Щиток контроля газовыделения с поверхности обнажения угольного пласта

Авторы патента:

E21F7/00 - Способы или устройства для отсасывания рудничных газов без последующего использования или с использованием этих газов для каких-либо целей

Владельцы патента RU 2526432:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) (RU)

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для мониторинга газовыделения с поверхности обнажения метаноносных угольных в горные выработки угольных шахт. Техническим результатом является повышение точности измерения количества газа, выделяющегося с исследуемой поверхности угольного пласта, за счет обеспечения плотного примыкания на линии контакта приставной полости с поверхностью пласта и устранения частичных потерь газа, поступающего под приставную полость. Предложен щиток для контроля газовыделения с поверхности обнажения угольного пласта, включающий приставную полость с центральным отверстием, соединенным с трубкой, подводящей газовую смесь к узлу контроля количества газовой смеси. Приставная полость выполнена круглой формы, на контактной поверхности с угольным пластом закреплен уплотнитель из упругого газонепроницаемого материала. Через центральное отверстие в приставной полости пропущена жесткая трубка с неподвижной гайкой на внутренней части трубки, упругой втулкой, поджатой пресс-шайбой и подвижной гайкой. С внешней стороны на трубку надет уплотнительный элемент, контактирующий с внешней поверхностью приставной полости, поджатый пресс-шайбой и подвижной гайкой. При этом в части трубки, находящейся между исследуемой поверхностью угольного пласта и приставной полостью, выполнен перфорационный элемент. 1 ил.

Известно устройство, представляющее собой герметичный киоск, выполняемый из кирпича или бутового камня, окружающий часть поверхности обнажения угольного пласта, с которой происходит суфлярное выделение метана, подсоединенный к трубе, отводящей газ в рудничную атмосферу или же на дневную поверхность (Бурчаков А.С., Мустель П.И., Ушаков К.З. Рудничная аэрология. - М., - Недра. - 10971. - С.25).

Данное устройство имеет следующие недостатки:

герметичный киоск не обеспечивает эффективной герметизации на контакте с поверхностью обнажения угольного пласта из-за неровностей и трещин, что приводит к частичному выходу метана из киоска;

герметичный киоск изолирует слишком большую площадь неровной поверхности, численное значение которой не удается определять достаточно точно;

в данном устройстве отсутствует узел контроля газовыделения, что не обеспечивает возможности контроля газовыделения.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является щиток для определения газовыделения с поверхности обнажения угольного пласта, включающий приставную полость прямоугольной формы с отверстием, соединенным с трубкой, подводящей газовую смесь к узлу контроля количества газовой смеси, выделяющегося в единицу времени, и концентрации метана в этой смеси (Колмаков В.А. Метановыделение и борьба с ним в шахтах. - М. - Недра. - 1981. - С.19).

Прототип имеет следующие недостатки:

данный щиток не обеспечивает эффективной герметизации на контакте с поверхностью обнажения угольного пласта из-за неровностей и трещин, а также из-за плохого примыкания к поверхности пласта в угловых частях щитка, что приводит к частичному выходу метана и снижению точности измерений;

рассматриваемое устройство трудно закреплять на исследуемой поверхности угольного пласта, так как в нем отсутствует узел крепления приставной полости к исследуемой поверхности, что также приводит к частичным потерям газа на линии контакта приставной полости с поверхностью угольного пласта и, как следствие, снижению точности измерений.

Задача изобретения заключается в повышении точности измерения количества газа, выделяющегося с исследуемой поверхности угольного пласта, за счет обеспечения плотного примыкания на линии контакта приставной полости с поверхностью пласта и устранения частичных потерь газа, поступающего под приставную полость.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном устройстве для определения газовыделения с поверхности обнажения угольного пласта, включающем приставную полость с центральным отверстием, соединенным с трубкой, подводящей газовую смесь к узлу контроля количества газовой смеси, для повышения точности измерения количества газа, выделяющегося с исследуемой поверхности угольного пласта, за счет обеспечения плотного примыкания на линии контакта приставной полости с поверхностью пласта и устранения частичных потерь газа, поступающего под приставную полость, приставная полость выполнена круглой формы, на контактной поверхности с угольным пластом закреплен уплотнитель из упругого газонепроницаемого материала, через центральное отверстие в приставной полости пропущена жесткая трубка с неподвижной гайкой на внутренней части трубки, упругой втулкой, поджатой пресс-шайбой и подвижной гайкой, а с внешней стороны на трубку надет уплотнительный элемент, контактирующий с внешней поверхностью приставной полости, поджатый пресс-шайбой и подвижной гайкой, при этом в части трубки, находящейся между исследуемой поверхностью угольного пласта и приставной полостью выполнен перфорационный элемент.

Предлагаемое устройство представлено на фиг.1.

Щиток для контроля газовыделения с поверхности обнажения угольного пласта состоит из приставной полости 1 с трубкой 2, связанной с узлом контроля количества газовой смеси 3, выделяющегося в единицу времени, и концентрации метана в этой смеси, уплотнителя из упругого газонепроницаемого материала 4, расположенного на конце приставной полости 1. На конце трубки 2 закреплена неподвижная гайка 5, впереди которой размещена упругая втулка 6 с пресс-шайбой 7 и подвижной гайкой 8. На трубке 2 впереди приставной полости 1 расположен уплотнительный элемент 9, поджатый пресс-шайбой 10 с подвижной гайкой 11. Внутри трубы 2 размещен перфорированный элемент 12.

Щиток для контроля газовыделения с поверхности обнажения угольного пласта работает следующим образом.

В шпур глубиной 15-20 см вставляют трубку 2 до упора в забой шпура неподвижной гайкой 5, таким образом, чтобы перфорированный элемент 12 трубки 2 оказался выше исследуемой поверхности пласта 13. Вращая подвижную гайку 8, перемещают вдоль оси трубки пресс-шайбу 7, которая сжимает упругую втулку 6. Упругая втулка 6 увеличивается в диаметре и надежно фиксирует трубку 2. На трубку 2 надевают приставную полость 1, затем уплотнительный элемент 9, пресс-шайбу 10. Вращая подвижную гайку 11, сжимают уплотнительный элемент 9 и уплотнитель 4 из упругого газонепроницаемого материала на контакте с угольным пластом 13, обеспечивают плотное примыкание на линии контакта приставной полости с поверхностью угольного пласта 13, устраняя частичные потери газа, поступающего под приставную полость. Газ 14, выделяющийся с исследуемой поверхности угольного пласта, поступает в перфорированный элемент 12 трубки 2, а затем к узлу контроля 3 количества газовой смеси, выделяющегося в единицу времени, и концентрации метана в этой смеси.

Круглая форма приставной полости 1 улучшает качество примыкания к поверхности угольного пласта 13. Наличие узла крепления трубки 2 в коротком шпуре позволяет существенно увеличить осевое давление на уплотнитель 4 из упругого газонепроницаемого материала, который надежно герметизирует внутреннее пространство под приставной полостью 1. Это позволяет решить задачу изобретения и повысить точность измерения количества газа, выделяющегося с исследуемой поверхности угольного пласта, устранив частичные потери газа на линии контакта приставной полости с угольным пластом.

Щиток для контроля газовыделения с поверхности обнажения угольного пласта, включающий приставную полость с центральным отверстием, соединенным с трубкой, подводящей газовую смесь к узлу контроля количества газовой смеси, отличающийся тем, что приставная полость выполнена круглой формы, на контактной поверхности с угольным пластом закреплен уплотнитель из упругого газонепроницаемого материала, через центральное отверстие в приставной полости пропущена жесткая трубка с неподвижной гайкой на внутренней части трубки, упругой втулкой, поджатой пресс-шайбой и подвижной гайкой, а с внешней стороны на трубку надет уплотнительный элемент, контактирующий с внешней поверхностью приставной полости, поджатый пресс-шайбой и подвижной гайкой, при этом в части трубки, находящейся между исследуемой поверхностью угольного пласта и приставной полостью, выполнен перфорационный элемент.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для дегазации угольных пластов с целью повышения безопасности работ в шахтах, а также для добычи метана из угольных пластов через скважины, пробуренные с поверхности или из горных выработок.

Способ разработки газоносной свиты угольных пластов // 2522583

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для отработки свиты газоносных пластов. Техническим результатом является повышение безопасности и снижение затрат на дегазацию при разработке газоносных пластов.

Способ добычи метана из угольных пластов // 2521098

Изобретение относится к горному делу и может быть применено при добыче метана из угольных пластов. Способ включает бурение или вскрытие старой вертикальной скважины в месте метано-угольной залежи, определение мощности пласта в разрезе скважины, определение марочного состава углей, подведение к метано-угольной залежи через рабочий интервал вертикальной скважины источника периодических направленных коротких импульсов высокого давления и воздействие на пласт энергией плазмы, образуемой взрывом калиброванного металлического проводника, в виде периодических направленных коротких импульсов высокого давления.

Способ дегазации угольного пласта // 2520669

Изобретение относится к горному делу, используется для предварительной и текущей дегазации угольных пластов в шахтах III категории и сверхкатегорных по газу, а также опасных по внезапным выбросам угля и газа.

Способ дегазации мощного угольного пласта при его отработке по системе "слой-пласт" // 2516674

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для дегазации мощного угольного пласта при его отработке в два слоя по системе «слой-пласт».

Способ обработки информации о концентрации метана в подготовительной выработке // 2514313

Изобретение относится к текущему прогнозу метановыделения в подготовительные выработки и может найти широкое применение при автоматизированном текущем прогнозе метанообильности в увязке с данными телеконтроля содержания в выработке.

Способ управления газовыделением при отработке склонного к самовозгоранию угольного пласта // 2512049

Способ относится к области горной промышленности, в частности к угольной, и может быть использован при отработке склонных к самовозгоранию угольных пластов. Техническим результатом является повышение безопасности ведения горных работ при отработке склонных к самовозгоранию угольных пластов.

Способ воздействия на угольный пласт // 2511329

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для гидродинамического воздействия на угольный пласт и глубокой его дегазации.

Способ и установка для удаления метана из газа низкой концентрации в угольных шахтах // 2511112

Предложенная группа изобретений относится к горной промышленности и предназначена для удаления метана из газа низкой концентрации в угольных шахтах. Техническим результатом является обеспечение возможности удаления метана из газа при использовании реакции окисления малого количества метана в газе в условиях высокой температуры.

Способ комплексного управления газовыделением на выемочных участках при отработке мощных и сближенных высокогазоносных пологих угольных пластов // 2510461

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к методу комплексного управления газовыделением при отработке мощных и сближенных пластов угля. Техническим результатом является повышение эффективности управления газовыделением с целью обеспечения высокой производительности и безопасности добычи угля и метана.

Способ определения газокинетических характеристик угольного пласта // 2526962

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для определения газоносности пласта, динамики давления и температуры выделяющегося из угля газа в изолированном объеме при различных значениях остаточной газоносности и сорбционной метаноемкости. Техническим результатом является обеспечение повышения надежности, точности и оперативности определения газокинетических характеристик пласта. Предложен способ определения газокинетических характеристик угольного пласта, включающий бурение скважин с отбором проб выбуриваемого угля в пробоотборные герметизируемые стаканы и негерметичные емкости с доставкой их в лабораторию для определения газоносности, истинной и кажущейся плотности, фракционного и технического состава угля. При этом в процессе бурения транспортирование угля к устью скважины выполняют путем ее продувки сжатым воздухом, причем устье скважины оборудуют сепарирующими угольный поток ситами с отверстиями, уменьшающимися по мере удаления от устья скважины. Выпадающую между ситами сепарированную пробу угля помещают в пробоотборный стакан и герметизируют крышкой, имеющей соединение с газовой магистралью. Причем в указанном пробоотборном стакане размещены электронные датчики давления и температуры для регистрации их показаний во времени, на основании которых судят о скорости и энергии выделяющегося газа, и металлические шарики для измельчения пробы на вибростоле, для анализа пробы угля в лабораторных условиях. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ управления метановыделением на выемочном участке при камерно-столбовой системе разработки угольного пласта // 2533464

Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано при камерно-столбовой системе разработки метаноносных угольных пластов. Техническим результатом является повышение безопасности ведения горных работ при разработке газоносных угольных пластов за счет эффективного проветривания выработок. Предложен способ управления метановыделением на выемочном участке при камерно-столбовой системе разработки угольного пласта, включающий проведение подготовительных и очистных выработок, выделение блоков на выемочном участке, отработку блоков от границы выемочного поля с последующей поочередной изоляцией их от рудничной атмосферы, отработку пласта камерами, их проветривание, выемку угля из межкамерных целиков комбайном фронтального действия и искусственное отведение метана из выработанного пространства за пределы выемочного участка. При этом проветривание камер-заходок при частичной отработке межкамерных целиков угля осуществляют вентиляторами местного проветривания. Причем свежий воздух подают последовательно в очередную камеру-заходку с отводом метана из верхней и нижней частей блока в общую исходящую струю блока. А метан из изолированного выработанного пространства отводят через дегазационный трубопровод, заведенный за перемычки верхнего невынимаемого межблокового целика угля. 1 ил.

Способ дегазации сближенного угольного пласта на участках ведения очистных работ // 2533479

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для извлечения газов из сближенных пластов и выработанного пространства в условиях отработки метаноносных пластов угля. Техническим результатом является повышение безопасности ведения подземных горных работ по газовому фактору за счет более полного извлечения метана из сближенного угольного пласта. Предложен способ дегазации сближенного угольного пласта на участках ведения очистных работ, включающий проведение из горной выработки скважин до пересечения ими сближенного угольного пласта, герметизацию устьев скважин от рудничной атмосферы, подсоединение скважин к дегазационному трубопроводу, установление шага посадки пород основной кровли и местоположения зоны повышенного метановыделения в скважины относительно забоя лавы и извлечение газов. Кроме того, дополнительно устанавливают местоположение зоны начала метановыделения в скважины и текущее положение забоя скважины после очередной посадки пород основной кровли. Причем текущее положение забоя скважины устанавливают на пересечении плоскостей разгрузки пород кровли от неподвижной и подвижной границ выработанного пространства лавы.

Способ предварительной дегазации угольного пласта // 2534881

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для предварительной дегазации разрабатываемых угольных пластов. Техническим результатом является уменьшение выделения пыли и газа в очистной забой за счет интенсивного увлажнения призабойной части разрабатываемого угольного пласта и снижение трудоемкости процесса ликвидации отработавшей скважины. Предложен способ предварительной дегазации угольного пласта, включающий бурение дегазационных скважин в плоскости пласта, с шагом 35-70 м, но не более 0,7 длины зоны опорного давления, закладывание перфорированных трубопроводов в скважины с диаметром, равным 0,7-0,8 от диаметра скважины, герметизацию устья скважин, с последующим подключением к дегазационному газопроводу и закачивание жидкости в отработавшую скважину. При этом перфорированный трубопровод монтируют из облегченных перфорированных труб, изготовленных из водорастворимых материалов, а стыки труб соединяют упругими муфтами. На расстоянии 1,5-2 м от скважины до груди очистного забоя перфорированный трубопровод растворяют в скважине, нагнетая в него воду с добавками поверхностно-активных веществ и растворителей. При этом интенсивно увлажняют уголь в призабойной части разрабатываемого пласта. Темп нагнетания жидкости в отработавшую скважину обеспечивают не менее 15 л/мин. 1 ил.

Способ определения путей фильтрации рудничного воздуха в шахтах // 2536518

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к обеспечению безопасности при ведении работ в условиях шахт, и может быть использовано для определения путей фильтрации рудничного воздуха. Техническим результатом изобретения является повышение достоверности анализа проб рудничного воздуха, расширение ассортимента применяемых трассеров и обеспечение безопасности их применения для человека. Способ определения путей фильтрации рудничного воздуха в шахтах, включающий ввод в атмосферу шахты трассера, определение точек отбора проб воздуха, взятие проб в точках отбора и проведение их газового анализа на наличие трассера с помощью индикаторных трубок с возможностью последующей проверки хроматографическим или спектрофотометрическим методом в стационарной лаборатории. Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что в качестве трассера используют распыленный дисперсно в поток воздуха фурфурол в количестве от 25 до 30 мг/м3.

Способ проходки горной выработки по выбросоопасному пласту // 2536540

Изобретение относится к области горного дела, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для безопасной проходки горной выработки по выбросоопасному пласту по газодинамическому и газовому факторам. Техническим результатом является повышение безопасности ведения работ при проходке по выбросоопасному пласту горной выработки, исключение в случае газодинамического явления ее загазирования и распространения газоопасного облака по сети выработок шахты. Способ включает проходку горной выработки, ее проветривание, контроль содержания метана в забое и в исходящей струе воздуха, проведение с неснижаемым опережением в массиве угля дегазационных скважин по бокам выработки и разгрузочно-дренажной скважины по ее оси. При этом скважины проводят на длину недельного интервала проходки выработки. Перед очередным интервалом проходки сооружают переносное устройство, которым в случае газодинамического явления экстренно перекрывают сечение выработки и ограниченным расходом выпускают из забоя газоопасную смесь в исходящую струю. Причем при выпуске газоопасной смеси поддерживают концентрацию метана в исходящей струе выработки не более 0,5% по объему путем подачи в выработку дополнительного количества свежего воздуха. Разгрузочно-дренажную скважину на очередном интервале проходки выработки проводят дистанционно после подключения барьерных скважин к дегазационному трубопроводу. В случае газодинамического явления и достижения более 1% метана на устье очередного интервала проходки выработки автоматически включают в работу дополнительный вентилятор местного проветривания, подают свежий воздух в исходящую из выработки струю, газоопасную смесь разбавляют до нормативного содержания газов в рудничной атмосфере. 2 з.п. ф-лы.

Способ предотвращения геодинамических явлений при подземной разработке газоносного угольного пласта // 2539074

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке газоносных угольных пластов в условиях проявления опасных геодинамических явлений. Предложен способ предотвращения геодинамических явлений при подземной разработке газоносного угольного пласта, включающий бурение в пласт дегазационной скважины, формирование каналов проницаемости вокруг скважины, удаление воды и извлечение метана. В процессе дегазации пласта осуществляют периодическое закрытие и открытие устья скважины. При этом закрытие осуществляют на время до 1…3 суток, а длительность открытия ограничивают временем до достижения минимального дебита метана в предыдущем периоде. Кроме того, в дегазационные скважины с нулевым дебитом перед первым периодом закрытия нагнетают воздух под абсолютным давлением более 6 бар - для создания стартовых каналов проницаемости. Техническим результатом является повышение дебита метана из скважины в 10-15 раз, сокращение длительности подготовки особо опасного пласта к отработке за счет интенсификации процесса дегазации и снижение газоносности в 2-3 раза и релаксации аномальных напряжений горного давления. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ ударно-волнового разрушения угольного пласта через скважины пробуренные из горных выработок // 2540709

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для дегазации угольных пластов. Техническим результатом изобретения является развитие равномерной сети трещин и разрушение массива угольного пласта по длине дегазационных скважин за малое время и при использовании минимального количества оборудования. Предложен способ ударно-волнового разрушения угольного пласта через скважины, пробуренные из горных выработок, включающий создание трещин в угольном пласте посредством циклического увеличения и снижения давления жидкости в скважине и воздействие на пласт низкочастотными импульсами давления высокой амплитуды при увеличении давления жидкости в скважине. При этом устье скважины соединяют через быстродействующий клапан с источником воды, находящейся под давлением, и со сливным клапаном. Быстродействующий клапан открывают на время, в течение которого волна движения массы жидкости достигает наиболее отдаленной части скважины, создает гидравлический удар и развивает образующиеся трещины угольного пласта, после закрывания быстродействующего клапана открывают сливной клапан для снижения давления в скважине до величины исходного давления воды. Причем длительность открывания быстродействующего клапана и частоту повторения гидроударов выбирают из условия создания трещин в угольном пласте, его разрушения и заполнения наиболее отдаленной части скважины фрагментами разрушенного угольного пласта, создание гидравлических ударов повторяют до заполнения скважины фрагментами разрушенного угольного пласта до устья. 1 ил.

Комплексный способ предварительной дегазации рабочего угольного пласта, выработанного пространства и пластов-спутников и управляемого обрушения тяжелой кровли // 2540750

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к подземной угледобыче. Техническим результатом является повышение безопасности работы в очистном забое в пластах, опасных по газовому фактору. Предложен комплексный способ предварительной дегазации рабочего угольного пласта, выработанного пространства и пластов-спутников и управляемого обрушения тяжёлой кровли, включающий проведение полевых подготовительных выработок - штреков и бремсбергов, затем из дегазационно-торпедных пластовых выработок бурят веера скважин в почву и кровлю пласта, а из передовой пластовой выработки бурят длинные скважины, которые направляют в сторону выработанного пространства, после чего осуществляют передовое торпедирование для создания трещин и производят плавную посадку кровли. При этом комплексность мероприятий включает расположение веерных скважин, общих как для дегазации, так и для торпедирования, а при проведении полевых подготовительных штреков образуют охранные жёстко-податливые целики. Причем скважины, пробуренные в кровле пласта, являются дегазационно-торпедными и их располагают в таком порядке, при котором обеспечивают посредством передового торпедирования образование трещин для продольного обрушения по линии, проходящей параллельно лаве. Помимо передового торпедирования осуществляют отстающее, посредством которого производят поперечное обрушение блоков по линии, перпендикулярной лаве. А дегазацию выработанного пространства до обрушения в его верхней части осуществляют через сохранившиеся наполовину лавы скважины. 6 ил.

Способ прогноза газового баланса очистного забоя // 2541342

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для прогноза газообильности очистного забоя по источникам метана в призабойном пространстве при работе углеразрушающего механизма (комбайн, струга и пр.). Предложен способ прогноза газового баланса очистного забоя, включающий измерение объемов добываемого угля и интенсивности газовыделения, установление зависимости между измеренными величинами и определение показателя газоотдачи отрабатываемого пласта. При этом указанные измерения производят в каждую смену по добыче угля, а показатель газоотдачи пласта определяют по интенсивности наибольшего газовыделения во время циклов отбойки измеренного угля. Причем долю газового баланса отрабатываемого пласта в призабойное пространство устанавливают отношением интенсивности наибольшего газовыделения из пласта и интенсивности газовыделения очистного забоя. Предложенный способ позволит повысить достоверность прогноза газовыделения из источников выделения газов в призабойное пространство очистного забоя и обоснованно рекомендовать способы и параметры дегазации отрабатываемого пласта и выработанного пространства, обеспечивая тем самым нормативные параметры рудничного воздуха в забое лавы и на выемочном участке.