Способ проходки горной выработки по выбросоопасному пласту


 


Владельцы патента RU 2536540:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук (ИПКОН РАН) (RU)

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.

 

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для безопасной проходки горной выработки по выбросоопасному пласту по газодинамическому и газовому факторам.

Известен способ проходки горной выработки по выбросоопасному угольному пласту, включающий поинтервальное бурение шпуров (скважин), контроль содержания метана и определение выбросоопасности массива угля по амплитудно-частотным характеристикам акустического сигнала специальной аппаратуры (Фейт Г.Н. Геодинамические и газодинамические явления в шахтах, рудниках и при подземном строительстве. Учебное пособие. - М., МГГУ, 2007. - 109 с.).

Недостатком этого способа является то, что в основу его положено изменение напряженно-деформированного состояния призабойной части угольного массива при прогнозе выбросоопасности пласта и не учитывается аэрогазовая ситуация проводимой горной выработки в случае газодинамического явления.

Известен способ проходки горной выработки по выбросоопасному пласту, включающий бурение по пласту скважин разгружающего и дегазирующего действия с соблюдением неснижаемого опережения протяженности скважин, прогноз выбросоопасности по скорости газовыделения из шпуров, определение показателя выбросоопасности и применение специальных мероприятий при проходке выработки (Малышев Ю.Н., Айруни А.Т. и др. Методы прогноза и способы предотвращения выбросов газа, угля и породы. - М.: Недра, 1995. - 352 с.).

Недостатком способа является то, что не учитывается влияние газового фактора на безопасность ведения работ по проходке выработки и ее проветриванию в случае газодинамического явления.

Известен способ проходки горной выработки по выбросоопасному пласту, включающий прогноз выбросоопасности угольного массива, бурение дегазационных и разгрузочно-дренажных скважин, применение противовыбросных мероприятий при проходке выработки (Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля (породы) и газа РД 05-350-00. Сборник нормативных документов. Серия 05/НТЦ по безопасности в горной промышленности. - М., 2001. - С.120-303).

К недостаткам этого способа относится отсутствие технических решений по проветриванию и контролю содержания метана в рудничной атмосфере в случае газодинамического явления в проводимой горной выработке.

Наиболее близким способом проходки горной выработки по выбросоопасному пласту является способ, включающий проветривание выработки при ее проходке, контроль содержания метана в забое и в исходящей из выработки струе воздуха, проведение с неснижаемым опережением в массиве угля дегазационных скважин по бокам выработки и разгрузочно-дренажных скважин вдоль оси выработки (Рубан А.Д., Артемьев В.Б., Забурдяев B.C. и др. Подготовка и разработка высокогазоносных угольных пластов: Справочное пособие / Под общ. ред. А.Д. Рубана, М.И. Щадова. - М.: Издательство «Горная книга», 2010. - 500 с., прототип).

Недостаток этого способа заключается в том, что в нем не содержится решение по предотвращению опасной по газу ситуации в случае газодинамического явления в проводимой горной выработке и ее загазирования.

Целью изобретения 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.

Согласно изобретению поставленную цель достигают тем, что в способе проходки горной выработки по выбросоопасному пласту, включающем 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, 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, 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, а также тем, что разгрузочно-дренажную скважину на очередном интервале проходки выработки проводят дистанционно после подключения дегазационных скважин к дегазационному трубопроводу, а в случае газодинамического явления дополнительно подают в исходящую из выработки струю свежий воздух и разбавляют газоопасную смесь до нормативного содержания газов в рудничной атмосфере.

Способ осуществляют следующим образом.

На горном отводе шахты, разрабатывающей склонный к внезапным выбросам угля и газа пласт, проводят горную выработку в плоскости угольного пласта, проветривают ее с помощью вентиляторов местного проветривания, контролируют содержание метана в забое и в исходящей из выработки струе воздуха. С использованием буровых установок (или станков) проводят с неснижаемым опережением в массиве угля дегазационные скважины по бокам выработки, подключают их к дегазационному трубопроводу и извлекают метан из угольного массива. По центру забоя выработки вдоль ее оси проводят разгрузочно-дренажную скважину, которая разгружает массив угля, снижая напряженное состояние массива, газовое давление и метаноносность угольного пласта впереди забоя выработки.

Работы по бурению скважин, их параметры и режимы устанавливают в соответствии с Правилами безопасности в угольных шахтах, Инструкцией по дегазации угольных шахт и Инструкцией по безопасному ведению горных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля (породы) и газа, а содержание метана в рудничной атмосфере измеряют автоматической газовой аппаратурой или переносными приборами, допущенными в метанообильных угольных шахтах.

Однако по ряду технических и технологических причин даже при выполнении нормативных мероприятий по предотвращению газодинамических явлений случаются опасные явления в форме внезапных выбросов угля и газа и обильных газовыделений, сопровождающих загазирование проводимой выработки и выброс больших объемов метана в соседние выработки шахты, что зачастую приводит к весьма опасным ситуациям, а порой и к гибели шахтеров в результате отравлений, вспышек или взрывов метановоздушных смесей не только в проводимой выработке, но и в ближайших выработках шахты по ходу вентиляционной струи.

Для ликвидации опасных газовых ситуаций прежде всего обильных газовых потоков в сети выработок шахты проходку опасной по внезапным выбросам угля и газа горной выработки осуществляют поинтервально из расчета ее подвигания за рабочие дни недели. В нерабочие дни (суббота и воскресенье) проводят бурение барьерных скважин и разгрузочно-дренажной скважины для дальнейшего безопасного по газу подвигания забоя выработки за очередные по проходке дни недели. Барьерные скважины после проведения каждой из них подключают к дегазационному трубопроводу, а разгрузочно-дренажную скважину проводят дистанционно после подключения барьерных скважин к дегазационному трубопроводу. При этом на устье очередного интервала проходки устанавливают датчики контроля содержания метана, оксида и диоксида углерода и датчики управления переносным устройством перекрытия сечения выработки.

Чтобы предотвратить выделение больших объемов выброшенных газов в выработки шахты в случае газодинамического явления, особенно при внезапных выбросах угля и газа, перед очередным интервалом проходки выработки сооружают на устье очередного интервала проходки переносное устройство с возможностью экстренного перекрытия сечения выработки и ограниченного выпуска из забоя газоопасной смеси в исходящую струю проводимой выработки. Створки такого устройства располагают вдоль стенок выработки в направлении ее забоя. При концентрации метана, превышающей 1% по объему, на устье очередного интервала проходки в случае газодинамического явления подается сигнал для приведения в действие устройства по автоматическому перекрытию сечения выработки и включению дополнительного вентилятора местного проветривания, подающего свежий воздух в исходящую из выработки струю. Совокупность этих мероприятий позволяет выпускать газовоздушную смесь из проводимой выработки с концентрацией метана, как основного газа, не более 0,5% по объему.

В одной из створок устройства по перекрытию сечения выработки предусмотрен для людей проход, сечение которого к тому же позволяет ограниченно выпускать газоопасную смесь из забоя выработки (интервала проходки) в исходящую струю воздуха. Створки устройства помимо автоматического приведения в действие возвращают затем в исходное положение автоматически или вручную. Расход выпускаемой газоопасной смеси устанавливают с учетом подачи (расхода) воздуха вентилятором и обеспечения нормативной концентрации газов в исходящей из выработки потока воздуха.

Такое технологическое решение исключает выделение из аварийной выработки (в случае газодинамического явления) обильных потоков газоопасной смеси в прилегающие выработки шахты, что безопасно по газовому фактору.

1. Способ проходки горной выработки по выбросоопасному пласту, включающий 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, отличающийся тем, что 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, 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.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что разгрузочно-дренажную скважину на очередном интервале проходки выработки проводят дистанционно после подключения барьерных скважин к дегазационному трубопроводу.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что по достижении более 1% метана на устье очередного интервала проходки выработки автоматически включают в работу дополнительный воздухоподающий вентилятор местного проветривания и разбавляют газоопасную смесь до нормативного содержания газов в рудничной атмосфере.



 

Похожие патенты:
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.

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.
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для извлечения газов из сближенных пластов и выработанного пространства в условиях отработки метаноносных пластов угля.

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.

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.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для мониторинга газовыделения с поверхности обнажения метаноносных угольных в горные выработки угольных шахт.
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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.
Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности. Техническим результатом является повышение точности определения протяженности зоны опорного давления от очистного забоя. Предложен способ определения протяженности зоны опорного давления от очистного забоя, включающий проведение подготовительных выработок, отработку угольного пласта очистным забоем, бурение дегазационной скважины, герметизацию ее устья от рудничной атмосферы, измерение интенсивности газовыделения из скважины при ее переходе из зоны природной проницаемости пласта в зону опорного давления от очистного забоя. При этом скважину в неразгруженном массиве пласта бурят до границы опорного давления от противоположной выработки, а устье скважины герметизируют на глубину зоны опорного давления от выработки, из которой она пробурена. Причем протяженность зоны опорного давления от очистного забоя устанавливают по расстоянию между зонами начала пригрузки пласта и начала его разгрузки от горного давления.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для дегазации угольных пластов. Техническим результатом является повышение эффективности дегазации угольного пласта. Предложен способ воздействия на угольный пласт через скважины, пробуренные из горных выработок, включающий гидравлический разрыв пласта и последующее развитие образовавшихся трещин путем продувки воздухом. При этом гидроразрыв осуществляют путем изоляции пакерами участка скважины с последующей порционной закачкой воды в изолированный участок со скоростью и под давлением, достаточными для гидроразрыва пласта. Закачку порций воды повторяют до появления начальных трещин гидроразрыва. Затем откачивают воду из скважины и закачивают воздух объемом, достаточным для развития сети трещин гидроразрыва. Создание сети трещин гидроразрыва повторяют на участках скважины по всей ее длине через промежутки, определяемые геологическими условиями и заданным уровнем дегазации. 1 ил.
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для извлечения шахтного метана в процессе и после ликвидации метанообильной шахты. Техническим результатом является увеличение срока работы дегазационных скважин и повышение объемов извлекаемого метана, пригодного для утилизации. Предложен способ извлечения метана при ликвидации метанообильной шахты, включающий прекращение работ по добыче угля в очистном забое, изоляцию участковых выработок, проведение и герметизацию устьев скважин, подсоединение скважин к дегазационному трубопроводу и извлечение метана. При этом скважины проводят из выработки вблизи демонтажной камеры над целиком угля в свободное пространство обрушенных пород основной кровли остановленного очистного забоя, скважины подсоединяют к магистральному дегазационному трубопроводу и метан извлекают до изоляции участковых выработок и после изоляции шахты.
Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности. Техническим результатом является повышение точности определения газоотдачи разрабатываемого пласта. Предложен способ определения газоотдачи разрабатываемого пласта в очистной забой, заключающийся в измерении объемов добываемого комбайном угля и интенсивности метановыделения в призабойное пространство очистного забоя, установлении связи между измеренными величинами и определении показателя газоотдачи пласта в призабойное пространство очистного забоя. При этом объемы добываемого угля и интенсивность метановыделения измеряют на участке пласта за пределами зоны его естественной дегазации монтажной камерой и до первой посадки основной кровли, при этом используют данные объемов добываемого угля, превышающие средние их величины в период наблюдения. А показатель газоотдачи пласта в очистной забой определяют по величине коэффициента при объеме добытого угля в выявленной связи между измеренными величинами в процессе работы комбайна по отбойке угля.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке полезного ископаемого. Способ улавливания метана при отработке угольных пластов с помощью механизированного комплекса включает отработку угольного пласта с использованием секций механизированной крепи с коробчатыми верхними перекрытиями забойного конвейера и комбайна. Одновременно с выемкой угля, его транспортировкой по забою и подготовительным выработкам, через отверстия в коробчатых верхних перекрытиях и телескопические патрубки, осуществляют отсос метана. Из очистного забоя все коробчатые верхние перекрытия секций соединены между собой гофрированными патрубками определенной длины, равной шагу передвижки механизированной крепи. Изобретение позволяет осуществить комплексное и рациональное использования угля в недрах за счет попутной эффективной добычи метана, снизить себестоимость угля, обеспечить безопасную разработку полезного ископаемого. 3 ил.

Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано при подготовке шахтного метана к утилизации различными потребителями. Техническим результатом является повышение эффективности работы установки подготовки шахтного метана к утилизации, путем обеспечения возможности предварительного разделения утилизируемых каптируемых метановоздушных смесей, и повышение безопасности работы установки. Предложена установка для подготовки шахтного метана к утилизации, содержащая влагоотделитель, фильтр мокрой очистки газа, устройства контроля содержания метана в газовой смеси и давления, смеситель, устройства защиты от аварийных режимов, трубопроводы подачи газовой смеси и каптированного газа и системы регулирования концентрации метана с газоанализатором и регулятором концентрации газа, первичную демпфирующую емкость, установленную в линии подачи каптированного газа перед смесителем, и вторичную демпфирующую емкость, установленную после смесителя в линии подачи потребителю газовой смеси, входной трубопровод с воздухозаборником, газоанализатор, соединенный с регулятором концентрации газа, одоратор, соединенный со смесителем и регулятором концентрации газа посредством регулирующей задвижки, регулятор-стабилизатор давления и дополнительные регулирующие задвижки и отсечной клапан, установленные на входном трубопроводе между воздухозаборником и смесителем. Кроме того, установка снабжена кассетой с разделительными мембранами, установленной между нагнетательным и напорным трубопроводами, и имеет вентиляторное приспособление, соединенное с газопроводом для забора метановоздушной смеси из шахты, при этом влагоотделитель, фильтр мокрой очистки газа установлены перед кассетой с разделительными мембранами. 1 ил.
Наверх