Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Морев, А. М. Дегазация угольных шахт и использование метана

.pdf
Скачиваний:
11
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
4 Mб
Скачать

 

 

 

 

 

скважии,

пересекаю­

 

 

 

 

 

щих спутники в рай­

 

 

 

 

 

оне между лніниям'и,

 

 

 

 

 

ограничиваю щ и м и

 

 

 

 

 

свод

полного

сдви­

 

 

 

 

 

жения пород и места

 

 

 

 

 

перегиба кривой осе­

 

 

 

 

 

дания.

Причем бо­

Рис. 7. Схема дегазации

спутников

лее

эффективными

угольных пластов скважинами:

оказываются

 

сква­

О— разрабатываемый

4

пласт;

1, 2, 3 —

жины,

пробуренные

спутники

пласта;

— дегазационные

 

скважины.

 

ближе

к своду пол­

 

 

 

 

 

ных сдвижений. Со­

 

 

 

 

і \

вершенно

не увели­

 

 

 

 

чивается

газовыде-

 

 

 

 

'ö L L

ление после прохож­

ш

 

 

 

 

дения

очистного за­

 

 

 

 

боя из скважин, про­

 

 

 

 

буренных

за

преде­

“ 7 ^

 

 

 

лы свода, ограни­

 

 

 

 

ченного

линиями,

 

 

 

 

соединяющими

точ­

Рис. 8. Вариант

расположения

ки

перегиба

кривой

оседания

с граница­

скважин

при дегазации

спут­

 

ников:

 

 

ми очистной выемки

а — по падению;

б — веерооб­

по

падению.

Кроме

разно;

в — навстречу забою при

того, нашими наблю­

столбовой системе разработки с по­

гашением штрека; г — из вышеле­

дениями

установле­

жащей

выработки

при

столбовой

но,

что нижними и

 

системе разработки.

верхними границами площадей, в пределах которых происходит заметное дре­ нирование спутников, могут быть приняты линии пере­ сечения спутников и нормальных к напластованию пло­ скостей, проведенных через границы целиков на разра­ батываемом пласте [20].

Отмеченные факты не противоречат, а наоборот, хо­ рошо согласуются с основными положениями теории сдвижения горных пород [21].

Выше отмечалось, что эффективность дегазации лю­ бого источника должна характеризоваться уменьшением газовыделения из него в результате осуществления дега­ зационных мероприятий.

В качестве примера ниже приведены результаты на­ блюдений по определению фактической эффективности

30

дегазации спутников по шахте «Чайкнно-Глубокая» № 1 в Донбассе. Эффективность дегазации определялась сравнением метановыделення нз спутников при работаю­ щей it отключенной дегазационной системе. На шахте «Чайкино-Глубокая» комбината «Макеевуголь» в корен­ ной северной лаве пласта ш3 мощностью 1,6 м осу­ ществлялась дегазация спутников угольных пластов скважинами. Скважины бурились из вентиляционного штрека на вышележащие спутники (табл. 5).

Т а б л и ц а 5. Краткие сведения о спутниках пласта пц на шахте «Чайкино-Глубокая» № 1

 

Сведения о спутниках

пласта

расстояние

 

расположение

средняя мощ­

символ

от пласта по

ность,

м

 

 

нормам, м

 

 

 

 

ГГЦ

В кровле

0,62

 

26

111°.,

То же

0,72

 

47

пй,

»

0,47

 

86

[11°.,

В почве

0,30

 

12

П12

То же

0,37

 

26

Расстояние между скважинами по простиранию со­ ставляло 50—60 м. В период наблюдений к газопроводу на указанном участке были подключены 5 скважин, све­ дения о концентрации и дебите метана по которым при­ ведены в табл. 6.

Та б л и ц а 6. Показатели работы дегазационных скважин

вкоренной северной лаве пласта гпз шахты «Чайкино-Глубокая» № 1

номер скважины

Концентрация

1 Дебит метана,

метана, %

м31мин

 

199

63

2,20

197

64

2,45

198

82

0,77

191

38

0,37

174

74

2,28

Для установления эффективности дегазации спутни­ ков на участке в течение суток при работе скважин и в течение 2 смей при отключенных скважинах были про­ ведены наблюдения за газовыделением. Наблюдения в общих случаях включали замеры скорости воздуха и на­ бор проб для определения концентрации метана через

31

каждые 30 мин иа вентиляционном штреке у лавы и на выходе струн из участка.

В течение смены проводились аналогичные наблюде­ ния на откаточном штреке. В верхней части лавы опре­ делялось распределение концентрации метана по попе­ речному сечению лавы (поперечная газовая съемка). По средним данным определялось метановыделеиие из спут­ ников при работающих и отключенных скважинах. Ре­ зультаты обработки наблюдений приведены в табл. 7.

Т а б л и ц а

7. Газовый баланс участка коренной северной лавы

 

пласта т 3 шахты «Чайкино-Глубокая» № 1

 

Режим

 

 

Количество метана,

м*/мин

 

посту­

I

выделяющегося в лапе

выде-

выдели-

работы

1

ИЗ

из выра­

дающего­ ющегося-

скважин

пающего

ботанного

ся на

из спут­

 

в лаву

j

пласта

простран­

участке

ников

 

 

 

 

ства

 

 

Работают

2,87

 

4,70

9,93

2,36

Отключены

2,87

 

5,43

0,95

17,4

9,10

После отключения скважин резко нарастало метановыделеипе из спутников (рис. 9). По истечении примерно двух часов этот рост практически прекратился.

Рис. 9. Результаты наблюдений за газооыделенпем на участке коренной северной лавы шахты «Чайкино-Глубокая»:

1 — исходящая участка; 2 — исходящая лавы.

Из табл. 7 следует, что метановыделеиие из спутни­ ков в результате дегазации снижается с 9, 10 до 2,36 мг!мин. Эффективность дегазации составляет

32

(9,10 — 2,36) •1 0 0

9,10 /4/0-

На примере шахты «ЧайкиноТлубокая» видно, какие условия достигаются в результате применения дегазации спутников угольных пластов. Максимальное газовыделение на участке без дегазации при среднесуточной добыче 670 т составляет 17,4 м31мин. Из этого количества 9,1 мУмин поступает из спутников, а 8,3 — из пласта. Применение дегазации спутников позволяет уменьшить общее количество газа на участке с 17,4 в ремонтную смену до 9,93 мЧмин, т. е. примерно на 40%.

Т а б л и ц а 8. Фактическая эффективность дегазации спутников на шахтах Донбасса

 

 

 

 

 

 

1 та

н о <3

 

Комбинат.

 

 

 

 

ши

 

 

Лава,

пласт

S <U

и \о с

 

шахта

 

и 4 Я

га

 

 

 

 

 

«DЛ

s* о, <■

 

 

 

 

 

 

S ё §

ч

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

О) к п

S-

 

«Донецкуголь»

 

 

 

 

 

Ш/у им. Калинина

1965

2-я восточная, Ию

69

4

 

 

1965

Коренная восточная,

65

 

Им. Засядько

1965

Ню

 

т 3

3

1-я западная,

33

Им. газеты «Со­

1965

Коренная восточная,

 

 

 

циалистический

32

4

 

Донбасс»

 

ІІ7

 

 

«Глубокая»

1965

2-я восточная, hs

70

5

 

 

1965

2-я коренная вос­

32

 

 

 

 

точная,

Ию

 

2

Ws 29

1965

Ws 61, h7

 

 

70

 

 

1965

Ws 62, h7

 

 

54

 

«Восточная»

1966

1-я западная

запад­

 

 

 

 

 

ного

бремсберга,

45

3

 

 

1966

И10

 

 

 

 

1-я восточная восточ­

 

 

 

 

 

ного

бремсберга,

41

 

Нм. Горького

1966

Ию

восточная,

 

Коренная

28

4

 

 

1966

И10

 

 

Ш/у Ws 8 «Ветка»

2-я западная, Ию

22

1

1966

2-я западная,

ks

44

«Мушкетовская-

1966

1-я восточная, Hs

89

2

 

Вертикальная»

3,

371

 

 

 

 

 

33

П р о д о л ж е н и е + а б л. 8

 

»

 

О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о н

 

 

 

 

 

о

«о га

 

IIС

 

 

 

CQ£-

га fr- t-

Комбинат,

 

Лапа, пласт

X <D

UO с(

шахта

 

 

л

 

S * *

О) со

5S

га и к

 

 

d>

Л

гг р,о си

 

£г

s

Е

 

 

*©« t-

 

 

 

 

«

 

s

 

 

 

 

 

 

 

 

О

 

S

<L»

 

 

CDжX

 

 

 

 

 

 

t=( t=l

 

 

 

 

 

«Петровская»

 

1966

14-я западная, h7

17

 

 

4

«Кировская»

 

1968

16-я восточная, h7

51

 

 

2

 

1964

2-я восточная, іі7

11

 

 

5

 

 

1964

2-я западная, h7

 

24

 

 

 

 

 

1964

3-я западная, 1і7

 

55

 

 

 

 

 

 

1964

21-я восточная, Іі7

7

 

 

 

 

 

 

1965

3-я западная, 1і7

86

 

 

 

 

 

 

1965'

53-я западная, hm

69

 

 

 

 

 

 

1966

3-я западная, h7

56

 

 

 

 

 

 

1966

3-я восточная, 1і7

54

 

 

5

 

 

 

1966

22-я восточная, h7

40

 

 

 

 

 

1966

23-я западная, h7

82

 

 

 

 

 

 

1966

53-я западная, Іію

50

 

 

 

«Макеевуголь»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«Октябрьская»

 

 

1964

1-я северная, 13

К

29

 

 

2

«Чайкино-Глубо­

 

 

1964

10-я северная,

61

 

 

 

 

 

1965

1-я северная, іп3

46

 

 

4

кая» № 1

 

 

 

 

 

 

 

1965

2-я северная, пі3

66

 

 

 

 

 

 

1967

Северная

коренная

74

 

 

4

 

 

 

 

 

верхняя,

піз

 

 

 

№ 21

 

 

1965

6-я северная, l's

26

 

 

4

 

 

 

1965

2-я восточная, l's

28

 

 

 

 

 

 

1968

8-я восточная, за­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

падного

уклона,

28,7

 

 

3

Ш/у «Холодная

 

 

 

 

участок № 3, І'а

 

 

 

 

1965

5-я южная,

к.|

 

70

 

 

I

Балка» № 3

 

 

 

 

 

«Пролетарская-

 

 

1965

5-я южная, 17

 

54

 

 

4

Глубокая»

 

 

 

 

 

Им. Бажанова

 

 

1965

4-я северная, l's

66

 

 

 

 

 

1965

Восточная

(участок

19

 

 

4

 

 

 

1965

10), піз

(участок

 

 

 

 

 

Западная

17

 

 

 

 

 

 

1967

10), піз

 

 

 

 

2

«Пово-Бутовка»

 

 

3-я панель, т 3

 

47

 

 

 

 

1967

10-я северная, in

35

 

 

3

№ 8—8-бис

 

 

1967

20-я восточная, И|

26

 

 

3

Им. Батова

 

 

1967

9-я северная, Ь

51

 

 

2

№ 13-бис

 

 

1967

5-я восточная, l's

48,6

 

 

2

Им. Орджони­

 

 

1968

Восточная,

участок

72

 

 

3

кидзе

 

 

 

 

№ 2, кз

 

 

 

 

34

«Красноармейскуголь»

№ 1—2 «Добро-

1967

полье»

1969

Им. XXI съезда

КПСС

 

 

1969

«Краснолиман-

1968

ская»

 

 

1968

 

1968

 

1968

 

1968

 

1968

 

1964

№ 17—18

1969

нм. РККА

 

«Артемуголь»

 

Им. Дзержин­

1964

ского

1968

 

№ 1—5 ч^Коче-

1964

гарка»

1968

 

 

1968

 

1968

№ 8 им. Гаевого

1968

 

П р о д о л ж е н и е т а б л . 8

 

 

 

Количество лав, работаю­ щих с дега­ зацией

7-я южная панельно­

34

2

го уклона, 13

Участок № 1, 2, юж­

 

 

ная лава ступенча­

 

 

того уклона № 1, 13

24,6

2

3-я южная ступенча­

 

 

того уклона № 2, 13

24,6

1

2-я южная северно­

 

 

го уклона, участок

61

 

№ 4, 1з

 

 

3-я южная южного

 

 

уклона № 2, уча­

 

 

сток № 3

 

70

3

7-я северная северно­

 

 

го уклона, участок

 

 

№ 5

 

13,6

 

3-я южная южного

70

 

уклона № 2, 1і?

 

7-я северная северного

 

 

уклона, 1і7

13,6

3

2-я южная северного

61

 

уклона, h7

 

5-я северная, 1і?

5— 10

1

5-я южная централь­

 

 

ной панели, уча­

35,2

2

сток № 3, 1з

Участок

«Андреев­

10

о

ский»

«Великан-

Участок

36

4

восток»

 

Участок «Тонкнй-0»,

10

2

«Грязный-0»

Участок №

6, «Тон-

60

 

кпн-запад»

 

Участок № 126, «Ма­

70

 

чеха-запад»

 

Участок № 46, «Тон-

60

6

кий-запад»

Участок № 123,

60

2

пл. «Рудный»

35

Комбинат,

£ 5

С ~

шахта

л

та о к

 

^ s S

 

t- =:

 

о s

 

t=c =(

«Шахтерскантрацит»

«Стожковская»

1966

№ 8

Ш/у нм. XVII Парт1969

съезда

 

Ш/у № 2—2-бис

1966

«Орджоникидзеуголь»

«Юный комму­

1968

нар»

1965

№ 1—2 «Крас­

ный Октябрь»

1965

Им. Карла Марк­

са

1964

«Красный Про-

финтерн»

 

«Ворошиловградуголь»

№ 9-бис

1968

«Селезневская-

1969

Восточная»

№ 5-бнс

1969

«Донбассантрацнт»

 

№ 12 «Основная»

1968

«Первомайскуголь»

 

«Новодруж-

1969

ковская»

П р о д о л ж е н и е т а б л . 8

 

 

 

 

 

А2 .

 

 

 

 

 

О

та

«з

 

 

 

 

 

са

н

и

 

 

 

 

QJ

t- о «

Лава, пласт

 

 

=*.

«ита

5-

 

 

 

 

 

а* а

и т:

 

 

 

 

g c

К

“ К =

 

 

 

 

*©* о

ОS

== 3

 

 

 

 

m =

5 Щ3S

5-я западная, 13

 

46

 

 

1

13-я восточная во­

 

 

 

 

сточной

панели,

55

 

 

2

участок № 7, к3

 

 

 

13-я восточная, Іц

 

15

 

 

1

Участок

№ 134,

пл.

60

 

 

2

«Рудный»

 

 

 

 

Участок

«Толстый-

10

 

 

1

запад»

№ 121,

пл.

 

 

Участок

16,4

 

 

1

«Андреевский»

 

 

 

Участок

«Мачеха-

5— 10

 

 

1

запад»

 

 

 

 

 

8-я восточная,

к н-,

47

 

 

1

6-я западная,

к "3

 

20,6

 

 

1

8-я восточная, к0

 

18,3

 

 

2

9-я восточная, l'j

 

52,8

 

 

5

6-я восточная 12 —і

18,3

 

 

1

В табл. 8 приведены фактические значения эффектив­ ности дегазации, определенные по приведенной выше ме­ тодике в различное время и при различном состоянии де­ газационных работ на шахтах. В общем случае эффек­ тивность дегазации зависит от расстояния между сква­ жинами по простиранию, разрежения в скважинах и гор­ нотехнических условий применения дегазационных меро­ приятий [2 2 ].

36

Так как на шахтах расстояния между скважинами, режим их работы и горнотехнические условия суще­ ственно отличаются друг от друга, то и фактическая эффективность дегазации различна.

Аналитически зависимость эффективности дегазации от указанных выше параметров описывается уравнени­ ями

g =

0,373

(1 + 3,77 •10

3- ß )(1 - 6 ,3 3 - 1 ( Г ад

(7)

-------------1 +

L

"

а

 

 

 

0,678 ■

10е

 

где

В

разрежение в скважинах, мм вод. ст.

 

Мрасстояние между скважинами, м\

а — коэффициент, зависящий от горнотехнических условий разработки,

 

 

а

Qo

 

 

( 8)

 

 

 

 

 

 

 

6 0 *

і Д і — !

 

 

где

Qo— общее газовыделение из спутников, м31мин;

 

* m— расстояние от лавы до места максимального

 

 

газовыделенпя из спутника, м;

 

 

 

 

*,„ =

9 + 0,81 At;

 

 

 

— длина лавы, м\

 

 

 

 

 

пі\ — мощность каждого спутника, м\

 

 

 

h\ — расстояние по нормали от пласта до

спутни­

 

 

ка, м\

 

 

 

 

 

h р — предельное расстояние до спутника, при кото­

 

 

ром газовыделение из него равно нулю, м.

 

Значение /г,, определяется по «Временной инструкции

по

прогнозу метанообильностп

угольных

шахт

СССР»

(Москва,

1965).

 

выработок,

погашаемых

 

При

бурении скважин из

вслед за лавой, что имеет место при столбовой системе разработки (обратный ход), расчетную эффективность дегазации необходимо скорректировать с учетом сокра­ щения времени работы скважин. Коэффициент снижения эффективности дегазации определяется по номограмме

(рис. 1 0 ).

Дегазация спутников угольных пластов выработками. Этот способ получил название «хиршбахский», так как впервые был в промышленном масштабе применен на шахте «Хиршбах» в Сааре (рпс. 11). Для дегазации спут­ ников угольных пластов по этому способу выше разраба-

37

Величина проекции с к в а ж и н ы на ось выработки, м

Рис. 10. Изменение эффективности дегазации при обратном по­ рядке отработки лав по сравнению с прямым ходом.

тываемого пласта проходят специальную выработку по возможности по нерабочему угольному пласту. Затем выработку изолируют перемычкой, через которую про­

пускают отрезок трубы. От

перемычки

газопровод

по

горным выработкам выводят па поверхность

к

вакуум-

 

 

 

 

з

 

 

насосам. При подра-

 

 

2

 

 

 

ботке

 

выработки в нее

 

 

 

 

/

 

 

выделяется

метан

из

 

..

' 1 ,

п

1Г”™В™ТШ

 

соседних

пластов

и

 

 

 

 

 

 

 

пропластков, попавших

 

 

 

 

 

 

 

в зону влияния очист­

 

 

 

I

I

 

 

ных работ. Из выработ­

 

 

f& K z r t & P P H

 

 

ки

газ по трубопрово­

 

 

 

 

ду удаляется на повер­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

хность.

Опыт

работы

 

 

 

 

 

 

 

саарских шахт показы­

 

 

 

 

 

 

 

вает,

 

что

паилучшпе

 

 

 

 

 

 

 

результаты

могут быть

 

 

 

 

 

 

 

получены при располо­

 

 

 

 

 

 

 

жении

выработки

па­

 

 

 

 

 

 

 

раллельно

направле­

Рис.

11.

Схема

хиршбахского

спосо

 

нию подвмгання очист­

 

„ и1 u

 

onuu71

 

, cl ö

а_

ба

дегазации

спутнике

угольных

ного

 

забоя.

Эта выра-

ботка

 

долж на

 

*п0.

 

 

 

пластов:

 

 

лагаться

ближе к вен-

1 — очистной забой; 2 —газосборная вы.

работка;

3 — вышележащий пласт; 4

ТИЛЯЦИОННОМѴ

ШТИеКѴ

разрабатываемый пласт; 5 — газопровод;

\г

о с

 

М

 

J

r

J >

6

— слепая

шахта; 7 — перемычка.

 

Ю

up

 

ОТ

ПЛЭСТа.

36

Для

повышения

газо-

 

 

 

 

3

выдслеиия

в выработ­

 

 

 

 

 

ку из нес

в некоторых

 

 

 

 

 

случаях

бурили

сква­

 

 

 

 

 

жины

 

по углю

 

через

 

 

 

 

 

12 .1/ и по породе через

 

 

 

 

 

20—40

м.

Существен­

 

 

 

 

 

ное влияние на дебит

 

 

 

 

 

газа

оказывали только

 

 

 

 

 

скважины,

пробурен­

 

 

 

 

 

ные в кровлю и почву

 

 

 

 

 

пласта по породе.

спо­

1

 

 

 

 

Хпріпбахскпй

Рис.

12. Схима дегазации

спутников

соб дегазации

целесо­

угольных

пластов

газосборными

образно применять при

 

 

скважинами:

 

отработке

лав

обрат­

1 — откаточный штрек; 2 •— гезенк с бу­

ным ходом, когда воз­

ровой

камеро/і-пишеіі;

3 — вентиляцион­

ный

штрек;

4 — газосборные

скважины.

можности

дегазации

 

 

 

 

 

спутников скважинами существенно ограничены. В ли­ тературе, посвященной этому способу дегазации, отме­ чается, что, как правило, из выработок метано-воздуш­ ная смесь извлекается в сравнительно больших количе­ ствах и с высоким содержанием метана. Однако кон­ кретные сведения об эффективности дегазации, т. е. о снижении газовыдсленпя в горные выработки, не при­ ведены. Считается, что путем дегазации по хпршбахскому способу газовыделенпе из спутников можно уменьшить па 60—70%.

Разновидностью рассматриваемого способа является дегазация спутников угольных пластов скважинами большого диаметра, пробуренными по вышележащему или нижележащему пласту. Для этой цели из откаточно­ го или вентиляционного штрека проводят специальные гезенки, в месте пересечения которых со смежным плас­ том разделывают камеры. Из этих камер бурят скважи­ ны (рис. 1 2 ).

Эффективность дегазации газосборными скважинами составляет примерно 50—60 %■ Достоинство этого спосо­ ба в том, что можно разделить горные работы и работы по выемке угля. Кроме того, он может применяться при любом порядке отработки выемочных полей.

Несмотря на это, способ дегазации спутников уголь­ ных пластов газосборными выработками не получил ши­ рокого распространения из-за большого объема заблаго-

39

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ