Способ проветривания очистных забоев при разработке высокогазоносных пластов угля длинными столбами
Владельцы патента RU 2255224:
Институт угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук (ИУУ СО РАН) (RU)
Изобретение относится к горному делу, а именно к проветриванию очистных забоев, и может быть использовано при отработке высокогазоносных угольных пластов наклонного и пологого падения длинными столбами. Техническим результатом изобретения является увеличение объема подаваемого свежего воздуха без существенной реконструкции системы вентиляции шахты и схем подготовки выемочных участков. Для этого подают свежий воздух по воздухоподающим выработкам за счет общешахтной депрессии, а исходящую струю отводят частично по поддерживаемым выработкам за счет общешахтной депрессии и частично - через выработанное пространство отрабатываемого или ранее отработанного столба с помощью газоотсасывающей установки. При этом осуществляют контроль содержания метана в свежей и исходящих струях. С поверхности в воздухоподающую выработку бурят вентиляционную скважину и подают по ней сонаправлено с основной струей дополнительно свежий воздух. Причем регулирование содержания метана в струях воздуха на выемочном участке осуществляют путем изменения количества воздуха, подаваемого дополнительно.1 ил.
Изобретение относится к горной промышленности, а именно к проветриванию очистных забоев, и может быть использовано при отработке высокогазоносных угольных пластов наклонного и пологого падения длинными столбами.
Известен способ проветривания добычного участка, заключающийся в том, что свежий воздух подают за счет общешахтной депрессии по оконтуривающим выемочный столб выработкам, а значительную часть исходящей струи воздуха отводят через погашаемое выработанное пространство столба на газодренажный уклон и далее по вентиляционной скважине, оборудованной газоотсасывающей установкой, на поверхность (авторское свидетельство СССР №1567792, кл. Е 21 F 1/00, опубликовано в 1990 г., БИ №20).
Основным недостатком известного способа проветривания является отсутствие надежных путей отвода из очистного забоя исходящей струи воздуха. В результате уплотнения обрушенных пород постоянно меняется аэродинамическое сопротивление выработанного пространства, что затрудняет отвод исходящей струи и поддержание нормальной газовой обстановки в призабойном пространстве. Кроме того, известная схема проветривания затрудняет управление параметрами поступающей свежей струи воздуха.
Известен способ управления газовыделением при бесцеликовой отработке выемочного поля длинными столбами, заключающийся в том, что выемочное поле подготавливают к отработке парными штреками, свежую струю воздуха подают за счет общешахтной депрессии по конвейерному штреку, а исходящую струю частично отводят по вентиляционному штреку и частично, с помощью газоотсасывающей установки, по неподдерживаемому конвейерному штреку ранее отработанного столба (патент СССР №1789031, кл. Е 21 F 5/00, опубликован в 1993 г., БИ №2).
Основным недостатком известного способа является ограничение добычи угля возможностями подачи свежего воздуха по горным выработкам, что связано с имеющимися вентиляторами, сечением воздухоподающих выработок, возможностями регулирования с помощью вентиляционных сооружений и т.д.
Предложен способ проветривания очистных забоев при разработке высокогазоносных пластов угля длинными столбами, включающий подачу свежего воздуха по воздухоподающим выработкам за счет общешахтной депрессии, отвод исходящей струи воздуха частично по поддерживаемым выработкам за счет общешахтной депрессии и частично через выработанное пространство отрабатываемого или ранее отработанного столба с помощью газоотсасывающей установки и контроль содержания метана в свежей и исходящих струях.
Отличием предложенного способа является то, что с поверхности в воздухоподающую выработку бурят вентиляционную скважину и подают по ней сонаправлено с основной струей дополнительное количество свежего воздуха, причем регулирование содержания метана в струях воздуха на выемочном участке осуществляют путем изменения количества свежего воздуха, подаваемого дополнительно.
Предлагаемый способ проветривания очистных забоев позволяет при необходимости увеличить в 1,5 раза и более количество подаваемого свежего воздуха без существенной реконструкции системы вентиляции шахты и схем подготовки выемочных участков.
Сущность изобретения поясняется примером и чертежом, где приведена схема проветривания очистного забоя с подачей дополнительной свежей струи воздуха по вентиляционной скважине.
Подготовка выемочного участка осуществлена центральным 1 и фланговым 2 уклонами, вентиляционным 3 и конвейерным 4 штреками. Выемочное поле отрабатывают длинными столбами 5 по простиранию с направлением движения очистного забоя 6 от флангового уклона к центральному. Выемочный столб подготавливают парными выработками и могут отрабатывать по бесцеликовой технологии с проветриванием по комбинированной схеме. Подачу свежего воздуха на выемочный участок производят за счет общешахтной депрессии из центрального уклона 1 по конвейерному штреку 4 и путем нагнетания с помощью вентилятора 7 по вентиляционной скважине 8, пробуренной с поверхности на конвейерный штрек 4. Дополнительный поток свежего воздуха вводится на конвейерный штрек и движется к очистному забою 6 сонаправлено с потоком свежего воздуха, поступающим из центрального уклона 1, в котором установлен вентиляционный шлюз 9. Исходящую струю воздуха отводят из очистного забоя частично за счет общешахтной депрессии по вентиляционному штреку 3, а частично через выработанное пространство 10 отрабатываемого столба или смежного ранее отработанного столба на фланговый уклон 2 и далее с помощью газоотсасывающей установки 11, размещенной на скважине 12, на поверхность.
Предложенный способ прошел промышленную проверку на ОАО "Шахта им. С.М.Кирова" (УК "Кузбассуголь") в 2003 г.
Установлено, что при отработке лавой 24-46 выемочного столба по известной технологии, принятой в качестве прототипа, ее среднесуточная производительность ограничена газовым фактором на уровне 1000 т/сут. При этом по конвейерному штреку с уклона в лаву за счет общешахтной депрессии подается, в соответствии с расчетом, 1031 м3/мин свежего воздуха. За счет общешахтной депрессии из лавы по вентиляционному штреку отводится 718 м3/мин загрязненного воздуха, а с помощью газоотсасывающей установки через выработанное пространство по скважине на поверхность - 313 м3/мин.
Поскольку подобная производительность лежит ниже уровня рентабельности, то было принято решение об ее увеличении до 4000 т/сут. В связи с тем, что шахта не имеет резервов увеличения подачи воздуха по вентиляторам главного проветривания, рекомендовано использовать предложенный способ проветривания с подачей дополнительного количества свежего воздуха по специально пробуренной с поверхности на конвейерный штрек вентиляционной скважине. Произведенные расчеты показали, что при диаметре скважины 0,8 м ее аэродинамическое сопротивление составляет 1,8 кμ, а вентилятор должен создавать напор 762 даПа, чему соответствуют характеристики серийного вентилятора ВЦП-16.
Согласно расчетам для обеспечения суточной нагрузки 4000 т/сут вентиляционная система выемочного участка должна иметь следующие параметры:
количество свежего воздуха, подаваемого
в конвейерный штрек с уклона(Q1), м3/мин 577
количество свежего воздуха, подаваемого
в конвейерный штрек по вентиляционной
скважине (Q2), м3/мин 1194
количество свежего воздуха на входе в
лаву 24-46 (Qоб), м3/мин 1771
объем загрязненного воздуха, отводимого
по вентиляционному штреку (Q’исх), м3/мин 1171
объем загрязненного воздуха, отводимого
через выработанное пространство
газоотсасывающей установкой (Q’’исх), м3/мин 600
Реализация предложенного способа проветривания очистных забоев в приведенном примере позволила:
увеличить в 4 раза добычу угля из забоя лавы;
примерно в 2 раза снизить подачу свежего воздуха по конвейерному штреку за счет общешахтной депрессии, использовать появившийся в результате этого резерв для проветривания других выработок и улучшить газовую ситуацию по шахте в целом;
расширить возможности регулирования параметров газовоздушных потоков на выемочном участке за счет изменения расхода и давления дополнительного потока свежего воздуха.
Необходимость увеличения количества свежего воздуха может возникнуть также, если в результате газового контроля будет установлено превышение допустимой концентрации газа в призабойном пространстве или в какой-либо из исходящих струй.
Таким образом, предложенный способ позволяет с минимальными капитальными затратами обеспечить безопасные условия труда при увеличении газообильности выемочного участка и нагрузки на очистной забой.
Способ проветривания очистных забоев при разработке высокогазоносных пластов угля длинными столбами по простиранию, включающий подачу свежего воздуха по воздухоподающим выработкам за счет общешахтной депрессии, отвод части исходящей струи по поддерживаемым выработкам за счет общешахтной депрессии и другой части - через выработанное пространство отрабатываемого или ранее отработанного смежного столба с помощью газоотсасывающей установки и контроль содержания метана в свежей и исходящих струях, отличающийся тем, что с поверхности в воздухоподающую выработку бурят вентиляционную скважину и с помощью вентилятора подают по ней сонаправлено с основной струей дополнительно свежий воздух, а регулирование содержания газа в струях воздуха на выемочном участке осуществляют путем изменения количества свежего воздуха, подаваемого дополнительно.
