2.7. Дегазация горных выработок

С переходом на глубокие горизонты метанообильность горных выработок постоянно возрастает и может наступить момент, когда средствами вентиляции невозможно будет обеспечить допустимую концентрацию метана в рудничном воздухе. В связи с этим в шахту придется подавать большое количество воздуха для вентиляции, что приведет к превышению допустимых скоростей движения его по выработкам. Поэтому для уменьшения поступления газа в гор­ные выработки применяют дегазацию.

Под дегазацией выработок будем понимать комп­лекс мероприятий по уменьшению поступления метана в действую­щие выработки шахты. Следует различать понятия «дегазация вы­работок» и «дегазация угольного пласта». В последнем случае имеются в виду мероприятия, снижающие газоносность угольных пластов, в то время как дегазация выработок является более широ­ким понятием и, помимо мер по снижению газоносности, допускает и такое воздействие на пласт, при котором будет происходить кон­сервация газа в пласте или значительное замедление выделения газа из пласта без существенного снижения газоносности.

Применение дегазации, уменьшая газовыделение в выработки, повышает безопасность работ, позволяет увеличить нагрузки на очистные забои и производственную мощность шахты.

Попытки искусственной дегазации выработок в виде каптажа метана из суфляров относятся еще к первой половине XVIII в. В России искусственная дегазация была осуществлена в начале этого века. Широкое промышленное внедрение дегазации на шах­тах нашей страны началось в конце 40-х годов. В настоящее время дегазация применяется во всех основных угольных бассейнах страны.

Методы дегазации можно разделить на две основные группы: методы оперативной дегазации, применяемые при разработке пла­ста (участка, блока), и заблаговременной дегазации, применяемые до начала очистных работ.

К первым относятся: дегазация сближенных пластов и разра­батываемого пласта скважинами и выработками, отсос газа из вы­работанных пространств, нагнетание воды в пласт.

29

К методам заблаговременной дегазации относятся: дегазация пласта при подработке (надработке) и проводимыми по пласту до начала на нем очистных работ выработками, дегазация подготов­ляемых горизонтов (блоков, участков) скважинами, с помощью гидравлического расчленения и разрыва пласта, а также биохими­ческими методами.

При строительстве новых шахт или подготовке новых горизон­тов наибольшее распространение получает метод оперативной де-

газации при проведении горных выработок. В настоящее время применяются следующие методы дегазации.

Дегазация с помощью опережающих скважин (рис. 4). Сква­жины А диаметром 150 мм пробуриваются на глубину 100—200 м до начала проведения выработки Б. Устья их герметизируются и подключаются к вакуум-насосной магистрали, по которой произво­дится удаление газа, поступающего в скважины из массива. Таким образом производится дегазация в контуре действия скважины. При проведении выработки по дегазационному массиву снижается газопоступление в забой, так как газ, оставшийся в массиве, миг­рирует частично в выработку, а частично в скважины.

Дегазация с помощью скважин, пробуренных из специальных камер вдоль проводимой выработки (рис. 5). Скважины А диамет­ром 50—100 мм бурятся на глубину до 200 м. Устья скважин гер­метизируются и подсоединяются к вакуум-насосной магистрали, через которую производится удаление газа, поступающего из мас­сива в скважины. Создается дегазированная часть массива в пре­делах контура действия скважин и снижается газопоступление в забой. При проведении парных выработок по высокометаноносным угольным пластам скважины следует бурить из каждой выработ­ки (рис. 6).

Ограждающая дегазация целесообразна на наклонных и кру­тых пластах мощностью более 5 м при природной метаноносности более 10 м³/т или при предельном газовыделении более 100 м³/м². На пологих и горизонтальных пластах, а также на крутых и на­клонных мощностью до 5 м ограждающая дегазация рекомендует­ся к применению при природной газоносности более 10 м³/т или при предельном газовыделении более 150 м³/м². Применение ог-

В МГИ разработан и проходит широкую промышленную апро­бацию метод заблаговременной дегазации. Сущность его состоит в том, что с поверхности бурятся скважины диаметром 150 мм до пересечения пласта по сетке, обеспечивающей эффективную обра­ботку газоносного пласта на всей площади шахтного поля. Сква­жины обсаживаются и соединяются с вакуум-насосной маги- ' стралью. Газ из скважины удаляется на поверхность. Для увеличе­ния газопроницаемости угля путем раскрытия существующих (гид­рорасчленение) и создания новых (гидроразрывов) трещин через скважину нагнетается вода или рабочая жидкость с песком. Затем жидкость отсасывается, а через образовавшиеся трещины происходит выделение газа в скважину, из которой он удаляется с помощью вакуум-насоса па поверхность.

Для увеличения газопроницаемости пласта производится также его солянокислотная обработка. В результате такой обработки растворяются карбонатные включения в пласте и повышается га­зопроницаемость, что приводит к увеличению поступления газа в скважины. Достоинством этого метода является независимость де­газации от разгрузки пластов от горного давления и возможность заблаговременной дегазации пластов (одного или одновременно нескольких).

Биохимический метод основан на поглощении метана в процессе жизнедеятельности некоторых бактерий. Исследования практиче­ской возможности применения этого метода для борьбы с метаном в угольных шахтах, начатые б. ВУГИ в 1939 г. и продолженные в 1966 г. в МГИ, показали, что при нагнетании соответствующих культур бактерий в угольный керн его газоносность заметно сни­зилась. Аналогичные лабораторные опыты на крупнопористой сре­де типа выработанного пространства привели к полному исчезно­вению метана в последней. В настоящее время этот метод нахо­дится в стадии исследований.

Снижение газовыделения в горные выработки может осуществ­ляться также с помощью нагнетания воды в пласт. При этом про­исходит консервация в угле газа вследствие заполнения трещин и пор угля водой под действием давления нагнетания и капиллярных сил. Механизм этого явления еще недостаточно изучен, однако за­меры показывают существенное (на 20—40%) уменьшение газо­выделения при отбойке увлажненного угля. Аналогичный и, воз­можно, более полный эффект может быть получен нагнетанием в пласт мономеров и полимеров.