XVII.2.2. Проветривание при гидравлической добыче угля

При гидродобыче способы и схемы проветривания очистных забоев значительно отличаются от применяемых при обычной технологии. Как правило, при наиболее распространенной системе разработки с гидромеханизацией — системе подэтажной гидроотбойки проветри­вание осуществляется с применением вентиляторов местного про­ветривания. Воздушная струя поступает в аккумулирующий штрек 1 (рис. XVII.4), на котором установлены вентиляторы местного про­ветривания 2, подающие воздух по трубопроводам 3, проложенным в ходовой печи 4, в очистные забои подэтажей 5. Исходящая струя выходит по ходовой печи в вентиляционный штрек 6. Недостатки данной схемы вентиляции: малая надежность вследствие наличия вентиляторов местного проветривания: незначительное количество воздуха, поступающего в очистной забой; повышенные затраты энер­гии на вентиляцию. Очистной забой при этой схеме не проветривается за счет общешахтной депрессии, воздух туда поступает частично вследствие эжектирующего действия гидромониторной струи.

В аналогичных условиях может применяться схема проветрива­ния за счет общешахтной депрессии. В этом случае подэтажи (рис. XVII.5) через каждые 6 м соединяют печами. Воздух поступает по аккумулирующему штреку 1 и по печам 2 подается в очистной

забой 3. Затем исходящая струя направляется по под-этажному штреку 4 в, ходо­вую печь 5 и далее в обще­шахтную исходящую струю. Распределение воздуха по забоям производится с по­мощью перемычек 6. Недо­статки рассматриваемой схе­мы проветривания: необхо­димость проведения большого числа нарезных выработок и устройства перемычек, зна­чительные утечки воздуха. Достоинства схемы: большая надежность по сравнению с предыдущей схемой; отсут­ствие вентиляторов местного ^проветривания и трубопро­водов.

Общим требованием ко всем схемам проветривания выработок гидрошахт являет­ся попутное движение пуль­пы и вентиляционной струи, особенно в выработках, примыкающих непосред­ственно к очистному забою, кУДа поступает незначитель­ное количество воздуха. Это условие связано с тем, что движение пульпы в открытых каналах вызывает дополнительное аэродинами­ческое сопротивление встречному потоку воздуха и помогает в слу­чае движения в одном направлении.

XVII.2.3. Схемы 'проветривания при высоких скоростях подвигания очистного забоя

При большой скорости подвигания очистного забоя увеличивается количество подаваемого в него воздуха, повышаются скорости вентиляционных потоков, изменяется аэродинамическое сопротивле-ниб вырэ.0отки.

При высокой интенсивности работ из разрушаемого угля и свеще-обнаженнои плоскости забоя выделяется большое количество ме­тана. Поэтому в этих условиях применяют схемы проветривания позволяющие направлять исходящие струи воздуха из забоя и из

Рис. XVII,4. Схема проветривания участка вентиляторами местного проветривания при однопанельной подэтажной гидро­отбойке

выработанного пространства по отдельным выработкам. Воздух в очистной забой подается по вентиляционному штреку 1 (рис. XVII.6),

Рис. XVII.5. Схема проветривания гидроучастка за счет обще­шахтной депрессии

Рис. XVII.6. Схема проветривания участка с отводом метана из выработанного пространства по параллельной выработке

омывает лаву 2 и выходит по откаточному штреку 3. Выносимый из ^выработанного пространства утечками газ отводится по параллель­ной выработке 4.

Количество воздуха, которое можно подать для проветривания забоя, ограничивается максимально допустимой по Правилам безо-

пасности скоростью движения воздуха (6 м/с). Поэтому газовыделе­ние из разрабатываемого пласта и разрушенного угля часто является фактором, ограничивающим производительность выемочной машины.

В связи с этим применяются различные варианты схем проветривания участка с под-свежением исходящей из лавы струи. Один из таких ва­риантов представлен на рис. XVII.7. Свежий воздух поступает по откаточному штреку 1, омывает очистной забой, а исходящая струя удаляется по вентиляцион­ному штреку 2. Одновременно по вентиляционному штреку подается подсвежающая струя, которая разбавляет насыщенный газами воздух, выделяющийся из вырабо­танного пространства.

В настоящее время все шире развивается техноло­гия выемки угля без постоян­ного присутствия людей в очистном забое. При этом ра­боты ведутся в двух напра­влениях: первое из них свя­зано с разработкой специаль­ных агрегатов, работающих с креплением очистного про­странства. Присутствие лю­дей в забое при этом является ограниченным. Второе, на­правление имеет целью со­здать системы и средства выемки без крепления рабо­чего пространства и без при­сутствия людей в забое.

При схемах выемки без присутствия людей в забое возникают дополнительные трудности проветривания, связан­ные с ограниченным сечением очистных забоев, в ряде случаев недостаточным для пропуска необходимого количества воздуха.

К способам выемки угля без присутствия людей в забое отно­сятся выемка угля в коротких забоях с помощью комбайнов фрон­тального действия и раздвигающихся конвейеров, струговая выемка, выемка угля с помощью канатных пил, бурошнековая выемка, взрывной способ с применением длинных скважин.

Рис. XVII.7. Схема проветривания участка о подсвежением струи

Рис. XVII.8. Последовательное проветри­вание камерообразных выработок

Рис. XVII.9. Параллельное проветрива­ние камерообразных выработок

При выемке с помощью стругов и комбайнов применяют возврат-неточные схемы проветривания участков с расположением вентиля­ционного штрека впереди забоя.

Очистная выемка с применением коротких забоев получила в угольной промышленности СССР незначительное распространение. Процессы проветривания таких забоев весьма своеобразны, что объясняется большим объемом выработки, в котором турбулентные воздушные потоки являются свободными, не имеющими твердых границ. Камерообразные выработки могут проветриваться путем подачи воздуха по одной или нескольким выработкам или трубам. Группы камерообразных выработок могут проветриваться последо­вательно (рис. XVII.8), параллельно (рис. XVII.9) или по комби­нированным схемам.

XVII.3. Процесс дегазации угленосной толщи

XVII.3.1. Общие положения

С углублением и интенсификацией горных работ метанообильность угольных шахт во многих случаях увеличивается настолько, что снизить концентрацию метана в выработках до допустимых норм средствами одной вентиляции оказывается невозможным. Для этого в шахты требуется подавать очень большое количество воздуха, что приводит к превышению допустимых скоростей его движения в выработках. Для облегчения проветривания газообильных шахт применяют меры искусственного снижения газовыделения в горные выработки, т. е. дегазацию.

Дегазация — это активный способ снижения метанообильности горных выработок, способствующий повышению безопасности работ, улучшению технико-экономических показателей работы участков и шахт.

Критерием необходимости проведения дегазации является пре­вышение метанообильности выработок / над метанообильностью Jp, которая может быть снижена до допустимых пределов средствами вентиляции (без дегазации):

(XVII.2)

гДе vmax — допустимая по ПБ максимальная скорость движения

воздуха, м/с; S — минимальная площадь сечения, свободная для прохода

воздуха, ма; с — допустимая по ПБ максимальная концентрация метана

в исходящей струе воздуха.

Коэффициент эффективности дегазации, при котором обеспечи­ваются нормальные по фактору газовыделения условия, должен быть не менее

(XVII.3)

Требуемый коэффициент эффективности дегазации /ст опреде­ляется по формуле

(XVII.4)

где Q — нагрузка на лаву, допустимая по условиям проветривания без дегазации, т/сут;

Qn — планируемая нагрузка на лаву, т/сут.

Для обеспечения нормальных условий работы очистных забоев по фактору газообильности выработок необходимо добиться того, чтобы фактический коэффициент эффективности дегазации был равен требуемому его значению или превышал его:

При дегазации нескольких источников выделения метана коэф­фициент &эф может быть представлен в виде суммы соответствующих-коэффициентов по источникам метановыделения:

(XVII.5)

где kj — коэффициент эффективности дегазации каждого источника метановыделения 'с учетом его доли в общем газовом ба­лансе. Эффективность дегазации каждого источника выделения метана

определяется по формуле

(XVII.6)

где qt, q\ — метанообильность выработки, обусловленная выделе­нием метана из данного- источника до его дегазации и при проведении дегазации.

Все применяемые методы дегазации можно разделить на группы: по времени начала дегазации относительно горных работ — теку­щую, предварительную и заблаговременную; по объектам воздей­ствия — дегазация неразгруженных от горного давления угольных пластов и пород, дегазация подрабатываемых и надрабатываемых угольных пластов и пород с использованием эффекта разгрузки от горного давления, дегазация выработанных пространств и комби­нации этих способов.

Текущая дегазация осуществляется в процессе веде­ния очистных работ. При этом применяются способы дегазации надработанных и подработанных угольных пластов и пород, дегаза­ция выработанных пространств, гидрообработка призабойной зоны.

Предварительная дегазация производится перед началом очистных работ. К предварительной можно отнести дегаза­цию подготовительными выработками, скважинами, пробуренными из подготовительных выработок, гидроразрыв из скважин, пробурен­ных по разрабатываемому пласту.

Заблаговременная дегазация осуществляется до начала подготовительных и очистных работ на данном участке, крыле шахтного поля. К способам заблаговременной дегазации отно­сятся гидрорасчленение угольного пласта, физико-химическое или микробиологическое воздействие из скважин, пробуренных с по­верхности на пласт, гидроразрыв из скважин, пробуренных с раз­рабатываемого пласта на смежные пласты, подлежащие разработке.

Выбор способа дегазации следует производить на основе данных о структуре газового баланса и возможной в конкретных условиях эффективности применяемых Способов дегазации и схем. В первую очередь необходимо дегазировать источник, дающий максимальное метановыделение.

В настоящее время дегазация применяется примерно на 150 шах­тах, количество отсасываемого метана достигает 1,4 млн. м3/сут. Однако каптируемый метан используется пока явно недостаточно, всего на 10—15%. Он применяется главным образом для нагрева паровых котлов в шахтных котельных.