f7c5bdfbe0c3aff8df20ce3ee693687b

Средний расход газа в исходящих из шахты вентиляционных струях оп-

ределяется по формуле

n кв

где Qисхi расход воздуха в исходящей из шахты вентиляционной струе в пункте измерения, м3/мин;

- средняя концентрация газа в исходящей из шахты вентиляционной струе за три месяца, %

Слi - концентрация газа в исходящей струе по данным лабораторного ана-

лиза проб воздуха, %

nл - число лабораторных определений концентрации газа за три месяца; nкв - число измерений расхода воздуха за три месяца.

Относительная метанообильность шахты определяется по формуле

где qшпi - относительная метанообильность выработок шахтопласта, м3/т; Aшпi - среднесуточная добыча с шахтопласта;

nшп - число одновременно отрабатываемых шахтопластов; Азгi - зольность горной массы i-го шахтопласта, %.

3.3.6 Прогноз углекислотообильности угольных шахт и горных выработок

Фактическое выделение углекислоты в действующих угольных шахтах устанавливается в соответствии с «Инструкцией по проверке состава рудничного воздуха, определению газообильности и установлению категорий шахт по метану».

32

Углекислотообильность выемочных участков и подготовительных выработок на новых горизонтах (выемочных полях) устанавливается по фактическим данным смежных действующих участков-аналогов и выработок-аналогов с последующей корректировкой исходных данных.

При проектировании новых шахт или их строительстве прогнозные значения углекислотообильности рассчитываются аналогично расчетам метанообильности с учетом долевой части содержания диоксида углерода в углях, установленной геологами при разведке угольных месторождений, с учетом углекислотообильности шахт-аналогов.

4 СХЕМЫ ПРОВЕТРИВАНИЯ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ШАХТ И УЧАСТКОВ

4.1 Типовые технологические схемы высокопроизводительных шахт

Высокопроизводительная работа очистных участков в условиях шахт России приурочена, главным образом, к пологим и наклонным угольным пла-

стам. В таких горнотехнических условиях применяются 16 типовых технологи-

ческих схем подготовки и отработки средней мощности и мощных угольных пластов, в их числе 14 схем предусматривают отработку пластов угля лавами по простиранию и 2 – по падению или восстанию. Слоевой отработке мощных пластов посвящена одна схема, остальные схемы отработки пластов угля – од-

нослоевые. Бесцеликовая отработка выемочных полей предусмотрена 6-ю схе-

мами, с оставлением сплошного целика – 3-мя схемами и целиков угля со сбой-

ками – 5-ю схемами.

Типовые схемы подготовки и отработки угольных пластов применяются:

на глубинах от земной поверхности до 600-1200 м (до 600 м – с оставлением целиков угля, от 600 до 1200 м – бесцеликовая отработка выемочных полей с возведением искусственных полос); при газоносности пластов угля от 10 до 30

м3/т с.б.м; на пластах, преимущественно не опасных по внезапным выбросам угля и газа и горным ударам (на опасных по этим факторам пластах угля при-

меняются схемы без оставления целиков угля); при протяженности выемочных

33

полей (столбов) от 800 до 3000 м, длине лав от 100 до 250 м (преимущественно

180-250 м); в лавах с разделением на 2 части (1 схема).

Для проветривания выработок выемочных участков используются 8 ти-

повых схем по возвратноточной схеме, 5 схем – по прямоточной схеме с под-

свежением исходящего из лавы потока воздуха и 3 схемы – по возвратноточной схеме с элементами прямоточной схемы, направляя исходящий из лавы поток воздуха в поддерживаемые за лавой часть вентиляционной выработки и первую от лавы сбойку в завальной части выемочного участка.

Все технологические схемы подготовки и отработки газоносных пластов угля предусматривают применение дегазации сближенных пластов и вырабо-

танных пространств, а дегазацию разрабатываемых пластов – при метаноносно-

сти пласта 13 м3/т с.б.м и выше. Способы, схемы, варианты и параметры дега-

зации источников метановыделения осуществляются в соответствии с РД-15- 09-2006 и типовыми схемами вскрытия, подготовки и отработки угольных пла-

стов для шахт Российской Федерации.

4.2 Классификация схем вентиляции для основных технологических

схем высокопроизводительных угольных забоев

Классификация схем проветривания выемочных участков в зависимости от степени обособленности разбавления вредностей по источникам поступле-

ния в рудничную атмосферу, направления выдачи исходящей из лавы струи воздуха, взаимного влияния очистных выработок на их проветривание, направ-

ления движения воздуха по очистной выработке и взаимного направления све-

жей и исходящей струй приведена в таблице 4.1и Приложении 1.

Таблица 4.1 – Классификация схем проветривания выемочных участков

Для удобства пользования каждая схема обозначается сокращенно. На-

пример, 3-В-Н-н-пт, где 3 - тип, полное обособленное разбавление вредностей по источникам выделения; В - подтип, направление выдачи исходящей струи из лавы на выработанное пространство; Н - класс, независимое проветривание

(одиночная лава); н -подкласс, нисходящее движение воздуха по лаве; пт - вид,

прямоточное направление свежей и исходящей струй воздуха. При подготовке выемочных участков увязка схем проветривания со схемами проветривания крыла, панели (вентиляционного участка) должна соответствовать схемам, при-

веденным в типовых схемах подготовки и отработки газоносных пластов угля.

Схемы проветривания выемочного участка 1-го типа в основном могут применяться при условии, когда нагрузка на лаву не ограничивается газовым фактором.

При разработке газоносных пластов, когда нагрузка на очистной забой при схемах 1-го типа ограничивается газовым фактором, а также на газоносных пластах на глубине, где естественная температура пород превышает 30°С, сле-

дует применять схемы 3-го типа с полным обособленным разбавлением вредно-

стей по источникам выделения. В качестве типовых, пригодных для большин-

ства вынимаемых на полную мощность пластов, включая пласты со сложными горно-геологическими условиями (газоносные, опасные по взрывам угольной пыли, выбросоопасные), следует принимать варианты 3-В-Н-н-пт.

Чтобы исключить поступление метана из выработанного пространства в призабойное при управлении кровлей полным обрушением и обеспечить рас-

средоточенный вынос его в вентиляционную с исходящей струей выработку,

35

последняя может поддерживаться кострами, бутокострами, бутовыми полосами шириной до 5м. В схеме 3-В-Н-н-пт для выполнения данного требования необ-

ходимо поддерживать вентиляционную выработку на расстоянии от забоя лавы не менее 20-40 м в зависимости от величины метановыделения из выработанно-

го пространства. При этих условиях должна обеспечиваться также высокая эф-

фективность дегазации сближенных пластов скважинами, пробуренными из подземных выработок или с земной поверхности.

В сложных горно-геологических условиях на пластах с весьма неустой-

чивыми боковыми породами, когда требуется полевая подготовка или возмож-

на отработка только сплошной системой, рекомендуются варианты 3-В-Н-н-пт и З-В-Н-н-вт.

На газовых шахтах при отработке пластов спаренными лавами схема 3-В-

З-г-пт с выдачей исходящей струи по средней выработке, поддерживаемой в выработанном пространстве, является лучшей по сравнению со схемой, в кото-

рой исходящая струя выдается по двум выработкам. Ее можно использовать на пластах, не склонных к самовозгоранию, не опасных по внезапным выбросам угля и газа, когда обеспечивается сохранность вентиляционной выработки в выработанном пространстве, и если в данных условиях она обеспечивает более высокие технико-экономические показатели, чем другие схемы с одиночными лавами.

Схемы с частично обособленным разбавлением вредностей (тип 2) при-

меняются в тех случаях, когда по каким-либо причинам невозможно или за-

труднительно использовать схемы с полным обособленным разбавлением вред-

ностей. Схемы с частично обособленным разбавлением вредностей (тип 2-М)

допускается применять только в негазовых шахтах. При отработке незащищен-

ных выбросоопасных пластов применяются схемы проветривания, обеспечи-

вающие подачу воздуха к лаве по двум выработкам. В этих условиях наиболее эффективной является схема 3-В-Н-н-пт.

При отработке пластов, склонных к самовозгоранию, необходимо приме-

нять схемы типа 1-М-Н-в-вт, 3-В-Н-н-пт, причем схема 1-М-Н-в-вт может при-

36

меняться при газообильности выемочного участка до 3 м3/мин, а схемы 3-В-Н-

н-пт – при газообильности выше 3 м3/мин. Расстояние от окна лавы до сбойки в последних двух схемах принимается равным 20-40 м, исключив образование повышенных концентраций метана на сопряжении лавы с исходящей вентиля-

ционной выработкой. Прямоточные схемы проветривания типа 3-В-Н-н-пт применяются при отработке пластов, склонных к самовозгоранию, только при условии надежной изоляции выработанных пространств (целесообразны реко-

мендации научно-исследовательских институтов).

Проведение горных выработок вприсечку к выработанному пространству осуществляется после полного слеживания пород в последнем. При этом у вы-

работанного пространства должна создаваться изоляционная полоса.

В условиях восточных бассейнов РФ выбор схем проветривания выемоч-

ных участков при отработке пластов угля, склонных к самовозгоранию, произ-

водится с учетом способности пород к обрушению и их слеживаемости. При метанообильности выемочного участка менее 3 м3/мин независимо от способ-

ности пород кровли к обрушению рекомендуется применять схему типа 1-М-Н-

в-вт.

При метанообильности выемочного участка более 3 м3/мин применяются следующие схемы проветривания:

при выемке угля на полную мощность и наличии легкообрушаемой непо-

средственной кровли, представленной слеживающимися породами мощностью в 2-3 раза больше вынимаемой мощности пласта, – схемы типа 2-В-Н-в,н,г-пт,

З-В-Н-в,н,г-пт, 3-В-Н-г-пт;

на пластах со среднеустойчивой кровлей с коэффициентом крепости 4-6

по шкале проф. Протодьяконова при возведении искусственных ограждающих полос вдоль воздухоподающих выработок (штреков, бремсбергов, уклонов) –

2-В-Н-в,н,г-пт, 3-В-Н-н-пт, 3-В-Н-г-пт;

на пластах со среднеустойчивой и труднообрушаемой кровлями при под-

готовке выемочных участков (столбов) спаренными выработками для отвода

37

исходящей струи на сбойку, отстающую от очистного забоя на расстояние 50-

60 м – З-В-Н-н-пт.

При отработке мощных пластов с легкообрушаемой кровлей при коэф-

фициенте крепости 2-3 по шкале проф. Протодьяконова и метанообильности менее 3 м3/мин проветривание выемочных столбов в слоях осуществляется по схеме 1-М-Н-в-вт с отставанием нижнего слоя относительно верхнего на 2-3

яруса. При метанообильности более 3 м3/мин проветривание выемочных участ-

ков должно осуществляться по схемам 2-В-Н-в,н,г-пт, 3-В-Н-н-пт, 3-В-Н-г-пт.

При отработке мощных пластов со среднеустойчивой и труднообрушае-

мой кровлями по схеме "слой-пласт" проветривание верхнего слоя осуществля-

ется по схемам 3-В-Н-н-пт, а нижний "слой-пласт" – по схеме типа 1-М-Н-в-вт.

Схемы проветривания выемочных участков должны проверяться по опасности местных скоплений метана на сопряжении лавы с вентиляционной выработкой (схемы 1-М) и в очистной выработке у выработанного пространст-

ва под вентиляционным штреком (схемы 1-В, 2-В и 3-В).

При схемах проветривания выемочных участков с выдачей исходящей струи на массив угля и погашении вентиляционных выработок (схемы 1-М)

возможность образования местных скоплений метана с концентрацией выше нормы на сопряжении (в тупике погашения) исключается, если

где ko – коэффициент, учитывающий опасность местных скоплений метана на сопряжении лавы с вентиляционной выработкой;

Iв.п – среднее фактическое (ожидаемое) метановыделение из выработанно-

го пространства, м3/мин;

S– проектная площадь поперечного сечения вентиляционной выработки

всвету, м2;

Qоч – расчетный расход воздуха в очистной выработке, м3/мин;

38

kут.в– коэффициент, учитывающий утечки воздуха через выработанное пространство.

При схемах проветривания выемочных участков с выдачей исходящей струи на выработанное пространство (схемы типа 1-В, 1-К, 2-В, 3-В) возмож-

ность образования опасных скоплений метана в очистной выработке у вырабо-

танного пространства под вентиляционным штреком (при наличии бутовой по-

лосы, плит БЖБТ, чураковой стенки, буто-костров, костров у нижней их кром-

ки) исключается, если

Если проверка покажет, что у сопряжения лавы с исходящей вентиляци-

онной выработкой возможно образование опасных скоплений метана, следует пересмотреть схему дегазации сближенных пластов или выработанного про-

странства скважинами с целью обеспечения более высокой эффективности де-

газации, после чего вновь произвести проверку схемы по опасности скоплений метана. Если при этом не устраняется опасность, то нужно менять, если это возможно, схему проветривания участка (например, схему с выдачей исходя-

щей струи на массив угля заменить на схему типа 1-В или 3-В). Если же за счет изменения схемы проветривания нельзя устранить опасные скопления метана,

то рекомендуется использовать следующие способы управления метановыде-

лением средствами вентиляции:

-изолированный отвод метана из выработанных пространств за пределы выемочных участков по трубопроводам или неподдерживаемым и дренажным выработкам с помощью газоотсасывающих вентиляторных установок или за счет общешахтной депрессии;

-отвод метана из выработанного пространства в вентиляционную выра-

ботку с помощью каналов, оставляемых в бутовой полосе;

- отвод метана из выработанного пространства в исходящую струю вы-

емочного участка с помощью установок УСМ.

39

Представленные в таблице 4.1 схемы вентиляции выемочных участков в условиях высокой производительности очистных забоев в основном не могут отвечать требованиям нынешнего времени – времени рыночных отношений,

когда необходимо добывать из забоя 10-15 тыс. т угля в сутки и более. В этом случае необходимо руководствоваться положениями, изложенными в типовых схемах подготовки и отработки газоносных пластов угля. В связи с этим реко-

мендуются следующие основные схемы проветривания выработок выемочных участков: прямоточная, возвратноточная, возвратноточная с делением лавы на две части.

В связи с ограниченными возможностями схем проветривания по пропус-

ку больших объемов воздуха по выработкам, сечение которых небеспредельно,

нормативные параметры рудничного воздуха по содержанию в нем метана не-

обходимо обеспечивать средствами искусственной дегазации основных источ-

ников метановыделения, достигая максимальных показателей извлечения мета-

на в соответствии с рекомендациями нормативного документа РД-15-09-2006.

Особенности методики расчета технических возможностей шахты по вен-

тиляции изложены в Приложении 2.

5 ДОПУСТИМАЯ СКОРОСТЬ ПРОВЕДЕНИЯ ВЫРАБОТОК ПО ГАЗОВОМУ ФАКТОРУ

5.1 Скорость проведения выработок с учетом основных факторов

Скорость проведения подготовительных выработок по газоносным уголь-

ным пластам зависит от ряда основных природных и горнотехнических факто-

ров. К числу первых относятся мощность, метаноносность и газоотдача пластов угля, марка угля, оцениваемая выходом летучих веществ, геологические усло-

вия залегания пластов, а ко вторым – параметры выработок (длина тупика про-

водимой выработки, ее сечение), метанообильность, количество подаваемого в забой воздуха, зависящее от типа применяемого вентилятора местного провет-

ривания и сечения вентиляционных труб, эффективность предварительной де-

газации пласта к началу проходки выработки.

40

Мощность пластов угля и их метаноносность принимаются по данным геологической и детальной разведки шахтного поля или по данным шахтных геологов на участках пласта, где планируется проведение подготовительных выработок.

Метановыделение в подготовительные выработки Iп.в обусловлено интен-

сивностью выделения метана из стенок обнажения Iпов и отбитого в забое угля Iо.у

Интенсивность метановыделения из обнаженных подготовительной вы-

работкой поверхностей пласта зависит от его газоотдачи, которая оценивается величиной удельного начального метановыделения Gо, м3/(м2∙сут), и коэффици-

ентом А, сут-1, его снижения во времени (динамикой снижения). В общем виде эта зависимость G, м3/(м2∙сут), описывается формулой (5.2) и представлена на рисунке 5.1

41