RU2103516C1

RU2103516C1 - Method for degassing of coal-bearing mass

Info

Publication number: RU2103516C1
Application number: RU96114755A
Authority: RU
Inventors: Юрий Михайлович Бирюков; Евгений Владимирович Гончаров; Александр Евдокимович Кириллов; Василий Иннокентьевич Тонких
Original assignee: Научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (ВНИМИ)
Priority date: 1996-07-19
Filing date: 1996-07-19
Publication date: 1998-01-27

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: this can be used for relieving from rock pressure, protection and degassing of outburst-risky and gas-bearing seams. Degassing method implies driving of drainage working in roof and foot of gas-bearing seam prior to start of driving development workings in seam being protected, and installation of temporary support in working. Drainage working is driven at distance from seam being protected not exceeding 8.5-fold width of drainage working. Placed on its foot is perforated gas pipeline, then working is caved. Driving of development workings in protected seam is initiated after reduction of gas-bearing capacity of section being degassed to safety level. EFFECT: high efficiency. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для разгрузки от горного давления, защиты и дегазации выбросоопасных и газоносных пластов. The invention relates to the mining industry and can be used for unloading from rock pressure, protection and degassing of hazardous and gas-bearing strata.

Известен способ дегазации угленосной толщи скважинами, пробуренными с поверхности, включающий бурение скважин с земной поверхности, цементацию устья, обсадку стальными трубами, перфорированными на интервале, включающем газоносный взрывоопасный пласт, предназначенный к последующей обработке, и дегазацию вмещающей толщи, содержащей газоносные пласты-спутники [1]. A known method of degassing a coal-bearing stratum by wells drilled from the surface, including drilling wells from the earth's surface, cementing the mouth, casing with steel pipes perforated in the interval, including a gas-bearing explosive formation intended for subsequent processing, and degassing of the containing layer containing gas-bearing companions [ one].

Однако этот способ характеризуется большой трудоемкостью работ и низким уровнем эффективности дегазации в связи с тем, что газопроницаемость массива, не разгруженного от горного давления, невелика. However, this method is characterized by a high complexity of work and a low level of degassing efficiency due to the fact that the gas permeability of the array, not unloaded from rock pressure, is low.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ дегазации угленосной толщи [2] . Способ реализуется следующим образом: на удалении, не превышающем 7в, где в - ширина дренажной выработки, от дегазируемого участка пласта в породах почвы или его кровли проходят дренажную выработку, которую закрепляют вначале временной крепью, под охраной которой устанавливают постоянную крепь, поддерживающую устойчивое сечение выработки после извлечения временной крепи на уровне не менее 1/3 площади первоначального сечения выработки. Closest to the proposed technical essence is a method of degassing coal-bearing strata [2]. The method is implemented as follows: at a distance not exceeding 7c, where c is the width of the drainage excavation from the degassed section of the formation in the soil or its roof, there is a drainage excavation, which is secured first with a temporary support, under the protection of which a permanent support is established that maintains a stable section of the excavation after removing the temporary lining at a level of not less than 1/3 of the area of the initial section of the mine.

Применение данного способа ограничивается недостаточно большим радиусом действия при больших трудозатратах на крепление временной крепью и перекрепление на крепь, обеспечивающую меньшее сечение. Вместе с тем, при длительном сроке эксплуатации защищаемой выработки весьма вероятно разрушение дренажной выработки, в связи с невозможностью ремонта ее крепи из-за загазованности. В этом случае, как будет показано ниже, зона трещин и деформаций распространяется дальше, чем 7в, и достигнет защищаемой эксплуатируемой выработки, создавая аварийную или катастрофическую ситуацию и увеличивая эксплуатационные и ремонтные затраты. The application of this method is limited by the insufficiently large radius of effect at large labor costs for fastening with temporary support and re-fastening to the support, providing a smaller cross-section. At the same time, with a long service life of the protected mine, the destruction of the drainage mine is very likely due to the impossibility of repairing its roof support due to gas contamination. In this case, as will be shown below, the zone of cracks and deformations extends further than 7c and reaches the protected operating output, creating an emergency or catastrophic situation and increasing operating and repair costs.

Кроме того, опасны высокие концентрации газа, достигаемые вследствие утечек и миграции газа в дренажные выработки, создающие опасность взрыва. При близкой проходке дренажной выработки к пласту снижаются темпы реализации способа из-за притока газа через образующиеся при проходке трещины. Способ наиболее близок к предлагаемому изобретению и принят за прототип. In addition, high gas concentrations are dangerous due to gas leaks and gas migration to drainage openings, creating an explosion hazard. With a close penetration of the drainage mine to the reservoir, the rate of implementation of the method is reduced due to the influx of gas through the cracks formed during the penetration. The method is closest to the proposed invention and adopted as a prototype.

Предлагаемое изобретение решает задачу увеличения радиуса защитного действия способа и сокращение трудозатрат на поддержание и эксплуатацию защищаемой выработки при повышении безопасности. The present invention solves the problem of increasing the radius of the protective action of the method and reducing labor costs for maintaining and operating the protected mine with increased safety.

Для этого дренажную выработку проходят на удалении от защищаемого пласта, не превышающем 8,5-кратной ширины дренажной выработки. На почву дренажной выработки укладывают перфорированный газопровод, затем обрушают выработку, а проходку подготовительных выработок на защищаемом пласте начинают после снижения газоносности дегазируемого участка защищаемого пласта до безопасного уровня. To do this, the drainage excavation takes place at a distance from the protected formation, not exceeding 8.5 times the width of the drainage excavation. A perforated gas pipeline is laid on the soil of the drainage mine, then the mine is collapsed, and the excavation of the preparatory mine workings on the protected formation begins after the gas content of the degassed section of the protected formation is reduced to a safe level.

Кроме того, в качестве временной крепи используют анкерную крепь, а для обрушения дренажной выработки в кровлю бурят шпуры, заряжают их зарядами взрывчатых веществ (ВВ) и взрывают их. In addition, anchor supports are used as temporary lining, and for the collapse of the drainage development, bore holes are drilled into the roof, charged with explosive charges (BB) and blown up.

Для повышения эффективности способа шпуры ориентируют таким образом, чтобы выполнялось условие d sinα ≥ l, где d - длина заряженного шпура, α - угол ориентации шпура относительно кровли, l - длина анкеров. To increase the efficiency of the method, the holes are oriented in such a way that the condition d sinα ≥ l is satisfied, where d is the length of the charged hole, α is the angle of orientation of the hole relative to the roof, l is the length of the anchors.

На фиг. 1 показано расположение дренажной и пластовой выработок; на фиг. 2 - устройство дренажной выработки и трубопровода в нем. In FIG. 1 shows the location of the drainage and reservoir workings; in FIG. 2 - device drainage generation and pipeline in it.

Способ реализуется следующим образом. The method is implemented as follows.

На особо выбросоопасном пласте 1 планируют проведение промштрека 2. Для обеспечения безопасной проходки создают локально защищенную зону 3 на пласте 1. Для этого, на удалении L≤8,5 в проходят дренажную выработку 4 в породах почвы. Возможно также проведение выработки 4 в кровле пласта, но эффект разгрузки будет слабее. При проходке выработки 4 ее закрепляют либо деревянной временной рамной крепью, либо анкерной крепью 5. После проходки выработки 4 крепь демонтируют. Для повышения эффективности извлечения метана, на почве выработки оставляют перфорированный трубопровод 6 и закрепляют его от разрушения, например, бетонными кольцами или коробками 7. При анкерном креплении для обрушения кровли бурят шпуры 8, расположенные как показано на фиг. 2, длиной d, определяемой из условия l ≤ d sinα, где l - длина анкера. Заряжают шпуры 8 зарядами ВВ и взрывают. Проходку выработки 2 начинают через 1 мес после завершения активной фазы сдвижения и уплотнения пород, когда газоносность дегазируемого пласта снизится до безопасного уровня. При расположении дренажной выработки в кровле пласта горные работы возможно начинать непосредственно после обрушения кровли. A track 2 is planned for a particularly outburst formation 1. To ensure safe penetration, a locally protected zone 3 is created on formation 1. For this, at a distance of L≤8.5, drainage excavation 4 in the soil rocks passes. It is also possible to carry out production 4 in the formation roof, but the discharge effect will be weaker. When driving the excavation 4, it is fixed with either a wooden temporary frame support or anchor support 5. After the excavation of the excavation 4, the support is dismantled. To increase the efficiency of methane extraction, a perforated pipe 6 is left on the soil of the mine and secured against destruction, for example, with concrete rings or boxes 7. When anchoring to collapse the roof, drill holes 8 are arranged as shown in FIG. 2, of length d, determined from the condition l ≤ d sinα, where l is the length of the anchor. The bore holes are charged with 8 explosive charges and detonated. Excavation of mine 2 begins 1 month after the completion of the active phase of displacement and compaction of the rocks, when the gas content of the degassed formation decreases to a safe level. With the location of the drainage in the roof of the formation, mining can begin immediately after the collapse of the roof.

Геомеханическое содержание параметров, используемых в изобретении, состоит в следующем. The geomechanical content of the parameters used in the invention is as follows.

Поскольку выработку не деформируют, как предусмотрено в прототипе, а обрушают, существенно увеличивается дальность распространения трещин, а значит, разгрузки пород. Как известно, формула определения радиуса распространения трещиноватости, в том числе и микротрещин, имеет вид:

где U - величина деформаций;
b - ширина дренажной выработки. ("Методические указания по определению параметров создания локальной защиты при проведении подготовительных выработок на газоносных пластах", 1989, с. 18, авторы Петухов И.М., Кузнецов В. П., Гончаров Е.В. и др., изданные и внедряемые в Карагандинском угольном бассейне). При обрушении дренажной выработки U=b; 6, и тогда L=8,5 b.Since the production is not deformed, as provided in the prototype, but is collapsed, the range of propagation of cracks, and hence the unloading of rocks, is significantly increased. As you know, the formula for determining the radius of propagation of fractures, including microcracks, has the form:

where U is the magnitude of the deformations;
b is the width of the drainage output. ("Guidelines for determining the parameters of creating local protection during preparatory workings on gas-bearing strata", 1989, p. 18, authors Petukhov I.M., Kuznetsov V.P., Goncharov E.V. et al., Published and Implemented in the Karaganda coal basin). With the collapse of the drainage output U = b; 6, and then L = 8.5 b.

Объем выделяемого газа подсчитывается по концентрации газа в трубопроводе и объему прокачиваемой газовоздушной смеси. При известной заранее газоносности пласта на дегазируемом участке и объему угля над дренажной выработкой определяют объем метана к удалению. Обычно эффективность дегазации считается высокой при 30-60% (см. упоминаемого Ю.В. Васючкова, с. 40). Что касается расположения и длины шпуров 8, заряжаемых и взрываемых при обрушении выработки, то их длина d выбрана таким образом, чтобы, взрываясь, они могли обрушать породную пачку, скрепленную анкерами. Поэтому используют условие l ≤ d sinα, где d - длина взрывного шпура; l - длина анкеров; α - угол ориентации шпуров относительно кровли. В результате достигается развитие газопроводящих трещин до защищаемого участка на газоносном пласте, его разгрузка от горного давления. The amount of gas emitted is calculated by the concentration of gas in the pipeline and the volume of pumped gas-air mixture. If the gas content of the formation is known in advance on the degassed area and the volume of coal above the drainage mine, the volume of methane to be removed is determined. Typically, the degassing efficiency is considered high at 30-60% (see the mentioned Yu.V. Vasyuchkova, p. 40). As for the location and length of the holes 8, charged and blown up during the collapse of the mine, their length d is chosen so that, when exploding, they could bring down the rock pack fastened by anchors. Therefore, use the condition l ≤ d sinα, where d is the length of the blasting hole; l is the length of the anchors; α is the angle of orientation of the holes relative to the roof. The result is the development of gas-conducting cracks to the protected area on the gas-bearing formation, its unloading from rock pressure.

Таким образом, реализованный способ по сравнению с прототипом позволяет увеличить радиус защитного действия и сократить трудозатраты на его реализацию при безопасных условиях выполнения. Thus, the implemented method in comparison with the prototype allows to increase the radius of the protective action and reduce labor costs for its implementation under safe conditions.

Claims

1. The method of degassing the coal-bearing stratum, including the sinking of a drainage mine in the roof or soil of a gas-bearing outburst formation prior to the start of preparatory mine workings on the protected formation and the installation of temporary support in the mine, characterized in that the drainage mine is located at a distance from the protected formation, not exceeding 8, 5 times the width of the drainage excavation, a perforated gas pipeline is laid on the soil of the drainage excavation, then the excavation is collapsed, and the excavation of the preparatory excavations on the protected formation on inayut degassed after reducing gas bearing formation portion securable to a safe level.

2. The method according to claim 1, characterized in that the anchor support is used as a temporary support, and for the collapse of the drainage mine from it, drill holes are drilled at the places where the production boards go into the roof, charge them with explosive charges and explode them.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the holes are oriented in such a way as to satisfy the condition
d sinα ≥ l,
where d is the length of the hole;
α is the angle of orientation of the hole relative to the roof;
l length of anchors.