3.3 Дегазация сближенных угольных пластов (спутников) и вмещающих пород при их подработке, надработке.

3.3.1 Основы теории дегазации спутников.

n₁

Е

Рис. 3.2 Схема дренирования спутников

Рассмотрим свиту пластов k₁-k₅, залегающих на глубине Н из которых разрабатывается пласт k₂. На указанной глубине пласт k₂ выработан на пролете АВ на значительной площади. В произвольной точке «С», находящейся под невыработанной частью пласта k₂ давление газа, меньше веса столба вышележащих пород, поэтому в этой зоне газ из пласта k₁ не выделяется. В точке «Е», находящейся под выработанной площадью пласта k₂ давление пород на пласт k₁ падает до веса столба пород между пластами k₁ k₂. Если это давление меньше давления газа в пласте k₁, газ постепенно переходит в свободное состояние, деформирует породы междупластья, в результате чего образуется полость n₁, в которой накапливается свободный газ. В полости давление газа постепенно нарастает, и если давление газа оказывается больше сопротивления пород междупластья, то породы прорываются. Газ из спутника k₁ через образовавшиеся трещины поступает в выработки пласта k₂.

Пласт k₃, залегающий выше разрабатываемого пласта k₂ и находящийся ниже линии беспорядочного обрушения КН, практически полностью отдает газ в выработки пласта k₂. Дегазация такого пласта скважинами не эффективна и не имеет смысла.

Пласт k₄, залегающий в зоне плавных погибов с разрывом сплошности пород выше линии беспорядочного обрушения также может отдавать газ в выработки пласта k₂. Между спутником k₄ и его почвой также образуется полость n₂. В случае если сопротивление пород между спутником и границей обрушения меньше давления газа в полости n₂, газ прорывает эту толщу и поступает в выработки разрабатываемого пласта. Дегазация таких пла­стов достаточно эффективна.

Спутник k₅, который находится в зоне плавных прогибов без разрыва сплошности пород, частично разгружается от горного давления. Следовательно, газ, находящийся в угле из сорбированного состояния переходит в свободное состояние и скапливается в полости n₃. По мере отработки пласта k₂ и уплотнения пород в выработанном пространстве сплошность пород между спутником k₅ и границей зоны обрушения может быть нарушена. Газ из спутника k₅ будет поступать в выработки пласта k₂.

Практика показывает, что спутники, залегающие в почве разрабатываемого пласта, отдают газ, если расстояние от пласта до спутника не превышает 30-35 м.

Спутники, залегающие в кровле разрабатываемых пластов, дегазируются, если расстояние от пласта до спутника не свыше 60-70 кратной мощности разрабатываемого пласта.

3.3.2 Схемы дегазации сближенных угольных пластов и вмещающих пород.

Интенсивная газоотдача из сближенных угольных пластов происходит в зоне частичной разгрузки, которая захватывает породы кровли и почвы на определенном расстоянии от разрабатываемого пласта. По восстанию и падению эта зона ограничивается углами разгрузки ψ, а по простиранию начинается на некотором расстоянии позади очистного забоя и продвигается вслед за ним. Угол между плоскостью напластования разрабатываемого пласта и граничной плоскостью начала разгрузки подрабатываемого массива, проведенной вдоль линии очистного забоя, составляет 50-85⁰ и зависит от крепости, мощности слоев и литологического состава пород.

Схемы дегазации спутников и пород пологого, наклонного и крутого падения весьма разнообразны. Скважины могут буриться из откаточной, вентиляционной выработки или одновременно из откаточной и вентиляционной, с разворотом или без разворота в сторону очистного забоя. Выбор схемы дегазации в каждом конкретном случае определяется горнотехническими параметрами отработки пластов и условиями проведения работ по дегазации. Однако, во всех случаях необходимо определить параметры дегазации:

-места заложения скважин;

-углы заложения скважин;

-длину и диаметр скважин;

-диаметр дегазационного трубопровода и тип вакуум-насосов.

дегазации подрабатываемых пластов необходимо учитывать то, что в подрабатываемой толще образуются 3 зоны; беспорядочного обрушения, прогибов пород с разрывом их сплошности, и прогибов без разрыва сплошности. Скважины необхо­димо заложить таким образом, чтобы они не были подработаны и функционировали длительное время.

Пример. Определить угол заложения и длину дегазационных скважин для спутникаk₄ при отработке пласта k₁. Скважины бурятся из откаточного штрека без разворота в сторону очистного забоя. Схема к определению параметров скважин представлена на рис.3.3

Рис.3.3 Схема к расчету параметров дегазации спутников

Условные обозначения:

1-зона беспорядочного обрушения;

2-зона плавных прогибов с разрывом сплошности пород;

3-зона плавных прогибов без разрыва сплошности пород;

М- расстояние от разрабатываемого пласта до спутника по нормали;

b-размер целика или бутовой полосы по восстанию;

c-размер консоли;

-угол разгрузки;

-угол падения пласта;

-угол заложения скважины;

l_скв- длина скважины.

Формулы для расчета угла заложения и длины скважины для схемы представленной на рис.3.3

tq ((3.4) l_скв =(3.5)

Аналогично, можно получить формулы для расчета параметров заложения скважин при бурении в почву пласта из откаточного штрека, а также в кровлю и почву пласта из вентиляционного штрека. При этом в формулах (3.4) (3.5) угол падения пласта либо суммируется с углом заложения скважины либо вычитается. Правило определения знаков в формулах (3.4) (3.5) представлено на рис.3.4.

Тема №5 4. ВНЕЗАПНЫЕ ВЫБРОСАМИ УГЛЯ, ПОРОДЫ И ГАЗА.