книги из ГПНТБ / Патрушев М.А. Проветривание высокомеханизированных лав

щей струи на выработанное пространство (см. рис. 1, подтип В) может быть оправдало, когда нагрузка на ла­ ву н<е ограничивается газовым фактором. Схемы с выда­ чей исходящей струп на массив угля (подтип Ж)-допу­ скаются только при коэффициенте безопасности k6< \

k = 0,14-4 <7„.п < ]

Q * - k ут

где А 1 — нагрузка на лаву, т/сут.

Комбинированные схемы (подтип К) имеют ряд недо­ статков: на поддержание штреков в выработанном про­ странстве затрачиваются дополнительные средства без увеличения нагрузки на лаву по газовому фактору; трудно распределять воздух по вентиляционному штре­ ку” и малые скорости его движения, что приводит на больших глубинах к резкому повышению температуры воздуха, а на газовых шахтах и к образованию метано­ вых слоев. Поэтому комбинированные схемы неэконо­ мичны и их использовать нецелесообразно.

На шахтах глубоких'и переходной глубины за счет

тельным затратам на новые схемы. Поэтому в условиях

учесть ухудшение санитарно-гигиенических условий труда — высокая запыленность свежей струи в конвей­ ерных выработках, то область применения данных схем ограничивается негазовыми и неглубокими шахтами, разрабатывающими пласты с весьма неустойчивыми бо­ ковыми породами, при низких нагрузках на лаву.

Схемы проветривания с полным обособлением, разбав­ лением и удалением вредностей по источникам поступ­ ления. В качестве типовых, пригодных для обсолютного большинства ша^топластов, вынимаемых сразу на пол­ ную мощность, во всех угольных бассейнах страны реко­ мендуются универсальные схемы проветривания (систе­

(рис. 45) при отсутствии фланговых выработок можно

135

предъявляемым к современным схемам ве-нтилящш, т. е. они обеспечивают объективную безопасность работ и их максимальную эффективность. На базе этих вариантов для конкретных горно-геологических условий могут, быть построены различные подварианты. Кроме того с исполь­ зованием данных схем снижаются потери угля в целиках и резко (почти на 50%) сокращается удельный объем проведения подготовительных выработок, а, следова­ тельно и затрат, уменьшается число аварий.

Область применения типовых схем: все газовые шах­ ты независимо от величины газовыделения и газового ба­ ланса участка, все негазовые глубокие и переходной глубины шахты, а также неглубокие и негазовые шахты с устойчивыми и средней устойчивости боковыми поро­ дами.

При разработке угольных пластов в сложных горно­ геологических условиях, например, при неустойчивых бо­ ковых породах, когда требуется полевая подготовка или возможна отработка только сплошной системой, реко­ мендуются типовые варианты новых схем, представлен­ ные на рис. 46. В варианте а среднюю выработку для вы­ дачи исходящей ст.руи можно располагать в любом месте между верхним и нижним штреками. Чтобы получить максимальную наТрузку при qB.„ >70%, лаву целесооб- раэно-располагать в нижней части выемочного столба, при 9в.п<30% — в средней, в остальных случаях — меж­ ду этими положениями.

Отработка пласта спаренными лавами имеет ряд серьезных недостатков, в том числе и по газовому ре­ жиму. Не лишены их и варианты новых схем с выдачей исходящей струи по бортовым ходкам. Надежными, обеспечивающими нормальный газовоздушный режим, являются варианты с выдачей исходящей струи по сред­ ней выработке, поддерживаемой в выработанном пространстве (рис. 4, варианты 3—В—3 —г—а, 3—В—3 —г—в, 3—В—3 —г—е, 3—В—3 —вн—з и др.,

рис. 46, г). Эти варианты следует применять в том слу­ чае, когда они обеспечивают более высокие технико-эко-

137

комические показатели, че-м типовые универсальные схе­ мы. Варианты новых схем с выдачей исходящей струи по бортовым ходкам можно использовать в редких случа­ ях: при (незначительном газовыделенин (<7и.ДЗ—4 м3/мин) и небольших (до 400—500 т/сут) нагрузках на лаву.

Для тонких и газоносных пластов рекомендуются но­ вые варианты схем (рис. 47), сочетающие принцип обо-

Рис. 47. Новые схемы проветривания пои разработке пластов с высокой газоносностью

соблеиного разбавления вредностей по источникам по­ ступления со .способом проветривания, предложенным И'ГД им. Скочинского (авторское свидетельство № 273128 от 31 марта 1969 г.). Сущность данного спосо­ ба заключается в разделении длинной лавы на части с независимым их проветриванием. В пределах каждой части происходит последовательное разбавление метана ■по возвратноточной схеме с выдачей исходящей струи на массив угля. Однако область применения такого способа ограничивается столбовой системой разработки с воз­ вратноточной схемой проветривания. При разделении лавы на две части (разделение на большее число вооб­

139

ще едва ли целесообразно) нагрузка возрастает в 1,3—1,7 раза, при рекомендуемых же схемах (рис. 47) — до 10—15 раз. Поскольку разделяющая выработка слу­ жит исключительно для подати свежей струи, то прово­ дить ее целесообразно только по пласту угля.

При <7„.и <40—50% от ?учрекомендуется вариант б (рис. 47), равноценный по эффективности остальным ва­

риантам.

Схемы проветривания с частичным разбавлением и удалением вредностей по источникам поступления. Схе­ мы II типа по сравнению с I и III занимают промежуточ­ ное положение по всем показателям (приросту нагрузки на лаву и производительности труда, экономической эф­ фективности, степени повышения безопасности работ и др.). Причем, отдельные варианты близки к схемам I ти­ па, другие — к схемам III типа. Применять схемы II ти­ па рекомендуется только в случаях, когда по каким-либо причинам невозможно и затруднительно перейти к типо­ вым.

При необходимости отработки пласта сплошной сис­ темой достаточно эффективна новая схема с использова­ нием выработок смежной отработанной лавы. Эти выра­ ботки могут служить как для подачи свежей струи (рис. 46, б и рис. 2, 2—В—Н—в—у), так и выдачи исхо­ дящей (рис. 3, 2—М—Н—в—н). Дополнительное газовыделение из выработанного пространства отработанной лавы не влияет на нагрузку на лаву.

Схемы проветривания с выдачей исходящей струи на массив угля используют только в случаях, когда невоз­ можно применить вариант с выдачей исходящей струи на выработанное пространство. При этом в проектах от­ работки лав надо предусматривать специальные меры по управлению газовыделением (см. тл. III).

При новых схемах проветривания полностью решает­ ся вопрос борьбы с газовыделением из выработанного пространства, а в ряде случаев при небольшом газовыделен'ии отпадает необходимость в работах по дегазации спутников скважинами.

Одним из требований, предъявляемых новыми схема­ ми, является необходимость установки в выработке с дополнительной струей воздуха реверсивных дверей с высоким аэродинамическим сопротивлением. Двери дол­ жны обеспечивать пропуск почти всего воздуха, посту-

140

пающцго на участок в реверсивном режиме, через лаву.

Эффективные схемы проветривания участков на вы­ бросоопасных пластах. Схема проветривания участка выбросоопасного пласта должна удовлетворять следу­ ющим основным требованиям: из лавы необходимо иметь два выхода на свежую струю воздуха; подготови­ тельные и очистные забои должны проветриваться обо­ собленно; отработку пласта вести обратным ходом не­ зависимо от направления выемки столба; целиков угля не оставлять; количество вскрытий выбросоопасного пласта делать минимальное; нагрузку на лаву получать мацспмальну-ю. Всем этим требованиям отвечают новые типовые универсальные схемы проветривания.

,К концу 1973 г. на шахтах Донбасса отработано и отрабатывается на выбросоопасных пластах 80 лав, про­ ветриваемых по различным вариантам новых схем. Во всех случаях получены положительные результаты, как с точки зрения безопасности работ, так и улучшения тех­ нико-экономических показателей. Все лавы на выбросо^ опасных пластах необходимо перевести на новые схемы проветривания, что обеспечит возможность проведения региональных мер борьбы с выбросами угля и газа. При этом число одновременно действующих лав сократится минимум в 2 раза. Годовой экономический эффект со­ ставит свыше 20 млн. руб.

В переходный период можно использовать различные варианты схем II и III типов. При сплошной системе раз­ работки наиболее целесообразны типовые варианты а п б (рис. 46).

Основные варианты новых схем проветривания, в том числе типовые, включены в «Альбом типовых техноло­ гических схем вскрытия и подготовки, систем разработ­ ки, способов ведения очистных работ и проведения под­ готовительных выработок на выбросоопасных пла­ стах».

Эффективные схемы проветривания участков на са­ мовозгорающихся пластах. Практика работы шахт пока­

зала, что считающаяся основной при столбовой системе разработки самовозгорающихся пластов возвратноточ­ ная схема проветривания не гарантирует от возникнове­ ния эндогенных пожаров. Статистическая вероятность возникновения пожаров при ней даже в 1,8 раза больше, чем при сплошной системе разработки [39]. Разработка

.141

газоопасных пластов с применением данной схемы вооб­

выработанное пространство (рис. 48) показали принци­ пиальную возможность использования новых схем на самовозгорающихся пластах для значительного числа лав (кривые 1, 2, 3...). Величина пожароопасной зоны (0,1<Q ут <0,9 м3/мин м2) при этих схемах (рис. 48, б, в) в 2—4 раза меньше, чем при возвратноточной схеме и прямом порядке отработки. Она зависит от скорости подвнгания лавы, аэродинамических сопротивлений изо­ лятора и выработок участка, режима его проветривания и других факторов.

При изоляторах с большой воздухопроницаемостью (костры, бутокостры, бутовые полосы с окнами) к очи­ стному забою примыкает пожаробезопасная зона, дли­ на которой в зависимости от скорости подвнгания лавы, составляет: 40—60 ж — при выдаче исходящей струи на массив угля (рис. 48, кривые 1, 2) и 60—100 ж — на вы­ работанное пространство (кривые 1—3, 5—7).

Всем требованиям, предъявляемым при. отработке са­ мовозгорающихся газоносных пластов, отвечает вариант г типовой универсальной схемы (рис. 45). При проведе­ нии всех наклонных выработок полевыми и герметиза­ ции бутовой полосы, выкладываемой при проходке штре­ ков широким ходом, схема обеспечивает простое и на­ дежное регулирование длины пожаробезопасной зоны путем изменения расстояния между сбойками. Если ско­ рость подвнгания лавы более 50 ж в месяц, расстояние между сбойками не должно превышать 50—80 ж в зави­ симости от газообильностп выработанного про­ странства.

При надежной изоляции выработанного пространст­ ва с отставанием от лавы на 50—80 ж могут успешно ис­ пользоваться и другие варианты типовых универсальных схем, если будут выполнены следующие требования: скорбеть подвнгания лавы должна быть более 70 ж в ме­ сяц; все наклонные выработки и основные штреки быть полевыми; целики угля для охраны наклонных вырабо­ ток и выемочных штреков отсутствовать.

iK настоящему времени на самовозгорающихся плас­ тах отработано 8 и отрабатываются 4 лавы, проветрива­ емые по новым схемам. Некоторые варианты новых схем

142

Рис. 48. Распределение утечек воздуха через выработанное пространство по длине вентиля­ ционного штрека при различных схемах проветривания:

Оз

проветривания включены в качестве систем разработки в «Альбом технологических схем разработки пластов уг­ ля, склонных к самовозгоранию».

** *

Дальнейший технический прогресс щ угольной про­ мышленности невозможен без резкого роста нагрузок на лавы и оснащения их высокомеханизированными комп­ лексами. Но в связи с увеличением газообнльностн гор­ ных выработок вентиляция стала фактором, сдерживаю­ щим этот прогресс. Выполненные исследования позволи­ ли решить проблему и снять практически на данном эта­ не для абсолютного большинства условий ограничения роста нагрузки на очистной забой по газовому фактору.

На основе разработанного ДонУГИ нового принципа конструирования схем проветривания предложены раз­ личные их варианты для разных горно-геологиче­ ских условий. Новые схемы одновременно решают це­ лый комплекс задач, в том числе обеспечивают увеличе­ ние нагрузки на лаву до 10—15 раз. Важнейшей особен­ ностью этих схем проветривания является то, что с по­ вышением их эффективности безопасность работ не сни­ жается, как это часто бывает, а, наоборот, повышается. Улучшаются санитарно-гигиенические условия труда за счет снижения запыленности рудничного воздуха и меньшего его нагревания на пути движения к забоям, что достигается за счет использования полностью изве­ стного комплекса горнотехнических мероприятий.

Результаты промышленных испытаний и широкое внедрение новых схем подтвердили теоретические выво­ ды о высокой их эффективности. При повышении степе­ ни безопасности работ возросла производительность труда (до 100% )• снизилась себестоимость угля. Эконо­ мический эффект от внедрения новых схем только на шахтах Украины превышает 100 млн. руб, в год, на шах­ тах страны — 150 млн. руб. в год.

Область применения новых схем — все шахты, опас­ ные по газу, в том числе разрабатывающие выбросоопас­ ные и склонные к самовозгоранию пласты; все негазовые глубокие и переходной глубины шахты, т. е. 70—80% всех действующих лав. Отсюда следует принципиально новый подход к конструированию систем разработки, ко­

144