Способ прогноза газового баланса очистного забоя



 


Владельцы патента RU 2541342:

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

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, и может быть использовано для прогноза газообильности очистного забоя по источникам выделения метана в призабойном пространстве при работе углеразрушающего механизма (комбайн, струг и пр.).

Известен способ прогноза составляющих газового баланса на выемочном участке при отработке газоносных угольных пластов, включающий определение доли метановыделения из разрабатываемого (отрабатываемого) пласта угля, сближенных угольных пластов и пород (относительная метанообильность выемочного участка в размерности м3/т) в соответствии с нормативным документом (Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. - Макеевка-Донбасс, 1989. - 319 с.).

Недостатком этого способа является то, что согласно ему определяют усредненные составляющие газового баланса выемочного участка по источникам метановыделения (м3/т) в условиях геологического залегания пластов угля в области разгружающего действия очистного забоя на углепородный массив, но не учитывают процессы абсолютного газовыделения (м3/мин) из отрабатываемого пласта при работе углеразрушающего механизма.

Известен способ прогноза газового баланса очистного забоя при отработке угольного пласта, включающий измерение объемов добываемого угля и интенсивности газовыделения, установление зависимости между измеренными величинами и определение показателя газоотдачи отрабатываемого пласта (Методические основы проектирования дегазации на действующих и ликвидируемых шахтах / В.С. Забурдяев, А.Д. Рубан, Г.С. Забурдяев и др. - М.: ННЦ ГП-ИГД им. А.А. Скочинского, 2002. - 316 с.).

Недостаток этого способа заключается в том, что газовый баланс очистного забоя устанавливают по данным измерения интенсивности газовыделения и среднесуточной добычи угля, в то время как добычу угля производят в три смены при четвертой ремонтной, и показатель газоотдачи пласта в таком случае является заниженным по величине.

Наиболее близким способом прогноза газового баланса очистного забоя является способ, включающий измерение объемов добываемого угля в забое и интенсивности газовыделения, установление зависимости между измеренными величинами и определение показателя газоотдачи отрабатываемого пласта (Проблемы обеспечения высокой производительности очистных забоев в метанообильных шахтах / А.Д. Рубан, В.Б. Артемьев, В.С. Забурдяев и др. - М.: УРАН ИПКОН РАН, 2009. - 396 с., прототип).

Недостатком этого способа является то, что в его основе заложена среднесуточная добыча угля, в то время как уголь добывают в течение только трех смен, а не четырех, поэтому показатель газоотдачи пласта, определенный в таких условиях, имеет заниженную величину, что не способствует выбору обоснованных параметров способов снижения газовыделения из отрабатываемого угольного пласта, поскольку наиболее интенсивное газовыделение в очистном забое происходит во время отбойки угля механизмом, в качестве которого чаще всего используют угледобывающий комбайн.

Целью изобретения является повышение точности определения газового баланса очистного забоя за счет достоверности составляющей газового баланса, обусловленной газовыделением из отрабатываемого пласта при отбойке угля.

Согласно изобретению поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем измерение объемов добываемого угля и интенсивности газовыделения, установление зависимости между этими величинами и определение показателя газоотдачи отрабатываемого пласта, измерения производят в каждую смену по добыче угля, а показатель газоотдачи пласта определяют по интенсивности наибольшего газовыделения во время циклов отбойки измеренного угля, при этом доля газового баланса отрабатываемого пласта в призабойное пространство устанавливают отношением интенсивности наибольшего газовыделения из пласта к интенсивности газовыделения очистного забоя.

Способ осуществляют следующим образом.

На выемочном участке газообильной шахты в очистном забое во время разрушения массива угольного пласта исполнительным органом комбайна (или струга) в течение наперед заданного периода времени (рабочая смена по добыче угля, смены по добыче угля за сутки или несколько суток) измеряют объемы добываемого угля и интенсивность газовыделения из пласта и выработанного пространства (фоновое газовыделение) в лаве. Между измеренными стандартными методами величинами газовыделдения из пласта устанавливают зависимость интенсивности газовыделения от объема добытого угля.

Объемы добытого угля определяют по производительности комбайна и времени непрерывной его работы по разрушению массива угля в течение цикла (циклов) или с применением измерительных средств, а интенсивность газовыделения (метановыделения) из пласта устанавливают газовоздушной съемкой, при которой измеряют расход воздуха, протекающего по призабойному пространству лавы, и содержание в нем метана (или другого газа) по его концентрации в воздушном потоке.

Зависимость между измеренными величинами объемов добытого угля и интенсивностью газовыделения из пласта изображают графически или математическим выражением. При этом между ними установлена линейная связь, а тангенс угла наклона прямой к оси абцисс, на которой отмечены объемы добытого угля, численно является показателем газоотдачи пласта в призабойное пространство лавы во время разрушения угля. При математическом выражении исследуемой связи показателем газоотдачи пласта является коэффициент при объеме добытого угля.

Произведением показателя газоотдачи пласта на объем добытого угля за единицу времени (например, минуту) определяют объем выделившегося из пласта метана, а отрезок на оси ординат (ось интенсивности газовыделения), отсекаемый прямой, - интенсивность его выделения из выработанного пространства (фоновое метановыделение).

Долевую составляющую конкретного источника метановыделения (отрабатываемый пласт угля и выработанное пространство) в газовом балансе очистного забоя определяют отношением ее величины к газовыделению (метановыделению) в очистном забое, которое устанавливают путем производства газовоздушной съемки на выходе воздушного потока из лавы (очистного забоя) известным методом. При этом долю газового баланса отрабатываемого пласта в призабойное пространство nпл (доли ед.) устанавливают отношением интенсивности наибольшего газовыделения из пласта I п л max 3/мин) при работе угледобывающего механизма и интенсивности газовыделения Iоч3/мин) очистного забоя (призабойного пространства) в добычную смену, то есть по формуле

n п л = I п л max I о ч .

Для определения параметров дегазации пласта с целью снижения газовыделения из него используют наибольшую интенсивность газовыделения во время циклов отбойки угля.

Внедрение способа 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.

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, отличающийся тем, что измерения производят в каждую смену по добыче угля, а показатель газоотдачи пласта определяют по интенсивности наибольшего газовыделения во время циклов отбойки измеренного угля, при этом долю газового баланса отрабатываемого пласта в призабойное пространство устанавливают отношением интенсивности наибольшего газовыделения из пласта и интенсивности газовыделения очистного забоя по формуле
n п л = I п л max I о ч ,
где nпл - доля газового баланса отрабатываемого пласта в призабойное пространство, доли ед.;
I п л max - интенсивность наибольшего газовыделения из пласта при отбойке угля, м3/мин;
Iоч - интенсивность газовыделения очистного забоя в смену по добыче угля, м3/мин.



 

Похожие патенты:

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.

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.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке газоносных угольных пластов в условиях проявления опасных геодинамических явлений.
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.
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 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.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для извлечения метана из угольного пласта. Способ включает вскрытие угольного пласта скважиной с поверхности, обсадку ее трубами, тампонаж затрубного пространства, перфорацию обсадной колонны, гидрорасчленение пласта, выдержку рабочей жидкости в пласте и оттеснение ее из фильтрующих трещин в дальнюю зону пласта, извлечение метана в режиме самоистечения до истощения скважины. При этом с целью доизвлечения метана в пласт закачивают озон, обладающий большей эффективностью замещения по объему десорбируемого метана, чем азот, воздух, окись углерода и углекислый газ, в объеме, определяемом по специальной формуле. Техническим результатом изобретения является более полное извлечение метана из угольных пластов. 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для разработки мощных пологих пластов угля. Способ разработки мощных пологих угольных пластов включает подготовку выемочного столба, монтаж механизированного комплекса, подрезку нижнего слоя пласта очистным комбайном, разрушение подкровельной толщи тонкими гидравлическими струями, выпуск горной массы на подзавальный конвейер. В подкровельной толще направленным бурением закладывают параллельно дегазационные скважины диаметром 90-110 мм на длину выемочного столба на расстоянии 15-30 м друг от друга по ширине выемочного столба и 1-1,5 м от кровли, которые подключают к дегазационной сети, связанной с вакуум-насосом. Разрушение подкровельной толщи тонкими гидравлическими струями и выгрузку горных пород производят на расстоянии, равном двойной ширине вынимаемой полосы очистным комбайном от хвоста секции крепи. Изобретение позволяет повысить уровень безопасности ведения горных работ путем дегазации выемочного столба и улучшения условий проветривания очистного забоя. 3 ил.
Изобретение относится к горному делу, в частности к угольной промышленности, и может быть использовано для рекомендаций по повышению содержания метана в каптируемых газовоздушных смесях, пригодных для утилизации. Техническим результатом является снижение трудоемкости процесса определения притечек рудничного воздуха в дегазационную скважину за счет сокращения числа операций и времени на их выполнение. Предложен способ определения притечек рудничного воздуха в дегазационную скважину, включающий герметизацию ее устья обсадной трубой, подсоединение ее к дегазационному трубопроводу и измерение в действующей скважине давления каптируемой смеси, ее расхода и концентрации метана. При этом дополнительно измеряют давление рудничного воздуха в выработке на уровне устья скважины. После измерения газовых параметров действующей скважины ее отключают от вакуума, затем измеряют давление смеси в отключенной скважине в момент достижения его величины, равной давлению рудничного воздуха в выработке. При этом концентрацию метана в отключенной скважине измеряют на уровне конца обсадной трубы, а притечки рудничного воздуха в скважину определяют произведением расхода каптируемой смеси действующей скважины на разность измеренных концентраций метана.

Изобретение относится к подземной разработке месторождений полезных ископаемых, склонных к внезапным выбросам угля и газа, и в частности к скважинной разработке угольных месторождений. Техническим результатом является повышение безопасности ведения горных работ при разработке свиты газоносных угольных пластов. Предложен способ гидравлической добычи угля из газонасыщенных пластов, заключающийся во вскрытии месторождения скважинами, разрушении и переводе полезного ископаемого в гидросмесь, перемешивании, осаждении пустой породы на дно образованной полости, откачивании водоугольной суспензии на поверхность и транспортировки ее по трубам к потребителю. При этом осуществляют предварительную дегазацию и разгрузку вышележащих и нижележащих выбросоопасных угольных пластов и вмещающего массива горных пород производят путем скважинной добычи угля из пласта, опасного по выбросам угля породы и газа, принятого в качестве защитного. Причем добычные скважины располагают таким образом, чтобы границы защитных зон разрабатываемого пласта располагались равномерно по защищаемым пластам. 2 ил.
Наверх