полосы из стабильной пены с расстоянием L_шаг между ними, определяемым из математического выражения L_шаг =0,5•L_осн.кр(м), причем минимальная ширина полос L_п≥2•m_пл(м), где L_осн.кр - шаг обрушения основной кровли, м; m_пл - отрабатываемая мощность пласта, м. 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам профилактики и снижения вероятности взрывов пылегазовоздушной смеси в выработанном пространстве и прилегающих к нему выработках угольных шахт.

Известен способ локализации взрыва пылегазовоздушной смеси в выработанном пространстве, заключающийся в возведении предохранительной бутовой полосы, изолирующей выработанное пространство от сети действующих горных выработок [А.С. SU 1518542, кл. E 21 F 5/00, 1988].

Недостатками способа являются его трудоемкость и сложность возведения в выработанном пространстве за крепью очистного забоя.

Известен способ предотвращения взрывов газа в выработанном пространстве шахт [патент RU 2100612, кл. E 21 F 5/00, 1997] (принят за прототип), заключающийся в подаче пены в выработанное пространство за механизированную крепь перед посадкой непосредственной кровли, разлив пены ведут от низа лавы вверх на расстояние длины запенивания h_п в сплошную.

Недостатками данного способа являются снижение массового расхода утечек воздуха из очистной выработки и смещение утечек вглубь выработанного пространства, что снижает эффективность проветривания выработанного пространства за механизированным комплексом и снижает безопасность.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение безопасности работ за счет снижения вероятности взрывов газа, управления утечками воздуха в выработанном пространстве и снижение пиковых концентраций метана в выработанном пространстве и вентиляционной выработке.

Задача решается тем, что в способе предотвращения взрывов газа в выработанном пространстве очистных забоев угольных шахт, заключающемся в периодической подаче за механизированную крепь в выработанное пространство стабильной пены, отличающемся тем, что за механизированной крепью в выработанном пространстве формируют вдоль лавы изолирующие полосы из стабильной пены с периодичностью, кратной шагу обрушения основной L_шаг = 0,5•L_осн.кр, минимальная ширина полос L_п≥2•m_пл.

Использование изобретения обеспечивает повышение безопасности, управление утечками воздуха в выработанном пространстве смещением их к призабойному пространству за пределы зоны высоких концентраций метана и снижение его содержания в утечках, поступающих в вентиляционные выработки.

Способ иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 представлен план добычного участка и выработанного пространства с пенными полосами; на фиг. 2 - график распределения "притечек" воздуха на штрек из выработанного пространства.

На чертежах изображены: 1 - воздухоподающий штрек; 2 - очистной забой; 3 - вентиляционный штрек; 4 - полоса из стабильной пены; 5 - зона повышенного метановыделения в выработанном пространстве; 6 - органная крепь; 7 - кривая наблюдаемых "притечек" воздуха без пенных полос; 8 - кривая "притечек" воздуха при применении пенных полос.

Способ осуществляется при разработке угольных пластов длинными очистными забоями с управлением горным давлением полным обрушением пород кровли за крепью при прямоточном проветривании выемочного участка по воздухоподающему штреку 1, очистному забою 2, вентиляционному штреку 3. При этом часть воздуха проходит через зону повышенного метановыделения в выработанном пространстве 5, поступая на вентиляционный штрек 3.

В зависимости от шага обрушения непосредственной кровли за крепью очистного забоя образуется свободная зона (пространство), которую заполняют стабильной пеной [Тихомиров В.К. "Пены: Теория и практика их получения и разрушения" - М. Химия, 1975, 273 с.], подаваемой по гибким шлангам с вентиляционного штрека за ограждение механизированной крепи, и за крепью вдоль всего очистного забоя формируют изолирующие полосы 4 с минимальной шириной _п≥2•m_пл, где m_пл - мощность пласта.

Изолирующие полосы в выработанном пространстве создают (формируют) периодически, с интервалом, равным половине шага обрушения основной кровли.

L_шаг =0,5•L_осн.кр, м, где L_осн.кр - шаг обрушения основной кровли.

Периодическое заполнение пеной свободного пространства за крепью в пределах мощности свободного пространства за крепью в пределах вынутого пласта угля обеспечивает заполнение пеной пустот между кусками обрушивающейся кровли.

На фиг. 2 кривая 7 показывает распределение "притечек" воздуха из выработанного пространства, кривая 8 - распределение "притечек" воздуха на вентиляционный штрек при применении пенных полос возводимых вдоль лавы. В результате видно, что "притечки" воздуха смещаются к призабойному пространству, что обеспечивает наиболее эффективное проветривание призабойной части выработанного пространства, снижение пиковых концентраций метана и изоляцию удаленной части выработанного пространства.

В результате увеличивается сопротивление движению утечек воздуха вдоль выработанного пространства и происходит перемещение утечек к призабойному пространству за пределы зоны высоких концентраций метана и повышается безопасность.

Формула изобретения

Способ предотвращения взрывов газа в выработанном пространстве очистных забоев угольных шахт, заключающийся в периодической подаче за механизированную крепь в выработанное пространство стабильной пены, отличающийся тем, что за механизированной крепью в выработанном пространстве формируют вдоль лавы изолирующие полосы из стабильной пены с расстоянием L_шаг между ними, определяемым из математического выражения L_шаг=0,5•L_осн.кр(м), причем минимальная ширина полос L_п≥2•m_пл(м), где L_осн.кр - шаг обрушения основной кровли, м; m_пл - отрабатываемая мощность пласта, м.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2