PL219797B1

PL219797B1 - Method for direct methane removal and inerting infarct zone in the longwall face

Info

Publication number: PL219797B1
Application number: PL397814A
Authority: PL
Inventors: Jan Drenda; Jan Kania; Piotr Buchwald; Jan Szlązak; Stanisław Szweda; Józef Markowicz
Original assignee: Politechnika Śląska
Priority date: 2012-01-16
Filing date: 2012-01-16
Publication date: 2015-07-31
Also published as: PL397814A1

Abstract

Sposób bezpośredniego odmetanowania i inertyzacji strefy zawału przodka ścianowego polega na tym, że odmetanowanie strefy zawału i inertyzacja strefy zawału odbywa się przez jednoczesne ich prowadzenie w trakcie eksploatacji ściany, które to odmetanowanie prowadzi się przez wprowadzenie zawałowych wysięgników odmetanowania (8) do zawału ściany, korzystnie rozmieszczonych na długości od połowy ściany do wyrobiska nadścianowego, ciągnionych przez sekcje obudowy zmechanizowanej i podłączonych przewodami elastycznymi, ścianowym przewodem odmetanowania (11) z rurociągiem odmetanowania (14), natomiast inertyzację wykonuje się przez wprowadzenie zawałowych wysięgników inertyzacji (1) do zawału, o budowie identycznej jak zawałowe wysięgniki odmetanowania, korzystnie rozmieszczonych na długości od wlotu do ściany do jej połowy, ciągnionych przez sekcje obudowy zmechanizowanej i połączonych elastycznymi przewodami, ścianowym przewodem inertyzacji (4) z rurociągiem tłoczenia gazów inertnych.The method of direct methane drainage and inertization of the caving zone of a longwall face consists in the fact that methane drainage of the caving zone and inertization of the caving zone is carried out simultaneously during longwall operation, which is carried out by introducing methane drainage booms (8) into the caving of the longwall, preferably arranged along the length from the middle of the longwall to the overhead workings, pulled through sections of the powered support and connected with flexible conduits, a longwall methane drainage conduit (11) with a methane drainage pipeline (14), while inertization is performed by introducing caving inertization booms (1) into the caving, of the structure identical to the caving methane drainage booms, preferably arranged along the length from the inlet to the wall to its half, pulled through sections of the powered support and connected with flexible conduits, a longwall inertization conduit (4) with the inert gas pumping pipeline.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób bezpośredniego odmetanowania i inertyzacji strefy zawału przodka ścianowego gazami inertnymi, na przykład azotem lub dwutlenkiem węgla, prowadzony w ścianach eksploatowanych systemem podłużnym lub poprzecznym od granic pola, z przewietrzaniem na „U”.The subject of the invention is a method of direct methane drainage and inertization of the infarct zone of a longwall face with inert gases, for example nitrogen or carbon dioxide, carried out in longitudinal or transverse systems from the field boundaries, with "U" ventilation.

Dotychczasowy sposób odmetanowania stosowany w ścianach zawałowych polega na odmetanowaniu pokładu z otworów odmetanowania wykonanych z chodników przyścianowych oraz z rurociągu odmetanowania pozostawionego w wyrobisku nadścianowym (chodniku lub pochylni) objętym strefą zawału. Sposób ten nie obejmuje pełnej strefy zawału w ścianie z której wypływa metan do przestrzeni roboczej ściany zgodnie z istniejącą w ścianie różnicą potencjałów aerodynamicznych pomiędzy przestrzenią roboczą ściany a zawałem.The method of methane drainage used so far in the caving walls consists in drainage of the seam from the methane drainage holes made of longwall galleries and from the methane drainage pipeline left in the over-wall excavation (pavement or ramp) in the cave zone. This method does not include the full collapse zone in the longwall from which methane flows into the wall working space in accordance with the aerodynamic potential difference between the longwall working space and the cave in the longwall.

Sposób według wynalazku polega na tym, że odmetanowanie strefy zawału i inertyzacja strefy zawału odbywa się przez jednoczesne ich prowadzenie w trakcie eksploatacji ściany, które to odmetanowanie prowadzi się przez wprowadzenie zawałowych wysięgników odmetanowanie do zawału ściany, korzystnie rozmieszczonych na długości od połowy ściany do wyrobiska nadścianowego, ciągnionych przez sekcje obudowy zmechanizowanej i podłączonych przewodami elastycznymi, ścianowym przewodem odmetanowania z rurociągiem odmetanowania, natomiast inertyzację wykonuje się przez wprowadzenie zawałowych wysięgników inertyzacji do zawału, o budowie identycznej jak zawałowe wysięgniki odmetanowania, korzystnie rozmieszczonych na długości od wlotu do ściany do jej połowy, ciągnionych przez sekcje obudowy zmechanizowanej, i połączonych, elastycznymi przewodami, ścianowym przewodem inertyzacji, z rurociągiem tłoczenia gazów inertnych.The method according to the invention consists in that the demethanation of the collapsed zone and the inertization of the collapsed zone are carried out by simultaneously conducting them during the longwall operation, which demethanation is carried out by introducing caving booms - methane drainage into the collapsed wall, preferably arranged along the length from the half of the wall to the over-wall excavation. , drawn by sections of powered support and connected by flexible pipes, a longwall methane drainage pipe with a methane drainage pipeline, while inertization is performed by introducing cave inertization booms into the collapse, with the structure identical to cave demethanation booms, preferably located along the length from the wall inlet to its half, drawn by sections of powered support, and connected by flexible pipes, wall inerting conduit, with a pipeline for pumping inert gases.

Bezpośrednie odmetanowanie strefy zawału przodka ścianowego wykonuje się wzdłuż linii zawału w czasie eksploatacji ściany, gdzie do strefy zawału, za linię sekcji zmechanizowanej obudowy ścianowej, wprowadza się wysięgniki zawałowe, które mocuje się do sekcji zmechanizowanej obudowy ścianowej. Zawałowe wysięgniki odmetanowania są ciągnione przez sekcje obudowy zmechanizowanej podczas ich przesuwania związanego z postępem ściany. Zawałowe wysięgniki odmetanowania podłączone przewodami do rurociągu odmetanowania znajdującego się w wyrobisku nadścianowym będą wyciągały na skutek wytworzonego w nich podciśnienia metan z zawału powodując zmianę stanu potencjałów aerodynamicznych w ścianie i zrobach. Nastąpi w ten sposób zmniejszenie ilości metanu wydzielającego się do ściany z zawału i tym samym zmniejszenie zagrożenia metanowego w ścianie. Odmetanowanie zawału obejmie połowę ściany od strony wylotu powietrza ze ściany.Direct demethanation of the collapse zone of the longwall face is performed along the collapse line during longwall exploitation, where the collapse zone, behind the line of the mechanized longwall support section, is followed by caving booms which are attached to the mechanized longwall support section. Caving methane drainage booms are pulled by sections of powered support during their movement related to the longwall advance. Caving booms for methane drainage connected with pipes to the methane drainage pipeline located in the overwrap will pull methane from the fall due to the negative pressure generated in them, causing a change in the state of aerodynamic potentials in the longwall and goafs. This will reduce the amount of methane emitted to the longwall from the wall and thus reduce the methane hazard in the longwall. The drainage of the cave will cover half of the wall from the wall air outlet side.

Sposób według wynalazku pozwala na ujęcie metanu znajdującego się w zrobach, efektywne odmetanowanie zrobów w trakcie eksploatacji ścian zawałowych w pokładach metanowych, obniżenie poziomu zagrożenia metanowego podczas eksploatacji ścian, zwiększenie wydobycia zmianowego w ścianach w pokładach silnie metanowych, a jednocześnie przez podawanie gazów inertnych do zawału zmniejszenia zagrożenia pożarowego w zawałach ścian oraz zagrożenia wybuchem metanu w pustkach zawałowych.The method according to the invention allows for the capture of methane in the goaf, effective demethanation of the goaf during the exploitation of caving walls in methane seams, lowering the level of methane hazard during longwall exploitation, increasing shift production in the walls in highly methane seams, and at the same time by feeding inert gases to the cave reduction of fire risk in wall collapses and methane explosion risk in cave gaps.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat jednoczesnego odmetanowania i inertyzacji zawału ściany prowadzonej systemem podłużnym lub poprzecznym od granic pola i przewietrzanej sposobem na U.The subject of the invention is presented in the embodiment in the drawing, which shows a diagram of the simultaneous demethanation and inertization of the fall of the wall of the longitudinal or transverse system from the field boundaries and ventilated by the U method.

Sekcje obudowy ścianowej wyposażono w zawałowe wysięgniki odmetanowania 8 z wymiennymi segmentami i przewodami odmetanowania 9. Przewody odmetanowania łączą się z króćcami odmetanowania 12, które znajdują się na zbiorczym ścianowym przewodzie odmetanowania 11. Na króćcach odmetanowania 12 znajdują się zawory odcinające 10 i wentyle. Na końcu zbiorczego, ścianowego przewodu odmetanowania 11 połączonego z rurociągiem odmetanowania 14 znajduje się zawór automatyczny z metanomierzem rejestrująco-blokującym 13, który spowoduje zamknięcie zaworu automatycznego, gdy stężenie metanu w przewodzie obniży się do przyjętej granicznej wartości bezpieczeństwa.The sections of the longwall lining are equipped with caving booms for methane drainage 8 with replaceable segments and methane drainage pipes 9. The methane drainage pipes connect to the methane drainage pipes 12, which are located on the collective methane drainage wall pipe 11. On the methane drainage pipes 12 there are shut-off valves 10 and valves. At the end of the bulk wall methane drainage pipe 11 connected to the methane drainage pipeline 14 there is an automatic valve with a recording-blocking methane meter 13, which will close the automatic valve when the concentration of methane in the pipe decreases to the assumed safety limit value.

Sposób bezpośredniego odmetanowania strefy zawału przodka ścianowego polega na tym, że z sekcji zmechanizowanej obudowy ścianowej do strefy zawału przodka ścianowego wprowadza się wytrzymałe na ciśnienie skał zawałowych zawałowe wysięgniki odmetanowania 8 z wymiennymi segmentami. Zawałowe wysięgniki odmetanowania połączone są giętkimi przewodami odmetanowania 9 ze zbiorczym ścianowym przewodem odmetanowania 11 rozciągniętym w przedziale roboczym ściany od strony zawału. Zawałowe wysięgniki odmetanowania 8 z wymiennymi segmentami mogą być przedłużane lub skracane i przyjmować długości od kilku do kilkudziesięciu metrów.The method of direct demethanation of the longwall caving zone is based on the fact that from the section of the mechanized longwall lining to the cave zone of the longwall face, caving boom 8 with replaceable segments, resistant to the pressure of caving rocks, is introduced. The boom methane drainage booms are connected by flexible methane drainage pipes 9 with a collective methane drainage longwall pipe 11 stretched in the working compartment of the wall on the side of the bank. Cave methane drainage booms 8 with replaceable segments can be lengthened or shortened and take lengths from several to several dozen meters.

Przewody odmetanowania 9 podłączone są do króćców odmetanowania 12 zbiorczego ścianowego przewodu odmetanowania 11.The methane drainage pipes 9 are connected to the methane drainage nozzles 12 of the bulk wall methane drainage pipe 11.

PL 219 797 B1PL 219 797 B1

Na króćcach odmetanowania 12 zainstalowane są zawory odcinające 10 służące do zamknięcia zawałowych przewodów odmetanowania 9. Przed każdym zaworem odcinającym 10, w króćcach odmetanowania 12, znajduje się wentyl lub zaślepiony króciec, pozwalający na pomiar stężenia metanu metanomierzem przenośnym w każdym przewodzie odmetanowania 9.On the methane drainage nozzles 12, cut-off valves 10 are installed to close the capped methane drainage pipes 9. In front of each shut-off valve 10, in the methane drainage pipes 12, there is a valve or a blanked stub pipe, which allows the measurement of methane concentration with a portable methane meter in each methane drainage line 9.

Przewody odmetanowania 9 są łączone z króćcami odmetanowania 10 zbiorczego ścianowego przewodu odmetanowania 11, za pomocą złączy z zabezpieczeniem przed samoczynnym odłączeniem.The methane drainage pipes 9 are connected with the methane drainage nozzles 10 of the bulk methane drainage pipe 11 by means of couplings with protection against automatic disconnection.

Na końcu zbiorczego ścianowego przewodu odmetanowania 11 zainstalowany jest zawór automatyczny z metanomierzem rejestrująco-blokującym 13, który w przypadku zmniejszenia się stężenia metanu w zasysanej z zawału mieszaninie metanowo-powietrznej, spowoduje zamknięcie zaworu automatycznego i blokadę przepływu tej mieszaniny.An automatic valve with a recording-blocking methane meter 13 is installed at the end of the bulk methane drainage manifold 11, which in the event of a decrease in methane concentration in the methane-air mixture sucked in from the bank will close the automatic valve and block the flow of this mixture.

Jednocześnie w połowie ściany od strony wlotu powietrza do ściany nastąpi inertyzacja strefy zawału. Polega ona na wprowadzaniu do zawału, wzdłuż frontu ścianowego gazów inertnych, azotu lub dwutlenku węgla, w celu zmniejszenia zagrożenia pożarowego, zmniejszenia stężenia metanu w bezpośredniej strefie zawałowej oraz wyjścia z trójkąta wybuchowości metanu lub przynajmniej zawężenia granic wybuchowości metanu w zawale, co wiąże się z poprawą bezpieczeństwa wobec zagrożenia wybuchowego metanu w zawale. Tłoczenie gazów inertnych do strefy zawału prowadzone jest z rurociągu znajdującego się w wyrobisku podścianowym przewodami do zawałowych wysięgników inertyzacji ciągniętych przez sekcje obudowy zmechanizowanej.At the same time, in the middle of the wall from the side of the air inlet to the wall, the collapse zone will be inerted. It consists in introducing into the infarction, along the longwall front, of inert gases, nitrogen or carbon dioxide, in order to reduce the fire hazard, reduce the concentration of methane in the immediate infarction zone and exit the methane explosion triangle or at least narrow the explosion limits of methane in the infarction, which is related to improving safety against the risk of methane explosion in a heart attack. The pumping of inert gases into the cave zone is carried out from the pipeline located in the under-wall excavation by means of pipes to cave inertization booms pulled by sections of powered support.

Zawałowe wysięgniki inertyzacji i zawałowe wysięgniki odmetanowania są tej samej konstrukcji.Cave inerting booms and cave inerting methane drain booms are of the same design.

Sekcje obudowy ścianowej wyposażono w zawałowe wysięgniki inertyzacji 1 z wymiennymi segmentami i z przewodami inertyzacji 2. Przewody inertyzacji poprzez króćce inertyzacji 5 łączą się ze zbiorczym ścianowym przewodem inertyzacji 4. Na króćcach inertyzacji 5 znajdują się zawory odcinające 3. Zbiorczy ścianowy przewód inertyzacji 4 połączony jest z rurociągiem inertyzacji 7 i posiada na wlocie zawór automatyczny 6 odcinający podawanie azotu do zawału w przypadku zmniejszenia się stężenia tlenu w ścianie i w chodniku przyścianowym z zużytym prądem powietrza.The sections of the longwall support are equipped with caving inerting booms 1 with replaceable segments and with inerting pipes 2. The inerting pipes are connected to the inerting bulkhead pipe through the inerting stub pipes 5 through the inertization pipes 4. The inertization pipes 5 are equipped with cut-off valves 3. The collective inertization longwall pipe 4 is connected to in the inerting pipeline 7 and has an automatic valve 6 at the inlet, which cuts off the nitrogen supply to the infarction in the event of a decrease in oxygen concentration in the wall and in the longwall with used air current.

Sposób inertyzacji zrobów ścian zawałowych w kopalniach węgla kamiennego wzdłuż linii zawału ściany polega na tym, że z sekcji zmechanizowanej obudowy ścianowej do strefy zawału przodka ścianowego wprowadza się wytrzymałe na ciśnienie skał zawałowych zawałowe wysięgniki inertyzacji 1 z wymiennymi segmentami i z przewodami inertyzacji 2 połączone ze zbiorczym ścianowym przewodem inertyzacji 4 rozciągniętym w przedziale roboczym ściany od strony zawału. Zawałowe wysięgniki inertyzacji 1 z wymiennymi segmentami mogą być przedłużane lub skracane i przyjmować długości od kilku do kilkudziesięciu metrów.The method of inerting goafs of caving walls in hard coal mines along the cave line of the longwall consists in the fact that from the section of the mechanized longwall lining to the caving zone of the longwall face, caving inerting booms 1 with replaceable segments and with inertization pipes 2 connected to the longwall casing are introduced with the inerting wire 4 stretched in the working compartment of the wall from the side of the bank. Cave inerting booms 1 with replaceable segments can be lengthened or shortened and take lengths from several to several dozen meters.

Przewody inertyzacji 2 podłączone są do króćców inertyzacji 5 zbiorczego ścianowego przewodu inertyzacji 4.The inerting lines 2 are connected to the inerting nozzles 5 of the collective longwall inerting line 4.

Na króćcach inertyzacji 5 zainstalowane są zawory 3 służące do zamknięcia lub otwarcia przewodów inertyzacji 2.Valves 3 are installed on the inerting nozzles 5 to close or open the inerting pipes 2.

Przewody inertyzacji 2 są łączone z króćcami inertyzacji 5 zbiorczego ścianowego przewodu inertyzacji 4, za pomocą złączy z zabezpieczeniem przed samoczynnym odłączeniem.The inerting pipes 2 are connected to the inerting nozzles 5 of the collective inerting wall pipe 4 by means of connectors with self-disconnection protection.

Na wlocie do zbiorczego ścianowego przewodu inertyzacji 4 zainstalowany jest zawór automatyczny, odcinający 6, który w przypadku zmniejszenia się stężenia tlenu w powietrzu w ścianie, spowoduje zamknięcie zaworu automatycznego i blokadę przepływu gazów inertnych.An automatic shut-off valve 6 is installed at the inlet to the inertization wall manifold 4, which, in the event of a decrease in oxygen concentration in the wall air, will close the automatic valve and block the flow of inert gases.

Claims

The method of direct demethanation and inertization of the collapse zone of the longwall face, characterized in that the demethanation of the collapse zone and the inertization of the collapse zone are carried out by simultaneous conducting them during longwall exploitation, which demethanation is carried out by inserting cave boom demethanation into the collapse of the longwall, preferably arranged along its length from the half of the longwall to the overwrap, drawn by sections of powered support and connected by flexible pipes with a longwall methane drainage pipeline, while the inertization is performed by introducing cave inertization booms into the gully, with the structure identical to cave methane drainage booms, preferably arranged along the length from the inlet to the wall to its half, drawn by sections of powered support, and connected by flexible pipes, by a longwall inerting conduit, with a pipeline for pumping inert gases.