RU2282030C1 - Superimposed highly gas-bearing coal bed series development method - Google Patents
Superimposed highly gas-bearing coal bed series development method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2282030C1 RU2282030C1 RU2005108901/03A RU2005108901A RU2282030C1 RU 2282030 C1 RU2282030 C1 RU 2282030C1 RU 2005108901/03 A RU2005108901/03 A RU 2005108901/03A RU 2005108901 A RU2005108901 A RU 2005108901A RU 2282030 C1 RU2282030 C1 RU 2282030C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- methane
- gas
- ventilation
- worked
- face
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горному делу, в частности к системам разработки сближенных высокогазоносных угольных пластов, и может быть использовано для снижения газообильности выемочных участков, повышения нагрузки на очистной забой и безопасности очистных работ по газовому фактору.The invention relates to mining, in particular to systems for the development of close-packed high-gas coal seams, and can be used to reduce the gas abundance of mining sites, increase the load on the face and the safety of treatment work on the gas factor.
Известен способ разработки пологих и наклонных угольных пластов, включающий подготовку выемочных столбов путем проведения и крепления конвейерных и вентиляционных выработок с оставлением угольного целика между конвейерной выработкой отрабатываемого столба и вентиляционной выработкой подлежащего отработке столба, проведение вентиляционных сбоек между конвейерной выработкой отрабатываемого столба и вентиляционной выработкой подлежащего отработке столба и выемку угля в столбах длинными очистными забоями. При проведении конвейерной выработки ширину ее пролета принимают не менее ее высоты, а крепление конвейерной и вентиляционной выработок каждого столба осуществляют путем установки анкерной крепи в кровлю и бока каждой из этих выработок со стороны угольного целика, причем анкера упомянутой крепи в бока этих выработок устанавливают в шахматном порядке относительно друг друга. Одновременно с выемкой угля в столбах в конвейерной выработке отрабатываемого столба на участке, граничащем с выработанным пространством, на всем ее протяжении устанавливают охранную крепь, например деревянные стойки, сопротивление которой принимают менее, чем сопротивление, которое требуется при поддержании выработок, сохраняемых для повторного использования при бесцеликовой отработке угольных пластов, причем по мере выемки угля в отрабатываемом столбе конвейерную выработку сохраняют до таких размеров в поперечном ее сечении, чтобы обеспечить возможность образования вентиляционного канала для отвода метановоздушной смеси из выработанного пространства отрабатываемого столба путем упорядоченного опускания кровли упомянутой выработки к почве со стороны выработанного пространства посредством деформации охранной крепи с одновременным опиранием пород опускаемой кровли на угольный целик, обусловленным воздействием сил горного давления в зоне активных смещений пород позади очистного забоя [1].A known method for the development of shallow and inclined coal seams, including the preparation of excavation columns by conducting and securing conveyor and ventilation openings with the abandonment of the coal pillar between the conveyor mining of the worked column and the ventilation working of the column to be worked out, conducting ventilation failures between the conveyor working of the worked column and the ventilation working to be worked out the column and the extraction of coal in the pillars long treatment faces. When carrying out conveyor workings, the width of its span is taken not less than its height, and the conveyor and ventilation workings of each pillar are fastened by installing anchor supports in the roof and sides of each of these workings from the side of the coal pillar, and the anchor of the said support in the sides of these workings is installed in a checkerboard order relative to each other. Simultaneously with the extraction of coal in the pillars in the conveyor mine working out of the worked column in the area bordering the mined-out space, protective lining is installed along its entire length, for example, wooden posts, the resistance of which is less than the resistance that is required when maintaining the workings that are stored for reuse during aimless mining of coal seams, and as the coal is mined in the worked column, the conveyor production is kept to such dimensions in its cross section that s to provide the possibility of the formation of a ventilation channel for the removal of methane-air mixture from the worked-out space of the worked column by orderly lowering the roof of the said working to the soil from the side of the worked-out space by deformation of the roof support with the support of the rocks of the roof being lowered on the coal pillar, due to the influence of rock pressure forces in the zone of active displacements rocks behind the face [1].
Недостаток данного способа разработки угольных пластов состоит в том, что он не обеспечивает возможность роста нагрузки на очистной забой в условиях высокогазоносных пластов, так как удаление метана из выработанного пространства осуществляется только средствами вентиляции путем отвода его по вентиляционной выработке подлежащего отработке столба и вентиляционному каналу. Более того, использование при реализации этого способа только средств вентиляции, без применения средств дегазации, существенно ограничивает и даже исключает применение данного способа при разработке угольных пластов, характеризующихся высокой природной метаноносностью.The disadvantage of this method of developing coal seams is that it does not provide the possibility of increasing the load on the face in high-gas seams, since methane is removed from the worked out space only by means of ventilation by discharging it through the ventilation outlet of the column to be worked out and the ventilation duct. Moreover, the use of only ventilation means during the implementation of this method, without the use of degassing means, significantly limits and even eliminates the use of this method in the development of coal seams characterized by high natural methane content.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по совокупности существенных признаков является способ разработки свиты сближенных высокогазоносных угольных пластов, включающий подготовку выемочных столбов путем проведения и крепления конвейерных и вентиляционных выработок с оставлением угольного целика между конвейерной выработкой отрабатываемого столба и вентиляционной выработкой подлежащего отработке столба, проведение вентиляционных сбоек между конвейерной выработкой отрабатываемого столба и вентиляционной выработкой подлежащего отработке столба, отработку выемочных столбов с одновременной установкой охранной крепи, например органного ряда из деревянных стоек в конвейерной выработке за очистным забоем на границе с выработанным пространством и возведением в вентиляционных сбойках со стороны выработанного пространства перемычек и удаление метана из выработанного пространства средствами вентиляции с помощью потока метановоздушной смеси, создаваемого утечками воздуха, выносимыми из очистного забоя через выработанное пространство за счет общешахтной депрессии в поддерживаемую часть конвейерной выработки и подсвежаемыми по ней, и разделяемого у ближайшей за очистным забоем вентиляционной сбойки на две части, одна из которых следует по этой сбойке и далее по вентиляционной выработке как исходящая выемочного участка с подсвежением по ней, а другая часть этого же потока - по выработанному пространству вблизи специально не поддерживаемой за очистным забоем части конвейерной выработки и по самой выработке, как изолированно отводимая за пределы выемочного участка, причем одновременно с удалением метана средствами вентиляции осуществляют его удаление также средствами дегазации путем квотирования части потока метановоздушной смеси, протекающей по выработанному пространству вблизи не поддерживаемой части конвейерной выработки, по дегазационным скважинам, пробуренным в подрабатываемую углепородную толщу из вентиляционной выработки в сторону выработанного пространства [2].Closest to the proposed technical solution for the totality of the essential features is a method of developing suites of converging high-gas-bearing coal seams, including the preparation of excavation columns by conducting and securing conveyor and ventilation openings with leaving a coal pillar between the conveyor working out of the worked column and the ventilation working of the column to be worked out, conducting ventilation failures between conveyor production of the worked column and ventilation the pillar to be worked out, the excavation of the excavation pillars with the simultaneous installation of a guard support, for example, an organ row of wooden racks in a conveyor mine behind a mining face at the border with the mined-out space and erection of jumpers in the ventilation faults from the mined-out space and ventilation of methane from the mined-out space with ventilation using the flow of methane-air mixture created by air leaks carried out from the face through the worked out space due to the total shaft depression into the supported part of the conveyor mine and refreshed along it, and divided at the closest ventilation slope into two parts, one of which follows this fault and then along the ventilation work as an outgoing excavation section with lightening along it, and the other part of this the same flow - along the worked out space near the part of the conveyor workings specially not supported behind the working face and along the work itself, as if isolated from the excavation site, and at the same time Along with the removal of methane by means of ventilation, it is also removed by means of degassing by quoting a part of the flow of methane-air mixture flowing through the worked-out space near the unsupported part of the conveyor workings, through degassing wells drilled into the produced carbonaceous stratum from the working outs toward the worked-out space [2].
Данный способ предназначен для отработки высокогазоносных угольных пластов, поскольку обеспечивает возможность удаления метана из выработанного пространства как средствами вентиляции, так и средствами дегазации. Способ особенно актуален при разработке свиты высокогазоносных сближенных угольных пластов, один из которых отрабатывают первым, что приводит к разгрузке всей углепородной толщи, а также выносу из выработанного пространства за очистным забоем отрабатываемого пласта метановых потоков опасных концентраций. Поскольку указанный способ по большинству существенных признаков совпадает с заявляемым изобретением, то этот способ [2] был принят нами в качестве прототипа.This method is intended for mining high-gas-bearing coal seams, since it provides the ability to remove methane from the worked out space by both ventilation and degassing means. The method is especially relevant when developing a suite of highly gas-bearing close coal seams, one of which is worked out first, which leads to the unloading of the entire carbon-bearing stratum, as well as removal of hazardous concentrations of methane streams from the worked out face of the worked out formation. Since this method for most essential features coincides with the claimed invention, this method [2] was adopted by us as a prototype.
Анализ показал, что в указанном способе разработки устранены недостатки, отмеченные в предыдущем способе разработки [1]. Поэтому его можно считать более эффективным за счет обеспечения возможности удаления метана из выработанного пространства средствами дегазации. Вместе с тем применение данного способа в условиях отработки свиты сближенных высокогазоносных угольных пластов при наличии слабой неустойчивой почвы или участков геологических нарушений может существенно осложнить отвод метана из выработанного пространства по не поддерждиваемой части конвейерной выработки из-за возможного возникновения частичного или даже полного перекрытия ее поперечного сечения вследствие пучения почвы и (или) обрушения кровли. Аварийные обстоятельства могут привести в этом случае к нарушению отвода метана по не поддерживаемой части конвейерной выработки и соответственно к увеличению доли метана в исходящей выемочного участка. При этом возникновение аварийных участков по длине не поддерживаемой части конвейерной выработки практически не сказывается на качестве газодинамических параметров дегазационной системы выемочного участка, т.е. не влияет на рост концентрации и дебита отводимой через дегазационные скважины из выработанного пространства метановоздушной смеси, что свидетельствует о недостаточной эффективности их работы в этом случае.The analysis showed that in the specified development method, the disadvantages noted in the previous development method were eliminated [1]. Therefore, it can be considered more effective by providing the ability to remove methane from the worked out space by means of degassing. At the same time, the application of this method in the conditions of mining a suite of closely-connected high-gas-bearing coal seams in the presence of weak unstable soil or areas of geological disturbances can significantly complicate the removal of methane from the worked out space along the unsupported part of the conveyor output due to the possible occurrence of a partial or even complete overlapping of its cross section due to heaving of the soil and (or) collapse of the roof. Emergency circumstances can lead in this case to a violation of methane removal from the unsupported part of the conveyor production and, accordingly, to an increase in the proportion of methane in the outgoing extraction section. In this case, the occurrence of emergency sections along the length of the unsupported part of the conveyor excavation practically does not affect the quality of the gas-dynamic parameters of the degassing system of the excavation section, i.e. does not affect the increase in the concentration and flow rate discharged through degassing wells from the worked-out space of the methane-air mixture, which indicates the insufficient efficiency of their work in this case.
С учетом изложенного в основу изобретения поставлена задача повысить эффективность способа разработки свиты сближенных высокогазоносных угольных пластов на стадии отработки одного из них первым за счет формирования за очистным забоем со стороны выработанного пространства в разгружаемой углепородной толще восходящего потока метановоздушной смеси посредством утечек воздуха из очистного забоя с последующим ее каптажем по дегазационным скважинам.Based on the foregoing, the objective of the invention is to increase the efficiency of the method of developing suites of closely-spaced high-gas-bearing coal seams at the stage of mining one of them first due to the formation of an upward flow of methane-air mixture in the discharge coal stratum in the discharge coal bed through air leaks from the production face, followed by her capturing through degassing wells.
Технический результат, который достигается поставленной задачей, выражается в повышении концентрации метана, каптируемого дегазационными скважинами, при одновременном росте дебита отводимой из выработанного пространства метановоздушной смеси, т.е. в снижении на выемочном участке дебита метана, приходящегося на вентиляцию, и, следовательно, в повышении нагрузки на очистной забой и безопасности очистных работ по газовому фактору.The technical result, which is achieved by the task, is expressed in increasing the concentration of methane captured by degassing wells, while increasing the flow rate of the methane-air mixture withdrawn from the worked out space, i.e. in the reduction in the extraction section of the methane flow rate attributable to ventilation, and, therefore, in increasing the load on the face and the safety of treatment work on the gas factor.
Для решения поставленной задачи в способе разработки свиты сближенных высокогазоносных угольных пластов, предусматривающем отработку одного из них первым и включающем подготовку выемочных столбов путем проведения и крепления конвейерных и вентиляционных выработок с оставлением угольного целика между конвейерной выработкой отрабатываемого выемочного столба и вентиляционной выработкой подлежащего отработке выемочного столба, проведение вентиляционных сбоек между конвейерной выработкой отрабатываемого выемочного столба и вентиляционной выработкой подлежащего отработке выемочного столба, отработку каждого выемочного столба с одновременной установкой охранной крепи в поддерживаемой за очистным забоем на границе с выработанным пространством части конвейерной выработки и возведением в вентиляционных сбойках со стороны выработанного пространства перемычек и удаление метана из выработанного пространства средствами вентиляции с помощью потока метановоздушной смеси, создаваемого утечками воздуха, выносимыми из очистного забоя через выработанное пространство за счет общешахтной депрессии в поддерживаемую часть конвейерной выработки и подсвежаемыми по ней, и разделяемого у ближайшей за очистным забоем вентиляционной сбойки на две части, одна из которых следует по этой сбойке и далее по вентиляционной выработке как исходящая выемочного участка с подсвежением по ней, причем одновременно с удалением метана средствами вентиляции осуществляют его удаление из выработанного пространства средствами дегазации путем каптирования другой части потока метановоздушной смеси, протекающей по выработанному пространству вблизи не поддерживаемой части конвейерной выработки, по дегазационным скважинам, пробуренным в подрабатываемый массив из вентиляционной выработки в сторону выработанного пространства,To solve the problem, in a method for developing a suite of closely-connected high-gas-bearing coal seams, providing for the mining of one of them first and including the preparation of excavation columns by means of holding and securing conveyor and ventilation openings with leaving a coal pillar between the conveyor mining of the worked out mining column and the ventilation working out of the excavated column to be worked out, conduction of ventilation faults between the conveyor production of the worked out extraction column and the valve by working out the excavation column to be worked out, working out each excavation column with the simultaneous installation of the guard lining in the part of the conveyor mine supported by the working face at the boundary with the worked out space and erecting jumpers in the ventilation faults from the worked out space and removing methane from the worked out space by means of ventilation using a stream methane-air mixture created by air leaks carried out from the face through the exhausted spaces due to the mine shaft depression into the supported part of the conveyor output and refreshed along it, and divided at the closest ventilation slope into two parts, one of which follows this failure and then along the ventilation output as an outgoing extraction section with refreshment along it, and at the same time with the removal of methane by means of ventilation, it is removed from the worked out space by means of degassing by capturing another part of the methane-air mixture flowing through the exhaust Nome space near the unsupported portion of the conveyor produce at a degassing wells drilled in moonlighting array of vent generation in goaf side,
согласно изобретению первоначально определяют протяженность зон активного газовыделения подрабатываемых и надрабатываемых сближенных угольных пластов, а затем по мере отработки выемочного столба за очистным забоем в конвейерной выработке в зонах активного газовыделения подрабатываемых и надрабатываемых сближенных угольных пластов сооружают газосборный коллектор путем поочередного возведения двух поперечных перемычек, торцы которых выходят за контур конвейерной выработки, причем каждую из поперечных перемычек возводят в конвейерной выработке со стороны выработанного пространства впереди очередной вентиляционной сбойки после опережения очистным забоем следующей вентиляционной сбойки с одновременным заперемычиванием вентиляционной сбойки, располагаемой между ранее возведенной и смежной с ней ближайшей от очистного забоя перемычками, при этом ближайшую от очистного забоя перемычку газосборного коллектора располагают от него на расстоянии, равном не более протяженности зоны активного газовыделения надрабатываемых сближенных угольных пластов, а другую более удаленную от очистного забоя перемычку - соответственно на расстоянии, равном не более протяженности максимальной зоны активного газовыделения надрабатываемых сближенных угольных пластов,according to the invention, the length of the active gas emission zones of the mined and developed mined coal seams is initially determined, and then, as the extraction column is mined behind the mining face in the conveyor belt, a gas collector is constructed by alternately erecting two transverse cross-sections in the zones of active gas evolution of the mined and mined adjacent coal seams go beyond the contour of the conveyor working out, and each of the transverse jumpers is erected in the conveyor the development of the next ventilating fault on the side of the mined space ahead of the next venting fault after being ahead of the stope of the next venting fault with the simultaneous closure of the venting fault located between the bridges previously erected and adjacent to the closest to the working face, while the gas collector jumper located next to the working face is located on it a distance equal to no more than the extent of the active gas emission zone of the worked-out adjacent coal seams, and another its distance from the working face jumper - by a distance equal to not more than the maximum length of the active zone contiguous gassing nadrabatyvaemyh coal seams,
причем по мере подвигания очистного забоя удаление метана из выработанного пространства средствами дегазации происходит в два этапа: вначале часть потока метановоздушной смеси, которая следует по выработанному пространству вблизи не поддерживаемой части конвейерной выработки, оттесняется в зоне влияния каждой из поперечных перемычек газосборного коллектора в направлении расположения верхних слоев разгружаемой зоны подрабатываемых сближенных угольных пластов, за счет чего происходит скачкообразное повышение концентрации и дебита метановоздушной смеси указанной части потока, которую затем каптируют по дегазационным скважинам, причем при бурении этих скважин в подрабатываемый массив из вентиляционной выработки в сторону выработанного пространства их ориентируют таким образом, чтобы каждый куст дегазационных скважин находился в зоне влияния поперечной перемычки газосборного коллектора, в дальнейшем вслед за подвиганием очистного забоя в ходе отработки выемочного столба повторяют цикл работ по сооружению следующего газосборного коллектора при использовании очередной возведенной перемычки, ближайшей от очистного забоя, с тем чтобы вновь образовался скачок концентрации и дебита метановоздушной смеси с последующим ее каптированием из выработанного пространства с помощью упомянутых дегазационных скважин, причем после подготовки очередного выемочного столба по одному из свиты сближенных высокогазоносных угольных пластов и отработки его в свите первым в зоне подработки или надработки отрабатывают смежные сближенные угольные пласты с помощью традиционных способов разработки, применяемых в условиях незначительной остаточной природной газоносности угольных пластов.moreover, as the working face moves, the removal of methane from the worked-out space by means of degassing occurs in two stages: first, the part of the methane-air mixture flow, which follows the worked-out space near the unsupported part of the conveyor production, is pushed out in the zone of influence of each of the transverse jumpers of the gas collector in the direction of the upper layers of the unloaded zone of undermined coal seams undermining, due to which there is an abrupt increase in concentration and flow rate a methane-air mixture of the indicated part of the stream, which is then dripped through degassing wells, and when drilling these wells into the worked-out array from the ventilation excavation towards the mined space, they are oriented so that each bush of degassing wells is in the zone of influence of the transverse jumper of the gas collector, hereinafter for the movement of the face during the mining of the extraction column repeat the cycle of work on the construction of the next gas collector when using the next erected lintel, closest to the working face, so that a jump in the concentration and flow rate of the methane-air mixture is formed again, followed by its capturing from the worked out space with the help of the mentioned degassing wells, and after the preparation of the next extraction column along one of the retinue of converging high-gas coal seams and mining it in the suite, the first in the part-time or part-time zone to work out adjacent adjacent coal seams using traditional development methods used in conditions of insignificant residual natural gas content of coal seams.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемого изобретения, изложенным в его формуле.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, made it possible to establish that the applicant has not found an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention set forth in its formula.
Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию патентоспособности изобретения "новизна".Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability of the invention of "novelty."
Причинно-следственная связь между заявляемой совокупностью существенных признаков изобретения и достигаемым техническим результатом следующая.The causal relationship between the claimed combination of essential features of the invention and the achieved technical result is as follows.
Признак - "первоначально определяют протяженность зон активного газовыделения подрабатываемых и надрабатываемых сближенных угольных пластов" - необходим для выполнения изобретения, поскольку заблаговременно позволяет определить оптимальные линейные параметры по длине конвейерной выработки участков, на которых возводят поперечные перемычки относительно очистного забоя на пласте, отрабатываемым в свите сближенных высокогазоносных угольных пластов первым, с тем чтобы в дальнейшем обеспечить возможность стабильного каптажа метановоздушной смеси высокой концентрации из выработанного пространства в соответствии с влиянием зоны разгрузки углепородной толщи.The sign - "initially determine the extent of the active gas emission zones of the worked-out and worked-out adjacent coal seams" - is necessary to carry out the invention, since it allows one to determine in advance the optimal linear parameters along the length of the conveyor working sections where the cross jumpers are erected relative to the working face on the bed, worked out in the suite of adjacent high gas-bearing coal seams first, in order to further ensure the possibility of stable capturing of methane high concentration air mixture from the worked out space in accordance with the influence of the discharge zone of the carbonaceous stratum.
Признак - "а затем по мере отработки выемочного столба за очистным забоем в конвейерной выработке в зонах активного газовыделения подрабатываемых и надрабатываемых сближенных угольных пластов сооружают газосборный коллектор путем поочередного возведения двух поперечных перемычек, торцы которых выходят за контур конвейерной выработки" - является одним из условий выполнения заявляемого способа разработки, заключающимся в оттеснении за очистным забоем в зоне влияния каждой поперечной перемычки другой части потока метановоздушной смеси, протекающей по выработанному пространству вблизи не поддерживаемой части конвейерной выработки за счет общешахтной депрессии и способствующей удалению метана из выработанного пространства средствами дегазации.The sign - "and then, as the extraction column is being worked out at the face of the conveyor mine in the zones of active gas evolution of the mined and mined adjacent coal seams, a gas collector is constructed by alternately erecting two transverse jumpers whose ends extend beyond the conveyor output circuit" is one of the conditions for fulfillment of the proposed development method, which consists in pushing behind the face in the zone of influence of each transverse jumper of another part of the methane-air mixture flow and flowing along the worked-out space near the unsupported part of the conveyor workings due to mine depression and contributing to the removal of methane from the worked-out space by means of degassing.
Вместе с тем, заявитель, проведя дополнительный поиск известных технических решений в данной области техники, установил, что из уровня техники известен вышеописанный отличительный признак, но с другой совокупностью существенных признаков. Это авторское свидетельство СССР №1421883, кл. Е 21 F 7/00, 1986 [3]. В этом техническом решении газосборный коллектор сооружают в виде просека в выработанном пространстве вслед за подвиганием очистного забоя с изоляцией вентиляционного штрека в зоне газового дренажа по смежной границе отрабатываемого пласта и распространения зоны разгрузки от горного давления разрабатываемых сближенных пластов, а затем разделяют его изолирующими перемычками на участки, равные по длине шагу обрушения основной кровли. Отсос газа из выработанного пространства осуществляют селективно из каждого изолированного участка просека, которые впоследствии погашают.However, the applicant, having carried out an additional search for known technical solutions in the art, found that the above-described distinguishing feature is known from the prior art, but with a different set of essential features. This is USSR copyright certificate No. 1421883, cl. E 21 F 7/00, 1986 [3]. In this technical solution, the gas collection manifold is constructed in the form of a cut in the mined-out space following the movement of the working face with isolation of the ventilation drift in the gas drainage zone along the adjacent boundary of the worked out formation and spreading of the discharge zone from the rock pressure of the developed adjacent layers, and then it is divided by insulating jumpers into sections equal in length to the collapse of the main roof. Gas suction from the worked-out space is carried out selectively from each isolated section of the clearing, which is subsequently repaid.
Положительным свойством данного технического решения является то, что он позволяет осуществлять отсос газа метана повышенной концентрации при отработке крутопадающих угольных пластов вследствие расположения газосборного коллектора (в виде просека) в плоскости пласта. Однако в условиях пологонаклонного залегания пластов отсасываемый из газового коллектора метан может иметь достаточно высокую концентрацию, пригодную для дегазации лишь в периоды обрушения основной кровли, проявляющиеся с периодичностью не более 4-5 раз в месяц и продолжительностью, не превышающей 1-2 суток. Поэтому в оставшийся период или на участках подвигания забоя между осадками основной кровли на пологонаклонных пластах отсасываемый из газового коллектора метан будет иметь низкую, не пригодную для дегазации концентрацию, а основная его часть, расположенная в верхних слоях разгруженной углепородной толщи, окажется вообще вне возможности его каптажа, так как питатели газосборного коллектора, выполненные в виде перфорированных труб и газоотводящих каналов, расположены только в плоскости пласта. Кроме, того, при реализации способа требуются значительные затраты на проведение просека, что экономически нецелесообразно.A positive feature of this technical solution is that it allows the extraction of methane gas of increased concentration during mining steep coal seams due to the location of the gas collector (in the form of a cut) in the plane of the reservoir. However, under conditions of gently sloping bedding, the methane sucked from the gas reservoir may have a sufficiently high concentration, suitable for degassing only during periods of collapse of the main roof, occurring with a frequency of not more than 4-5 times a month and for a duration not exceeding 1-2 days. Therefore, in the remaining period or in areas where the face is moved between the sediments of the main roof on the sloping layers, the methane sucked from the gas reservoir will have a low concentration, not suitable for degassing, and its main part, located in the upper layers of the unloaded carbonaceous stratum, will be completely out of the possibility of capturing , since the feeders of the gas collection manifold, made in the form of perforated pipes and exhaust pipes, are located only in the plane of the reservoir. In addition, when implementing the method requires significant costs for clearing, which is not economically feasible.
В заявляемом же способе наличие газосборного коллектора, возводимого в конвейерной выработке за очистным забоем в виде поперечных перемычек в комплексе с кустом дегазационных скважин, расширяет технологические возможности дегазации сближенных угольных пластов за счет использования утечек воздуха и общешахтной депрессии в зоне влияния каждой из поперечных перемычек, что и обуславливает оттеснение части потока метановоздушной смеси, протекающей вблизи не поддерживаемой части конвейерной выработки, в направлении расположения верхних слоев разгружаемой породной толщи подрабатываемых пластов, т.е. обеспечивает возможность создания восходящей части потока метановоздушной смеси, которую каптируют дегазационными скважинами.In the claimed method, the presence of a gas collection manifold erected in the conveyor mine behind the face in the form of transverse bridges in combination with a bush of degassing wells expands the technological capabilities of degassing adjacent coal seams by using air leaks and a common shaft depression in the zone of influence of each of the transverse bridges, which and causes the displacement of part of the flow of methane-air mixture flowing near the unsupported part of the conveyor output, in the direction of the upper downloadable layers of rock strata undermined layers, ie, provides the ability to create the ascending part of the flow of methane-air mixture, which is captured by degassing wells.
Из изложенного следует, что образование газосборного коллектора по известному [3] и заявляемому техническим решениям не подтверждает их идентичность, следовательно, не подтверждается известность влияния рассматриваемого отличительного признака на указанный заявителем технический результат - повышение концентрации метана при одновременном росте дебита отводимой из выработанного пространства через дегазационные скважины метановоздушной смеси и за счет этого снижение ее влияния на газовую ситуацию на выемочном участке.It follows from the foregoing that the formation of a gas collector according to the well-known [3] and claimed technical solutions does not confirm their identity, therefore, the influence of the considered distinctive feature on the technical result indicated by the applicant is not confirmed — an increase in methane concentration with a simultaneous increase in the flow rate from the exhausted space through degassing wells of methane-air mixture and due to this, a decrease in its effect on the gas situation in the extraction section.
Признак - "причем каждую из поперечных перемычек возводят в конвейерной выработке со стороны выработанного пространства впереди очередной вентиляционной сбойки после опережения очистным забоем следующей вентиляционной сбойки с одновременным заперемычиванием вентиляционной сбойки, располагаемой между ранее возведенной и смежной с ней ближайшей от очистного забоя перемычками" - заблаговременно создает условия для образования за очистным забоем в не поддерживаемой части конвейерной выработки на границе с выработанным пространством зон влияния каждой из поперечных перемычек, способствующих повышению концентрации и дебита восходящей части потока метановоздушной смеси в направлении расположения верхних слоев разгружаемой зоны подрабатываемого сближенного угольного пласта.The sign - “whereby each of the transverse jumpers is erected in the conveyor mine from the side of the mined space ahead of the next ventilation fault after being ahead of the next face of the ventilation fault with simultaneous closure of the ventilation fault located between the jumpers located earlier between the previously constructed and adjacent to the bottom face” - creates in advance conditions for the formation behind the face in the unsupported part of the conveyor mine at the border with the mined-out space he influence of each of the transverse webs that increase the concentration and flow rate rising part stream methane-air mixture in the arrangement direction of the upper layers downloadable zone Approximation of undermined coal seam.
Признак - "при этом ближайшую от очистного забоя поперечную перемычку газосборного коллектора располагают от него на расстоянии, равном не более протяженности зоны активного газовыделения надрабатываемых сближенных угольных пластов, а другую более удаленную от очистного забоя перемычку - соответственно на расстоянии, равном не более протяженности максимальной зоны активного газовыделения надрабатываемых сближенных угольных пластов" - совместно с вышеуказанным признаком позволяет наиболее рационально обосновать параметры и место возведения перемычек с учетом протяженности зон активного газовыделения надрабатываемых сближенных высокогазоносных угольных пластов с тем, чтобы обеспечить достижение оптимальных газодинамических параметров дегазации и соответственно повышение концентрации и дебита метановоздушной смеси, каптируемой в верхних слоях разгружаемой углепородной толщи.The sign is "at the same time, the transverse jumper of the gas collecting manifold closest to the bottom face is located at a distance equal to no more than the active gas emission zone of the worked-out adjacent coal seams, and the other jumper more remote from the bottom face - respectively, at a distance equal to no more than the maximum zone active gas evolution of the worked-out close coal seams "- together with the above sign allows the most rational justification of the parameters and place in jumpering, taking into account the length of the active gas emission zones of the developed near-gas high-grade coal seams, in order to achieve optimal gas-dynamic parameters of degassing and, accordingly, increasing the concentration and flow rate of the methane-air mixture captured in the upper layers of the unloaded coal-bearing stratum.
Признак - "причем по мере подвигания очистного забоя удаление метана из выработанного пространства средствами дегазации происходит в два этапа: вначале часть потока метановоздушной смеси, которая следует по выработанному пространству вблизи не поддерживаемой части конвейерной выработки, оттесняется в зоне влияния каждой из поперечной перемычек газосборного коллектора в направлении расположения верхних слоев разгружаемой зоны подрабатываемых сближенных угольных пластов, за счет чего происходит скачкообразное повышение концентрации и дебита метановоздушной смеси указанной части потока, которую затем каптируют по дегазационным скважинам, причем при бурении этих скважин из вентиляционной выработки подлежащего отработке выемочного столба их ориентируют таким образом, чтобы каждый куст дегазационных скважин находился в зоне влияния поперечной перемычки газосборного коллектора" - позволяет реализовать связь между общешахтной депрессией и вакуумом дегазационных скважин, обеспечивающая отсос метана в зоне влияния поперечных перемычек, что повышает надежность процесса отсоса метановоздушной смеси с помощью арсенала упомянутых средств дегазации и соответственно снижение на выемочном участке дебита метана, приходящегося на вентиляцию.The sign is “and as the face moves, the removal of methane from the worked-out space by means of degassing takes place in two stages: first, the part of the methane-air mixture flow, which follows the worked-out space near the unsupported part of the conveyor production, is pushed out in the zone of influence of each of the transverse jumpers of the gas collector in the direction of the location of the upper layers of the discharge zone of the undermined coal seams undermining, due to which there is an abrupt increase in the concentration and the flow rate of the methane-air mixture of the indicated part of the stream, which is then bottled through the degassing wells, and when drilling these wells from the ventilation excavation of the extraction column to be worked out, they are oriented so that each bush of the degassing wells is in the zone of influence of the transverse jumper of the gas collector "- allows the relationship between the mine depression and vacuum degassing wells, providing suction of methane in the zone of influence of the transverse bridges, which increases the reliability of Essa suction of the methane-air mixture using the arsenal of the mentioned degassing means and, accordingly, reduction in the extraction section of the methane flow rate for ventilation.
Из существующего уровня техники известно бурение дегазационных скважин на подрабатываемый пласт из подготовительной выработки, примыкающей к очистному забою, параллельно его очистной линии. При этом в выработанном пространстве отрабатываемого угольного пласта по всей длине проекции скважины выкладывают охранную полосу, чтобы исключить разрушение скважины в выработанном пространстве после ее подработки. Это авторское свидетельство СССР №1043320, кл. Е 21 F 7/00, 1982 [4]. Недостаток данного способа охраны скважины от ее разрушения состоит в отсутствии надежности сохранности ствола скважины, так как фактическая величина усадки охранной полосы под влиянием веса обрушенных пород в зоне их подработки в большинстве случаев несопоставима больше по сравнению с расчетной, что приводит в процессе разгрузки и сдвижения пород к разрушению скважины.From the existing level of technology it is known to drill degassing wells on an undermined reservoir from a preparatory mine adjacent to a treatment face, parallel to its treatment line. At the same time, in the developed space of the coal seam being worked out, a guard strip is laid out along the entire length of the projection of the well in order to prevent destruction of the well in the worked-out space after its underworking. This is USSR copyright certificate No. 1043320, class. E 21 F 7/00, 1982 [4]. The disadvantage of this method of protecting the well from its destruction is the lack of reliability of the wellbore, since the actual shrinkage of the guard strip under the influence of the weight of the collapsed rocks in the area of their underworking in most cases is not comparable more than the calculated one, which leads to the process of unloading and shifting the rocks to the destruction of the well.
В заявляемом способе дегазационные скважины пробурены из вентиляционной выработки в сторону выработанного пространства и возможность их разрушения исключена, так как под их стволами расположена опора в виде угольного целика. Поэтому скважины находятся в надлежащем в период отработки выемочного столба состоянии и будут работать в заданном режиме.In the inventive method, degassing wells are drilled from the ventilation excavation towards the worked out space and the possibility of their destruction is excluded, since under their trunks there is a support in the form of a coal pillar. Therefore, the wells are in proper condition during the mining period of the extraction column and will work in the specified mode.
Сопоставительный анализ показывает, что бурение дегазационных скважин по известному [4] и заявляемому техническим решениям не подтверждает их идентичность и соответственно не подтверждается известность влияния рассматриваемого отличительного признака на указанный заявителем технический результат - повышение концентрации метана при одновременном росте интенсивности каптажа из выработанного пространства через дегазационные скважины метановоздушной смеси, что позволяет снизить на выемочном участке дебит метана, приходящийся на вентиляцию, и соответственно обеспечить возможность повышения нагрузки на очистной забой и безопасности очистных работ по газовому фактору.Comparative analysis shows that the drilling of degassing wells according to the known [4] and claimed technical solutions does not confirm their identity and, accordingly, the popularity of the influence of the considered distinguishing feature on the technical result indicated by the applicant is not confirmed - an increase in methane concentration while increasing the intensity of capture from the produced space through degassing wells methane-air mixture, which allows to reduce the production rate of methane in veins in the extraction section tilation, and, accordingly, to ensure the possibility of increasing the load on the face and the safety of treatment operations by the gas factor.
Признак - "в дальнейшем вслед за подвиганием очистного забоя в ходе отработки выемочного столба повторяют цикл работ по сооружению следующего газосборного коллектора при использовании очередной возведенной перемычки, ближайшей от очистного забоя, с тем чтобы вновь образовался скачок концентрации и дебита метановоздушной смеси с последующим ее каптажем из выработанного пространства с помощью упомянутых дегазационных скважин" - определяет последовательность выполнения действий по сооружению газосборных коллекторов вдоль конвейерной выработки позади очистного забоя, которые просты в исполнении и являются главным техническим средством создания восходящего потока метановоздушной смеси с повышенной концентрацией при разработке свиты высокогазоносных сближенных угольных пластов.The sign - "in the future, following the movement of the face during the mining of the extraction column, repeat the cycle of work on the construction of the next gas collector using the next erected jumper closest to the face, so that a jump in the concentration and flow rate of the methane-air mixture again forms, followed by its collection from the worked out space using the above-mentioned degassing wells "- determines the sequence of actions for the construction of gas collectors along the conveyor workings behind the face, which are simple in execution and are the main technical means of creating an upward flow of methane-air mixture with increased concentration during the development of suites of highly gas-bearing close coal seams.
Признак - "при этом после подготовки очередного выемочного столба по одному из свиты сближенных высокогазоносных угольных пластов и отработки его в свите первым в зоне подработки или надработки отрабатывают смежные сближенные угольные пласты с помощью традиционных способов разработки, применяемых в условиях незначительной остаточной природной газоносности угольных пластов" - характеризует эффективность заявляемого способа разработки свиты сближенных высокогазоносных угольных пластов.The sign is "in this case, after the preparation of the next excavation column in one of the suites of the adjacent high-gas-bearing coal seams and mining it in the suite, the first in the mining or underworking zone to work out adjacent contiguous coal seams using traditional development methods used in conditions of low residual natural gas content of the coal seams" - characterizes the effectiveness of the proposed method for developing suites of closely related high-gas coal seams.
Таким образом, совокупность существенных признаков, характеризующая сущность заявляемого способа, позволяет повысить эффективность разработки в целом при обеспечении безопасности очистных работ по газовому фактору на основании вышеописанных технических эффектов.Thus, the set of essential features characterizing the essence of the proposed method allows to increase the development efficiency as a whole while ensuring the safety of treatment work on the gas factor based on the above technical effects.
Отсюда следует, что существенные признаки заявляемого изобретения находятся в причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом и не очевидны для специалиста из уровня техники в данной области, что характеризует изобретательский уровень заявляемого технического решения.It follows that the essential features of the claimed invention are in a causal relationship with the achieved technical result and are not obvious to a specialist from the prior art in this field, which characterizes the inventive step of the claimed technical solution.
Промышленное применение заявляемого изобретения обосновывается нижеприведенным описанием изобретения и чертежами к нему.Industrial application of the claimed invention is justified by the following description of the invention and drawings thereto.
На фиг.1 представлена схема расположения сближенных угольных пластов в свите при подработке одним из них одного смежного пласта (поперечный разрез по простиранию) и характер распределения зон 14 активного газовыделения из этих пластов по мощности углепородного массива; на фиг.2 - схема подготовки и отработки выемочного столба с размещением в конвейерной выработке поперечных перемычек газосборного коллектора; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - динамика изменения концентрации метана в зоне активного газовыделения подрабатываемого сближенного угольного пласта; на фиг.5 - динамика изменения концентрации метана за очистным забоем в зоне активного газовыделения надрабатываемых сближенных угольных пластов; на фиг.6 - сравнительные кривые изменения концентрации и дебита метана в дегазационных скважинах при ведении очистных работ по прототипу (кривые 1 и 2 - соответственно концентрация и дебит метана); на фиг.7 - сравнительные кривые изменения концентрации и дебита метана в дегазационных скважинах, каждый куст которых расположен в зоне влияния поперечной перемычки при ведении очистных работ (кривые 1 и 2 - соответственно концентрация и дебит метана); на фиг.8 - то же, что на фиг.1 (поперечный разрез по падению); на фиг.9 - то же, что на фиг.1, при подработке одним из пластов свиты двух смежных сближенных; на фиг.10 - то же, что на фиг.3, при подработке одним из пластов свиты двух смежных сближенных пластов (поперечный разрез по падению).Figure 1 shows the arrangement of the adjacent coal seams in the suite during the underworking by one of them of one adjacent seam (cross section along strike) and the nature of the distribution of the zones of active gas evolution from these seams by the power of the carbonaceous massif; figure 2 - diagram of the preparation and development of the extraction column with the placement in the conveyor working transverse jumpers of the gas collector; figure 3 is a section aa in figure 2; figure 4 - dynamics of changes in the concentration of methane in the zone of active gas evolution undermined mined coal seam; figure 5 - the dynamics of changes in the concentration of methane behind the face in the zone of active gas evolution nedrabatyvayuschihsya close coal seams; figure 6 - comparative curves of changes in the concentration and flow rate of methane in degassing wells during the treatment of the prototype (
Способ разработки свиты сближенных высокогазоносных пологонаклонных угольных пластов рассмотрен на примере одного из вариантов разработки угольных пластов 1, 2, 3, 4 и 5, который начинают с первоочередной подготовки одного из них, например угольного пласта 2 выемочными столбами 6 и 7. Подготовку каждого столба осуществляют путем проведения конвейерной выработки 8 отрабатываемого выемочного столба и вентиляционной выработки 9 подлежащего отработке выемочного столба 7 с оставлением между выработками 8 и 9 угольного целика 10. В период проведения выработок 8 и 9 их периодически соединяют вентиляционными сбойками 11. Конвейерную выработку 8 крепят арочной либо анкерной крепью 12. В последнем случае анкерную крепь 12 закладывают в непосредственную кровлю 13 пласта 2, а также в бока 14 выработок 8 и 9. После оконтуривания выемочного столба 6 приступают к его отработке очистным забоем 15.A method of developing a retinue of closely-spaced high-gaseous gently sloping coal seams is considered as an example of one of the options for the development of
Другими позициями обозначены: зона активного газовыделения 16 подрабатываемого сближенного угольного пласта 1, зона активного газовыделения 17 надрабатываемых сближенных угольных пластов 3, 4 и 5, графики 18 и 19 (фиг.4 и 5), соответствующие протяженности зон активного газовыделения 16 и 17, куст дегазационных скважин 20, выработанное пространство 21, поддерживаемая часть 22 конвейерной выработки 8, граница 23 выработанного пространства 21, охранная крепь 24, более удаленная от очистного забоя 15 поперечная перемычка 25, ближайшая по отношению к очистному забою 15 поперечная перемычка 26, торцы 27 поперечных перемычек 25 и 26, контур 28 конвейерной выработки 8, перемычка 29 вентиляционной сбойки 11, не поддерживаемая часть 30 конвейерной выработки 8, основная кровля 31 пласта 2, почва 32 пласта 2, участки 33 и 34, протяженность которых определяется расстоянием между очистным забоем 15 и началом зоны активного газовыделения 17 надрабатываемых угольных пластов 3, 4, 5 и между очистным забоем 15 и концом зоны активного газовыделения 17 соответственно, зона влияния 35 поперечных перемычек 25 и 26, зона обрушения пород 36, зона сдвижения пород 37, устья 38 дегазационных скважин 20, дегазационный став 39, запорный вентиль 40, зона максимального газовыделения подрабатываемого сближенного угольного пласта 1 (фиг.4, график 18), зона максимального газовыделения надрабатываемых сближенных угольных пластов 3, 4, 5 (фиг.5, график 19), система газопроводящих трещин 41, сближенный высокогазоносный подрабатываемый угольный пласт 42, зона активного газовыделения 43 из подрабатываемых угольных пластов 1 и 42.Other positions denote: the active
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
В начальный период отработки пласта 2 очистным забоем 15 определяют протяженность зон активного газовыделения 16 и 17 (соответственно график 18 на фиг.4, график 19 на фиг.5) подрабатываемого 1 и надрабатываемых сближенных высокогазоносных угольных пластов 3, 4 и 5 (фиг.1). Протяженность зон 16 и 17 определяют на основе инструментальных замеров дебита метана в дегазационных скважинах 20. Скважины 20 бурят в подрабатываемый массив сближенного высокогазоносного угольного пласта 1 из вентиляционной выработки в сторону выработанного пространства 21 либо впереди, либо позади очистного забоя 15 согласно известным технологическим схемам дегазации (фиг.2, 3).In the initial period of mining the
Свежий воздух подают в очистной забой 15 (фиг.2) по вентиляционной выработке отрабатываемого столба 6 (условно не показана), а исходящую струю из очистного забоя 15 отводят по поддерживаемой части 22 конвейерной выработки 8, расположенной на участке между очистным забоем 15 и ближайшей от него вентиляционной сбойкой 11. При этом исходящую струю подсвежают по конвейерной и вентиляционной выработкам 8 и 9 соответственно (фиг.2).Fresh air is fed into the face 15 (FIG. 2) along the vent of the exhaust column 6 (not shown conventionally), and the outgoing stream from the
Вслед за подвиганием очистного забоя 15 в конвейерной выработке 8 на границе 23 с выработанным пространством 21 устанавливают охранную крепь 24, например органный ряд стоек, а за очистным забоем 15 сооружают газосборный коллектор путем поочередного возведения двух поперечных перемычек 25 и 26. Торцы 27 каждой из поперечных перемычек выходят за контуры 28 конвейерной выработки 8. Каждую поперечную перемычку, например перемычку 26, возводят впереди очередной вентиляционной сбойки 11 за очистным забоем 15 после опережения им следующей вентиляционной сбойки 11 с одновременным возведением перемычки 29 в вентиляционной сбойке 11, располагаемой между ранее возведенной 25 и смежной с ней ближайшей 26 от очистного забоя 15 поперечными перемычками. Перемычки 25, 26 и 29 возводят, например, из шлакоблоков (фиг.2, 3).Following the advancement of the
Выбор мест возведения поперечных перемычек 25 и 26 относительно очистного забоя 15 определяется характером газовыделения свиты сближенных высокогазоносных угольных пластов 1, 2, 3, 4 и 5. Как видно из графиков на фиг.4 и 5, согласно результатам инструментальных замеров концентрации метана, полученным при отработке пласта Четвертого лавой 312-ю на шахте "Комсомольская" ОАО "Воркутауголь", непосредственно в выработанном пространстве 21 за охранной крепью 24, вблизи не поддерживаемой части 30 конвейерной выработки 8 за очистным забоем 15 постоянно прослеживаются две зоны повышенного газовыделения. Наличие ближайшей от очистного забоя 15 зоны активного газовыделения 16 протяженностью 10-90 м согласно графику 18 на фиг.4 обусловлено преимущественно влиянием подработки, сопровождающейся газоотдачей сближенного высокогазоносного пласта 1. Газоотдача проявляется вследствие приходящих в сдвижение под пластом 1 периодически обрушающихся пород основной кровли 31 отрабатываемого пласта 2 (фиг.1).The choice of the construction sites of the
Наличие второй зоны активного газовыделения 17, проявляющейся за очистным забоем 15 на участке длиной 40-200 м, согласно графику 19 на фиг.5 обусловлено влиянием разгрузки от горного давления надрабатываемых сближенных высокогазоносных угольных пластов 3, 4 и 5, залегающих в породах почвы 32 отрабатываемого пласта 2. С учетом изложенного при сооружении газосборного коллектора ближайшую поперечную перемычку 26 возводят за очистным забоем 15 на расстоянии, не более протяженности участка 33 между очистным забоем 15 и началом зоны активного газовыделения 17 надрабатываемых пластов 3, 4 и 5, а более удаленную от очистного забоя 15 перемычку 25 - соответственно на расстоянии не более протяженности участка 34 между очистным забоем 15 и окончанием указанной выше зоны 17 (фиг.1, 4, 5).The presence of the second zone of
По мере выемки угля в очистном забое 15 отрабатываемого столба 6 осуществляют удаление метана из выработанного пространства 21 средствами вентиляции и дегазации. Удаление метана в первом случае осуществляют с помощью потока метановоздушной смеси, создаваемого утечками воздуха, выносимыми из очистного забоя 15 через выработанное пространство 21 за счет общешахтной депрессии в поддерживаемую часть 22 конвейерной выработки 8 и подсвежаемыми по этой части выработки 8, которая расположена между очистным забоем 15 и ближайшей от него вентиляционной сбойкой 11. Созданный посредством утечек воздуха и дошедший до указанной сбойки 11 этот поток разделяется на две части. Одна его часть, подсвеженная по конвейерной выработке 8, следует по упомянутой вентиляционной сбойке 11 и далее по вентиляционной выработке 9 как исходящая выемочного участка с подсвежением по ней.As coal is mined in the working
Другая часть этого потока, также подсвеженная по конвейерной выработке 8 и протекающая от упомянутой вентиляционной сбойки 11 по выработанному пространству 21 к газосборному коллектору вблизи не поддерживаемой части 30 конвейерной выработки 8, поступает в нее между поперечными перемычками 25 и 26 и, оказавшись в зонах их влияния 35, оттесняется в направлении расположения верхних слоев (условно не показаны) разгружаемой породной толщи подрабатываемого сближенного угольного пласта 1 за счет подпора общешахтной депрессии, образуя восходящий поток метановоздушной смеси.Another part of this stream, also refreshed along the
Образованию восходящего потока по мощности зоны обрушения 36 также способствует известное свойство метановоздушной смеси, заключающееся в изменении ее плотности по высоте зоны обрушения 36. И эта тенденция в зонах влияния 35 поперечных перемычек 25 и 26 по мощности разгружаемой углепородной толщи сохраняется: слои с более высоким содержанием газа (по сравнению с остальными слоями) под влиянием подпора общешахтной депрессии всплывают в направлении расположения верхних слоев углепородной толщи.The formation of an upward flow in power of the
Наряду с влиянием отмеченной выше разности плотности слоев метановоздушной смеси образованию восходящего потока по мощности разгружаемого углепородного массива способствует также и влияние вакуума дегазационных скважин 20, что придает устойчивый характер перемещению указанного потока в направлении расположения верхних слоев углепородной толщи и отсосу метановоздушной смеси с помощью дегазационных скважин 20.Along with the influence of the difference in the density of the methane-air mixture layers noted above, the formation of an upward flow in terms of the discharge capacity of the carbonaceous massif is also facilitated by the influence of the vacuum of the
Оттесненная в направлении расположения верхних слоев углепородной толщи указанная часть потока метановоздушной смеси создает своеобразный барьер между зоной сдвижения пород 37, в которой метан переходит из молекулярного в свободное состояние, и зоной обрушения пород 36, расположенной ниже зоны 37 и в которой метановоздушная смесь разбавляется утечками воздуха, что создает условия по предотвращению диффузии метановых потоков высокой концентрации, направленных в процессе газоотдачи сближенного пласта 1 в сторону уменьшения их концентрации, т.е. согласно рассматриваемой горно-технической ситуации от верхних слоев углепородной толщи к нижним.The indicated part of the methane-air mixture stream pushed away in the direction of the arrangement of the upper layers of the carbonaceous stratum creates a kind of barrier between the zone of
Совокупность факторов, а именно наличие общешахтной депрессии и поперечных перемычек 25 и 26, обуславливает в зонах их влияния 35 скачкообразное повышение газодинамических параметров, т.е. величин концентрации и дебита метановоздушной смеси, каптируемой по дегазационным скважинам 20 из верхних слоев выработанного пространства 21. Так, из графиков на фиг.6, 7 видно, что характер изменения концентрации (кривая 1) и дебита (кривая 2) удаляемого средствами дегазации метана из зон активного газовыделения 16 и 17 по прототипу (фиг.6) и заявляемому способу (фиг.7) различен. При реализации последнего после сооружения за очистным забоем 15 (за лавой 312-ю пласта Четвертого шахты "Комсомольская" ОАО "Воркутауголь") в не поддерживаемой части 30 конвейерной выработки 8 очередной поперечной перемычки 26 с одновременным заперемычиванием вентиляционной сбойки 11 (фиг.7) концентрация и дебит удаляемого с помощью дегазационных скважин 18 метана в зонах влияния 33 поперечных перемычек 25 и 26 возрастают. Сравнительные графики на фиг.6 и 7 показывают, что среднемесячная величина снижения концентрации метана (кривая 1) по прототипу и заявляемому способу составляет соответственно 24% и 20%, а величина снижения дебита метана (кривая 2) соответственно 13% и 11%. Величина концентрации (кривая 1) и дебита (кривая 2) удаляемого из выработанного пространства 21 метана по заявляемому способу соответственно на 10-15% и 25-35% выше, чем по прототипу, а в зонах влияния 35 поперечных перемычек 25 и 26 может возрастать соответственно на 40-50% и 8-31%.The combination of factors, namely the presence of a common shaft depression and
Дегазационные скважины 20 бурят из вентиляционной выработки 9 в сторону выработанного пространства 21 в подрабатываемый массив (фиг.3) с учетом величины угла сдвижения Р пород кровли 31 пласта 2. Величину этого угла определяют согласно "Правилам по охране сооружений природных объектов от вредного влияния подземных горных выработок на угольных месторождениях". Министерство угольной промышленности СССР, М.: Недра, 1981, с.288, разработанным ВНИМИ [5], по формулеDegassing
β=80-70·α,β = 80-70
где α - угол падения разрабатываемого угольного пласта 2 в градусах (формула соответствует условиям Воркутинского месторождения).where α is the angle of incidence of the developed
В процессе бурения дегазационные скважины 20 располагают в зоне влияния 35 поперечных перемычек 25 и 26 газосборного коллектора. Дегазационные скважины 20 бурят, например, станком СБГ-2 м и ориентируют их таким образом, чтобы каждый куст скважин 20 находился в зоне влияния 35 поперечной перемычки 25 и 26 газосборного коллектора. Устья 38 скважин 20 оборудуют дегазационными устройствами для каптажа метана, а затем подключают к общешахтному дегазационному ставу 39 посредством запорного вентиля 40.During drilling, degassing
В формировании восходящего потока метановоздушной смеси участвует и метановыделение надрабатываемых сближенных угольных пластов 3, 4 и 5. Так, по мере отработки пласта 2 за очистным забоем 15 со стороны выработанного пространства 21 в надрабатываемом углепородном массиве происходят деформационные процессы, приводящие к сдвижению и разгрузке пород, сопровождающиеся их упругим восстановлением, поднятием по площади выработанного пространства 21 и образованием в углепородном массиве системы трещин 41 (фиг.8), являющихся газопроводящими каналами.In the formation of an upward flow of the methane-air mixture, methane emission of the worked-out
Процессы сдвижения углепородного массива обуславливают десорбцию, т.е. переход газа метана из сорбированного в свободное состояние из надрабатываемых сближенных угольных пластов 3, 4 и 5. Выделившийся из надрабатываемого углепородного массива со стороны выработанного пространства 21 метан мигрирует по системе трещин 41, образуя зону 17 активного газовыделения (фиг.8), а затем поступает в зону обрушения 36, в которой, увлекаемый утечками воздуха, протекающими через выработанное пространство 21, и частично смешиваясь с потоками метана, поступающими из подрабатываемого сближенного угольного пласта 1, выносится утечками в не поддерживаемую часть 30 конвейерной выработки 8, после чего следует по этой выработке под влиянием общешахтной депрессии до ближайшего газосборного коллектора, повторяя путь, изложенный выше.The processes of carbonaceous mass displacement determine desorption, i.e. the transition of methane gas from the sorbed to a free state from the mined near
Вариант подработки одновременно двух сближенных высокогазоносных угольных пластов 1 и 42 очистным забоем 15, подготовленным и подвигаемым по пласту 2, который отрабатывают первым в свите сближенных пластов 1, 2, 3, 4, 5 и 42, представлен на фиг.9 и 10. В этом случае дегазационные скважины 20 бурят из расчета перебуривания подрабатываемых сближенных угольных пластов 1 и 42, учитывая наличие дополнительного объема приходящего в сдвижение углепородного массива и протяженности зоны активного газовыделения 43 этих пластов.The option of undermining simultaneously two adjacent high-gas-bearing
В дальнейшем вслед за подвиганием очистного забоя 15 в ходе отработки выемочного столба 6 повторяют цикл работ по сооружению следующего газосборного коллектора при использовании очередной возведенной поперечной перемычки 26, ближайшей от очистного забоя 15, с тем чтобы вновь образовался восходящий поток метановоздушной смеси и соответственно скачок ее концентрации и дебита с последующим ее каптажем из выработанного пространства 21 с помощью упомянутых дегазационных скважин 20.Subsequently, following the advancement of the
Практическое значение при разработке пласта 2 имеет расстояние между вентиляционными сбойками 11. Поэтому в период подготовки выемочного столба 6 вентиляционные сбойки 11 проводят между выработками 8 и 9 с заданным шагом l. Величина шага l зависит от газоносности разрабатываемого пласта 2 и сближенных угольных пластов 1, 3, 4, 5 и 42, расстояния между пластом 2 и наиболее удаленным от него надрабатываемым сближенным угольным пластом 5, состава и прочности пород почвы 32, пласта 2.In the development of
Шаг между вентиляционными сбойками 11 должен соответствовать протяженности, по крайней мере, наименьшей зоны активности газовыделения 16 подрабатывыаемого пласта 1 или зоны активного газовыделения 17 надрабатываемых высокогазоносных сближенных угольных пластов 3, 4 и 5 или длине участка, расположенного между очистным забоем 15 максимумом газовыделения подрабатываемого сближенного угольного пласта 1, согласно графику 18 на фиг.4, изменяясь в интервале от 50-60 до 100-120 м (фиг.4, 5).The step between the
После отработки очередного выемочного столба 6, подготовленного по одному из свиты, например по пласту 2, сближенных высокогазоносных угольных пластов 1, 2, 3, 4, 5 и 42 и отработанного в свите первым, в зоне подработки или надработки (условно не показана) отрабатывают смежные сближенные угольные пласты 3, 4, 5 или 1 и 42 с помощью традиционных способов разработки, применяемых в условиях незначительной остаточной природной газоносности угольных пластов. В этом случае в соответствии с принятым порядком отработки указанных угольных пластов на каждом из них осуществляют подготовку выемочных столбов 6, а затем их отработку очистными забоями 15, не применяя средства дегазации по удалению метана из выработанного пространства 21, так как в результате газоотдачи предварительно подработанных 1 и 42 и надработанных 3, 4 и 5 сближенных угольных пластов их природная газоносность уменьшается в 4-10 раз, а остаточная газоносность не осложняет ведение очистных работ по газовому фактору.After working off the
Таким образом, использование заявляемого способа позволит снизить газообильность выемочных участков, а за счет этого повысить нагрузку на очистной забой и безопасность ведения очистных работ по газовому фактору.Thus, the use of the proposed method will reduce the gas mobility of the extraction sites, and thereby increase the load on the face and the safety of the treatment work on the gas factor.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2178526, кл. Е 21 С 41/18, 2000 г.1. RF patent No. 2178526, cl. E 21
2. Веселов А.П., Казанин О.И. Пути совершенствования технологии отработки удароопасных газоносных угольных пластов Воркутского месторождения, ж. "Уголь", 1998, №6, с.23-25 (прототип).2. Veselov A.P., Kazanin O.I. Ways to improve the technology of mining shock-hazardous gas-bearing coal seams of the Vorkutskoye field; "Coal", 1998, No. 6, pp. 23-25 (prototype).
3. Авторское свидетельство СССР №1421883, кл. Е 21 F 7/00, 1986 г.3. Copyright certificate of the USSR No. 1421883, cl. E 21 F 7/00, 1986
4. Авторское свидетельство СССО №1043320, кл. E 21F 7/00, 1982 г.4. Copyright certificate of SSSO No. 1043320, cl. E 21F 7/00, 1982
5. Правила по охране сооружений природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях. Министерство угольной промышленности СССР, М.: Недра, 1981, с.288.5. Rules for the protection of structures of natural objects from the harmful effects of underground mining in coal deposits. The Ministry of coal industry of the USSR, M .: Nedra, 1981, p. 288.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005108901/03A RU2282030C1 (en) | 2005-03-28 | 2005-03-28 | Superimposed highly gas-bearing coal bed series development method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005108901/03A RU2282030C1 (en) | 2005-03-28 | 2005-03-28 | Superimposed highly gas-bearing coal bed series development method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2282030C1 true RU2282030C1 (en) | 2006-08-20 |
Family
ID=37060623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005108901/03A RU2282030C1 (en) | 2005-03-28 | 2005-03-28 | Superimposed highly gas-bearing coal bed series development method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2282030C1 (en) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2445462C1 (en) * | 2010-10-26 | 2012-03-20 | Анатолий Николаевич Осипов | Method of mine field degassing |
| RU2477794C2 (en) * | 2011-01-13 | 2013-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) | Method for mining operations in series of highly gaseous coal seams |
| RU2495251C1 (en) * | 2012-02-22 | 2013-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный университет" | Method for development of series of contiguous coal beds |
| RU2516088C1 (en) * | 2013-03-01 | 2014-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Subsurface working of chitters at high gas content of coal and host rock |
| CN110714759A (en) * | 2019-10-14 | 2020-01-21 | 山西鸿太旭飞能源科技有限公司 | Method for mining lost coal |
| RU2732931C1 (en) * | 2020-06-01 | 2020-09-24 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Проблем Комплексного Освоения Недр Им. Академика Н.В. Мельникова Российской Академии Наук (Ипкон Ран) | Degassing method of working area |
| CN113567061A (en) * | 2021-07-23 | 2021-10-29 | 安徽理工大学 | Method for detecting group air leakage of close-range coal seam mining goaf |
| CN113653491A (en) * | 2021-10-21 | 2021-11-16 | 煤炭科学研究总院 | Underground rock burst prevention and control method for coal seam group |
| WO2022242056A1 (en) * | 2021-05-21 | 2022-11-24 | 安徽理工大学 | Method for implementing continuous extraction of gas by high-position drilling in working face stoping process |
| RU2807283C1 (en) * | 2022-09-26 | 2023-11-13 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Проблем Комплексного Освоения Недр Им. Академика Н.В. Мельникова Российской Академии Наук (Ипкон Ран) | Method for degassing excavated coal field |
-
2005
- 2005-03-28 RU RU2005108901/03A patent/RU2282030C1/en active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| БУРЧАКОВ А.С. и др. Технология подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых. - М.: Недра, 1983, с.261-286, 309-313. * |
| ВЕСЕЛОВ А.П. и др. Пути совершенствования технологии отработки удароопасных газоносных угольных пластов воркутинского месторождения. - Уголь, 1998, № 6, с.23-26. * |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2445462C1 (en) * | 2010-10-26 | 2012-03-20 | Анатолий Николаевич Осипов | Method of mine field degassing |
| RU2477794C2 (en) * | 2011-01-13 | 2013-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) | Method for mining operations in series of highly gaseous coal seams |
| RU2495251C1 (en) * | 2012-02-22 | 2013-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный университет" | Method for development of series of contiguous coal beds |
| RU2516088C1 (en) * | 2013-03-01 | 2014-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Subsurface working of chitters at high gas content of coal and host rock |
| CN110714759B (en) * | 2019-10-14 | 2021-05-14 | 山西鸿太旭飞能源科技有限公司 | Method for mining lost coal |
| CN110714759A (en) * | 2019-10-14 | 2020-01-21 | 山西鸿太旭飞能源科技有限公司 | Method for mining lost coal |
| RU2732931C1 (en) * | 2020-06-01 | 2020-09-24 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Проблем Комплексного Освоения Недр Им. Академика Н.В. Мельникова Российской Академии Наук (Ипкон Ран) | Degassing method of working area |
| WO2022242056A1 (en) * | 2021-05-21 | 2022-11-24 | 安徽理工大学 | Method for implementing continuous extraction of gas by high-position drilling in working face stoping process |
| CN113567061A (en) * | 2021-07-23 | 2021-10-29 | 安徽理工大学 | Method for detecting group air leakage of close-range coal seam mining goaf |
| CN113567061B (en) * | 2021-07-23 | 2024-01-12 | 安徽理工大学 | Air leakage detection method for goaf group in close-range coal seam mining |
| CN113653491A (en) * | 2021-10-21 | 2021-11-16 | 煤炭科学研究总院 | Underground rock burst prevention and control method for coal seam group |
| CN113653491B (en) * | 2021-10-21 | 2022-01-14 | 煤炭科学研究总院 | Underground rock burst prevention and control method for coal seam group |
| RU2807283C1 (en) * | 2022-09-26 | 2023-11-13 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Проблем Комплексного Освоения Недр Им. Академика Н.В. Мельникова Российской Академии Наук (Ипкон Ран) | Method for degassing excavated coal field |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2282030C1 (en) | Superimposed highly gas-bearing coal bed series development method | |
| RU2685359C1 (en) | Method of constructing network priority gas migration paths, as well as gas discharge and extraction | |
| KR102369397B1 (en) | Cooperative discharge method of upper layer separation water and narrow coal bed gas | |
| RU2339818C1 (en) | Degassing method of set of contiguous coal beds for barrier method | |
| RU2307244C1 (en) | Method for underground coal seam series gasification | |
| WO2016112771A1 (en) | Complete non-coal-pillar continuous depressurized mining method for short-distance coal seam group | |
| RU2333363C1 (en) | Method of monitoring gas emission during mining operations in series of highly gaseous coal seams | |
| US4106814A (en) | Method of forming in situ oil shale retorts | |
| RU2390633C1 (en) | Procedure for development of steeply pitching beds of coal | |
| CN113653492B (en) | Method for preventing rock burst in filling mining | |
| CN111894656B (en) | Method for extracting gas in working face goaf of single thick coal seam by stages and zones | |
| CN107503790B (en) | Fast extraction fully mechanized coal face comprehensive gas drainage arranges administering method | |
| RU2395690C1 (en) | Method for control of gas release from stripped area | |
| RU2512049C2 (en) | Gas emission control method at development of coal bed prone to spontaneous ignition | |
| RU2487246C1 (en) | Method to degas coal-bearing series | |
| RU2343285C1 (en) | Method of development of high gas bearing coal beds | |
| CN114961728B (en) | Method for mining area without coal pillars for comprehensively preventing and controlling rock burst and gas | |
| RU2382882C1 (en) | Coal-bearing strata degasation method | |
| RU2490461C1 (en) | Method to mine thick steep deposits of unstable ores | |
| RU2434139C1 (en) | Degassing method of worked-out area | |
| CN114517677A (en) | Method for forming coal seam protective layer by utilizing limestone layer | |
| RU2666570C1 (en) | Method of degasssing of overworked accompanying bed | |
| RU2100611C1 (en) | Method of control of gas emission from worked-out space | |
| RU2415266C1 (en) | Method of coal extraction from chambers with pre-production mining of methane | |
| RU2123115C1 (en) | Method of controlling gas emission from worked out space |