RU2343285C1 - Method of development of high gas bearing coal beds - Google Patents
Method of development of high gas bearing coal beds Download PDFInfo
- Publication number
- RU2343285C1 RU2343285C1 RU2007124662/03A RU2007124662A RU2343285C1 RU 2343285 C1 RU2343285 C1 RU 2343285C1 RU 2007124662/03 A RU2007124662/03 A RU 2007124662/03A RU 2007124662 A RU2007124662 A RU 2007124662A RU 2343285 C1 RU2343285 C1 RU 2343285C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ventilation
- methane
- wells
- air mixture
- face
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке высокогазоносных угольных пластов.The invention relates to mining and can be used in underground mining of highly gas-bearing coal seams.
Известен способ разработки пологих угольных пластов, включающий подготовку выемочных столбов путем проведения конвейерных и вентиляционных выработок с оставлением целика угля 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, причем вентиляционную выработку подлежащего отработке столба проводят одновременно с выемкой угля в отрабатываемом столбе с опережением его очистного забоя не менее протяженности зоны временного опорного давления этого забоя, при этом конвейерную выработку отрабатываемого столба погашают с отставанием от его очистного забоя, равным расстоянию между вентиляционными сбойками [1].A known method for the development of shallow coal seams, including the preparation of excavation columns by carrying out conveyor and ventilation openings with leaving a pillar of coal 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 of the column to be worked out and coal mining in columns with long working faces, moreover, the ventilation output to be mined the column is carried out simultaneously with the extraction of coal in the worked column with the lead ahead of its working face not less than the length of the zone of temporary reference pressure of this face, while the conveyor output of the worked column is extinguished with a lag from its working face equal to the distance between the ventilation faults [1].
Недостатками данного способа являются высокие трудоемкость работ и эксплуатационные затраты, связанные с необходимостью поддержания непогашаемой за очистным забоем конвейерной выработки, длина которой равна расстоянию между вентиляционными сбойками.The disadvantages of this method are the high complexity of the work and operating costs associated with the need to maintain outstanding at the bottom of the conveyor output, the length of which is equal to the distance between the ventilation failures.
Другим недостатком данного способа следует признать то, что при его реализации не решаются вопросы управления газовыделением из выработанного пространства в условиях отработки высокогазоносных угольных пластов, а также увязанные с ними вопросы безопасности ведения горных работ.Another disadvantage of this method should be recognized that its implementation does not solve the issues of controlling gas evolution from the worked out space in the conditions of mining high-gas-bearing coal seams, as well as the safety issues related to mining operations.
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. Крепление выработок каждого столба осуществляют путем установки анкеров в кровлю и бока каждой из этих выработок со стороны угольного целика. При этом одновременно с выемкой угля в конвейерной выработке отрабатываемого столба на участке, граничащем с выработанным пространством, на всем ее протяжении устанавливают охранную крепь, сопротивление которой принимают меньше, чем сопротивление поддерживаемых 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.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. Mounting the workings of each column is carried out by installing anchors in the roof and sides of each of these workings from the side of the coal pillar. At the same time, along with the extraction of coal in the conveyor mine of the worked column in the area bordering the mined space, a protective support is installed throughout its length, the resistance of which is taken less than the resistance of the supported workings, which are saved for reuse in the purposeless mining of coal seams, and as coal extraction in the processed column, the conveyor output is kept to such dimensions in its cross section to allow ventilation channel for the removal of methane-air mixture from the developed space of the worked column.
Свежий воздух подают в очистной забой по вентиляционной выработке выше отработанного столба, а исходящую струю отводят средствами вентиляции с помощью потока метановоздушной смеси, который создают утечками воздуха, выносимыми из очистного забоя через выработанное пространство за счет общешахтной депрессии в поддерживаемую часть конвейерной выработки и подсвежаемыми по ней, причем упомянутая выработка является газодренажной выработкой на всем ее протяжении, обеспечивая выпуск метановоздушной смеси из выработанного пространства в вентиляционную и фланговую выработки как через ближайшую от очистного забоя вентиляционную сбойку, так и по образованному ранее вблизи угольного целика вентиляционному каналу. Данный способ разработки принят в качестве прототипа [2].Fresh air is fed into the working face through the ventilation opening above the exhaust column, and the outgoing stream is vented by means of a methane-air mixture flow, which is created by air leaks carried out from the working face through the worked out space due to a shaft depression into the supported part of the conveyor output and refreshed along it moreover, the aforementioned generation is a gas drainage generation throughout its entire length, ensuring the release of a methane-air mixture from the worked out space into Ventilation and flank openings, both through the ventilation fault closest to the face, and through the ventilation duct formed earlier near the coal pillar. This development method is adopted as a prototype [2].
Недостатком данного способа является то, что реализация основывается на высоких эксплуатационных затратах, связанных с поддержанием за очистным забоем значительной длины части конвейерной выработки, предназначенной для отвода по ней исходящей струи из очистного забоя с одновременным выпуском метановоздушной смеси из выработанного пространства в вентиляционную и фланговую выработки как через ближайшую от очистного забоя вентиляционную сбойку, так и по образованному ранее вблизи угольного целика вентиляционному каналу.The disadvantage of this method is that the implementation is based on high operating costs associated with maintaining a significant length of the part of the conveyor working behind the working face, designed to divert the outgoing stream from the working face along with the simultaneous release of the methane-air mixture from the worked out space into the ventilation and flank workings as through the ventilation fault closest to the face, and through the ventilation channel formed earlier near the coal pillar.
Другим недостатком следует считать то, что по мере отработки выемочного столба и увеличения протяженности вентиляционного канала его дренажная способность снижается, а при наличии сложных горно-геологических условий (интенсивного пучения, неустойчивой кровли) последняя прекращается, что существенно ограничивает область применения данного способа, а в условиях разработки высокогазоносных угольных пластов делает его непригодным для использования. Кроме того, в данном способе отсутствуют приемы с активным использованием вентиляционных средств, например шлюзы, по управлению газовыделением на выемочном участке применительно к угольным пластам, характеризующимся высокой метаноносностью, что снижает эффективность и безопасность его применения.Another disadvantage should be considered that with the development of the extraction column and the increase in the length of the ventilation duct, its drainage ability decreases, and in the presence of difficult mining and geological conditions (intense heaving, unstable roofing), the latter ceases, which significantly limits the scope of this method, and in The development conditions of high-gas-bearing coal seams makes it unsuitable for use. In addition, in this method there are no techniques with the active use of ventilation means, for example, locks, for controlling gas evolution in a mining site as applied to coal seams characterized by high methane content, which reduces the efficiency and safety of its use.
Задачей изобретения является устранение отмеченных недостатков и повышение эффективности и безопасности способа разработки за счет уменьшения протяженности поддерживаемой за очистным забоем части конвейерной выработки, обусловленного совместным использованием скважин, пробуренных через целик угля, и вентиляционных сбоек при выпуске протекающей за счет общешахтной депрессии через выработанное пространство и поддерживаемую часть конвейерной выработки метановоздушной смеси в вентиляционную выработку за пределы выемочного участка.The objective of the invention is to eliminate the noted drawbacks and increase the efficiency and safety of the development method by reducing the length of the part of the conveyor production supported behind the face of the mine, due to the joint use of wells drilled through the whole pillar of coal, and ventilation failures during the discharge of the depression proceeding through the mine shaft through the worked out space and supported part of the conveyor production of methane-air mixture into the ventilation output beyond the excavation area .
Технический результат, достижение которого обеспечивает решение поставленной задачи, выражается в снижении затрат на поддержание непогашаемой за очистным забоем на границе с выработанным пространством части конвейерной выработки за счет уменьшения ее протяженности, в повышении безопасности горных работ за счет улучшения режима проветривания поддерживаемой за очистным забоем заданной длины конвейерной выработки.The technical result, the achievement of which provides a solution to the problem, is expressed in reducing the cost of maintaining the part of the conveyor mine that is not redeemed at the face at the border with the worked out space by reducing its length, in improving the safety of mining operations by improving the ventilation mode of the set length maintained behind the face conveyor production.
Для достижения поставленной задачи с заявляемым техническим результатом в способе разработки высокогазоносных угольных пластов, включающем подготовку выемочных столбов путем проведения и крепления парных конвейерной и вентиляционной 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 столбов длинными очистными забоями с одновременной установкой охранной крепи на границе с выработанным пространством в поддерживаемой за очистным забоем части конвейерной выработки, подачу свежего воздуха в очистной забой по вентиляционной выработке выше отработанного столба и отвод исходящей струи из очистного забоя 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, выполняющую функцию газодренажной выработки, и подсвежаемыми по ней, с одновременным выпуском из последней метановоздушной смеси через ближайшую относительно очистного забоя вентиляционную сбойку в вентиляционную выработку подлежащего отработке столба за пределы выемочного участка, согласно изобретению при проведении парных подготовительных выработок из одной из них бурят скважины большого диаметра через угольный целик с последующим их заперемычиванием со стороны конвейерной выработки отрабатываемого столба, при этом количество N пробуренных в каждом угольном целике скважин определяют из выражения:To achieve the task with the claimed technical result in a method for the development of high-gas-bearing coal seams, including the preparation of mining columns by means of holding and securing paired conveyor and ventilation openings with leaving a coal pillar between the conveyor working out the worked column and the ventilation working out of the column to be worked out, conducting ventilation failures between the conveyor working of the worked column and ventilation development of the column to be worked out, neg stacking pillars with long working faces while installing a protective lining at the border with the worked out space in the part of the conveyor working behind the working face, supplying fresh air to the working face through the ventilation working above the worked column and venting the outgoing stream from the working face using ventilation using a methane-air mixture flow created by air leaks carried out from the face through the mined-out space due to mine depression into the supported part to a conveyor mine, which performs the function of a gas-drainage mine, and refreshed along it, with the simultaneous release of the last vent from the last methane-air mixture through the closest relative to the bottom face into the vent of the column to be mined out of the extraction section, according to the invention, when paired preparatory excavations from one of them wells of large diameter through the pillar of the coal with their subsequent rewashing from the conveyor side of the worked table and, the number N drilled coal pillars in each well is determined from the expression:
где V1 - объем угольного целика с учетом пробуренных в нем скважин, в котором непосредственно объем угля соответствует объему угля в целике без скважин, м3, при этом геометрические параметры последнего определяются нормативными документами и паспортом проведения парных подготовительных выработок;where V 1 is the volume of the coal pillar, taking into account the wells drilled in it, in which the volume of coal directly corresponds to the volume of coal in the whole without wells, m 3 , while the geometric parameters of the latter are determined by regulatory documents and a passport for paired preparatory workings;
V2 - суммарный объем полостей, сформированный в целике с помощью скважин, зависящий от расхода утечек воздуха, протекающих через выработанное пространство и поддерживаемую часть конвейерной выработки, скорости движения воздуха и определяемый расчетным путем, м3,V 2 - the total volume of cavities formed entirely with the help of wells, depending on the flow rate of air leaks flowing through the worked-out space and the supported part of the conveyor output, air velocity and determined by calculation, m 3 ,
которое подтверждает условие обеспечения сохранности несущей способности угольного целика, при этом поддержание упомянутой части конвейерной выработки охранной крепью за очистным забоем осуществляют на протяжении ее не более 1/4 длины угольного целика с обеспечением возможности выпуска метановоздушной смеси из очистного забоя, а при отработке столба по мере подвигания очистного забоя на каждом из участков между вентиляционными сбойками и отвода потока метановоздушной смеси по поддерживаемой части конвейерной выработки выпуск его из указанной части выработки в вентиляционную выработку подлежащего отработке столба осуществляют в три этапа: при этом на первом этапе метановоздушную смесь выпускают, как минимум, через две первые скважины, находящиеся впереди ближайшей от очистного забоя вентиляционной сбойки, при одновременном выпуске метановоздушной смеси через упомянутую сбойку, на втором этапе - через скважины, следующие за упомянутыми скважинами, а на третьем этапе при подходе очистного забоя к очередной вентиляционной сбойке метановоздушную смесь выпускают через еще неиспользованные скважины, находящиеся позади этой сбойки, причем при выполнении каждого этапа по выпуску метановоздушной смеси предварительно каждую скважину расперемычивают, при этом одновременно с выпуском метановоздушной смеси из поддерживаемой за очистным забоем части конвейерной выработки в вентиляционную выработку подлежащего отработке столба в последней на участке, расположенном между смежными вентиляционными сбойками, ближайшими от очистного забоя, сооружают газодренажную камеру, состоящую из передней и задней частей, при этом, как только очистной забой в процессе его подвигания окажется впереди первой ближайшей вентиляционной сбойки, сооружают ее заднюю часть, которую оборудуют на сопряжении вентиляционной выработки с упомянутой вентиляционной сбойкой, а затем по мере дальнейшего подвигания очистного забоя при его приближении, как минимум, к двум первым скважинам, находящимся впереди упомянутой вентиляционной сбойки, сооружают ее переднюю часть, которую в процессе расперемычивания новых скважин и заперемычивания отработанных скважин поэтапно переносят вслед за подвиганием очистного забоя, после того, как только очистной забой окажется впереди очередной вентиляционной сбойки, повторяют порядок сооружения передней и задней частей газодренажной камеры, при этом заднюю часть газодренажной камеры сохраняют до момента включения в совместную работу, как минимум, двух первых новых скважин и очередной вентиляционной сбойки согласно первому этапу по выпуску метановоздушной смеси из поддерживаемой части конвейерной выработки с последующим заперемычиванием ранее использованной вентиляционной сбойки.which confirms the condition of ensuring the safety of the bearing capacity of the coal pillar, while maintaining the aforementioned part of the conveyor output by the guard support behind the working face is carried out for no more than 1/4 of the length of the coal pillar with the possibility of releasing methane-air mixture from the working face, and when working out the column as the movement of the working face in each of the sections between the ventilation faults and the removal of the methane-air mixture flow along the supported part of the conveyor output; of the specified part of the working out into the ventilation working out of the column to be worked out is carried out in three stages: in this case, at the first stage, the methane-air mixture is discharged through at least the first two wells ahead of the closest ventilation shutter from the bottom of the mine, while the methane-air mixture is released through the said fault, the second stage - through the wells following the mentioned wells, and in the third stage, when the working face approaches the next ventilation shutdown, the methane-air mixture is released there are still unused wells that are behind this fault, and during each stage of methane-air mixture production, each well is previously rewired, while simultaneously with the methane-air mixture being discharged from the part of the conveyor outlet supported behind the treatment face into the ventilation outlet of the column to be worked out in the last section, located between adjacent ventilation faults closest to the face, a gas drainage chamber is constructed consisting of the front and rear parts Then, as soon as the face in the process of moving it is ahead of the first nearest ventilation fault, construct its rear part, which is equipped to interface the ventilation workings with the said ventilation fault, and then, as the face moves further, when it approaches, at least , to the first two wells in front of the aforementioned ventilation fault, build its front part, which in the process of re-wiring new wells and re-wiring of the completed wells in stages о are transferred after the movement of the face, after the face is ahead of the next ventilation fault, the construction of the front and rear parts of the gas drainage chamber is repeated, while the back of the gas drainage chamber is stored until at least the first two new wells and another ventilation failure according to the first stage for the production of methane-air mixture from the supported part of the conveyor production followed by re-washing of the previously used The ventilation sboyka.
При этом для обеспечения надежности выпуска метановоздушной смеси на втором этапе суммарную площадь поперечного сечения скважин принимают равной не менее площади поперечного сечения вентиляционной сбойки.At the same time, to ensure the reliability of the methane-air mixture production at the second stage, the total cross-sectional area of the wells is taken to be not less than the cross-sectional area of the ventilation failure.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемого изобретения, изложенным в формуле изобретения.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources, 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 the claims.
Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности "новизна".Therefore, the claimed technical solution meets the condition of patentability "novelty."
Причинно-следственная связь между заявляемой совокупностью существенных признаков и достигаемым техническим результатом следующая.The causal relationship between the claimed combination of essential features and the achieved technical result is as follows.
Признак - "при проведении парных (конвейерной и вентиляционной) подготовительных выработок из одной из них бурят скважины большого диаметра через угольный целик с последующим их заперемычиванием со стороны конвейерной выработки отрабатываемого столба" - является основополагающим и указывает на выполнение в целике угля скважин, которые в дальнейшем участвуют в процессе выпуска метановоздушной смеси из поддерживаемой за очистным забоем части конвейерной выработки, т.е. данный признак гарантированно упреждает возможность реализации упомянутого процесса, и соответственно полезность его очевидна.The sign - “when conducting paired (conveyor and ventilation) preparatory workings from one of them, drill large diameter wells through the pillar of the coal and then rewire them from the conveyor workings of the worked column” - is fundamental and indicates the completion in the pillar of coal wells, which subsequently participate in the process of releasing a methane-air mixture from a part of the conveyor belt supported behind the bottom hole, i.e. This feature is guaranteed to preempt the possibility of implementing the above process, and accordingly its usefulness is obvious.
Признак - "при этом количество N пробуренных в каждом угольном целике скважин определяют из выражения:Sign - "the number of N drilled in each coal pillar of wells is determined from the expression:
где V1 - объем угольного целика с учетом пробуренных в нем скважин, в котором непосредственно объем угля соответствует объему угля в целике без скважин, м3, при этом геометрические параметры последнего определяются нормативными документами и паспортом проведения парных подготовительных выработок;where V 1 is the volume of the coal pillar, taking into account the wells drilled in it, in which the volume of coal directly corresponds to the volume of coal in the whole without wells, m 3 , while the geometric parameters of the latter are determined by regulatory documents and a passport for paired preparatory workings;
V2 - суммарный объем полостей, сформированный в целике с помощью скважин, зависящий от расхода утечек воздуха, протекающих через выработанное пространство и поддерживаемую часть конвейерной выработки, скорости движения воздуха и определяемый расчетным путем, м3,V 2 - the total volume of cavities formed entirely with the help of wells, depending on the flow rate of air leaks flowing through the worked-out space and the supported part of the conveyor output, air velocity and determined by calculation, m 3 ,
которое подтверждает условие обеспечения сохранности несущей способности угольного целика" - поясняет, какое количество скважин необходимо пробурить в угольном целике, чтобы обеспечить требуемую соответствующими нормативными документами его несущую способность. Причем данный признак определяет условие, на основе которого рассчитано общее количество пробуренных скважин в целике с использованием теории сопромата. Таким условием является соответствие объема угля в целике, в котором пробурены скважины, объему угля в целике без скважин, с использованием которого определено количество скважин, пробуренных в целике. В результате целик с пробуренными в нем скважинами способен воспринимать силы горного давления со стороны горного массива, как несущая опора.which confirms the condition of maintaining the bearing capacity of the coal pillar "- explains how many wells must be drilled in the coal pillar in order to provide the bearing capacity required by the relevant regulatory documents. Moreover, this symptom determines the condition on the basis of which the total number of drilled wells in the pillar is calculated using sopromat theory. Such a condition is the correspondence of the volume of coal in the pillar, in which the wells are drilled, to the volume of coal in the pillar without wells, with the help of which the number of wells drilled in the pillar was determined.As a result, the pillar with the wells drilled in it is able to perceive the rock pressure forces from the rock mass as a bearing support.
Следовательно, целику угля с пробуренными в нем скважинами с учетом проверочных расчетов его оптимальных геометрических параметров и в сочетании с приемами в данном способе обеспечено устойчивое его состояние.Therefore, the pillar of coal with wells drilled in it, taking into account verification calculations of its optimal geometric parameters and in combination with the techniques in this method, its stable state is ensured.
Кроме того, данный признак заранее предопределяет возможность поэтапного выпуска метановоздушной смеси из поддерживаемой за очистным забоем конвейерной выработки, обеспечивая тем самым надежную реализацию процесса выпуска метановоздушной смеси и соответственно качественно улучшая режим проветривания очистного забоя.In addition, this feature predetermines the possibility of a phased release of methane-air mixture from the conveyor belt supported behind the face, thereby ensuring a reliable implementation of the methane-air mixture discharge process and, accordingly, qualitatively improving the ventilation mode of the face.
Признак - " при этом поддержание упомянутой части конвейерной выработки охранной крепью за очистным забоем осуществляют на протяжении ее не более 1/4 длины угольного целика с обеспечением возможности выпуска метановоздушной смеси из очистного забоя" - регламентирует оптимальную величину протяженности части конвейерной выработки, поддерживаемой за очистным забоем, обеспечивая при этом выпуск расчетного количества воздуха из очистного забоя.The sign - "while maintaining the said part of the conveyor output by the guard support behind the face, is carried out for no more than 1/4 of the length of the coal pillar with the possibility of releasing the methane-air mixture from the face" - regulates the optimal length of the part of the conveyor output supported behind the face while ensuring the release of the estimated amount of air from the face.
Принятая величина протяженности упомянутой части конвейерной выработки, равная не более 1/4 длины целика, установлена авторами изобретения математическим путем с использованием общетехнических сведений из области геомеханики. То есть описанное условие выбора данной величины позволит реализовать возможность уменьшения протяженности поддерживаемой за очистным забоем части конвейерной выработки по сравнению с прототипом [2], в котором указанная часть конвейерной выработки поддерживается за очистным забоем на участке, расположенном между ним и ближайшей от него вентиляционной сбойкой.The accepted value of the length of the mentioned part of the conveyor working, equal to not more than 1/4 of the length of the pillar, was established by the inventors mathematically using general technical information from the field of geomechanics. That is, the described condition for the choice of this value will allow to realize the possibility of reducing the length of the part of the conveyor belt supported behind the working face in comparison with the prototype [2], in which the specified part of the conveyor line working is supported behind the working face in the area located between it and the ventilation fault closest to it.
Признак - "а при отработке столба по мере подвигания очистного забоя на каждом из участков между вентиляционными сбойками и отвода потока метановоздушной смеси по поддерживаемой части конвейерной выработки выпуск его из указанной части выработки в вентиляционную выработку подлежащего отработке столба осуществляют в три этапа: при этом на первом этапе выпуск метановоздушной смеси осуществляют, как минимум, через две первые скважины, находящиеся впереди ближайшей от очистного забоя вентиляционной сбойки, при одновременном выпуске метановоздушной смеси через упомянутую сбойку, на втором этапе - через скважины, следующие за упомянутыми скважинами, а на третьем этапе при подходе очистного забоя к очередной вентиляционной сбойке метановоздушную смесь выпускают через еще неиспользованные скважины, находящиеся позади этой сбойки" - характеризует последовательность выполнения операций по выпуску метановоздушной смеси при совместном использовании для этого скважин, пробуренных в целике, и вентиляционных сбоек.The sign is "and when working out the column as the working face moves in each of the sections between the ventilation faults and the methane-air mixture flows along the supported part of the conveyor mine, it is released from the indicated part of the mine to the ventilation mine of the column to be mined: in the first stage methane-air mixture is carried out, at least through the first two wells located in front of the closest to the bottom of the ventilation fault, while the meta air-air mixture through the said fault, in the second stage through the wells following the mentioned wells, and in the third stage, when the treatment face approaches the next ventilation fault, the methane-air mixture is discharged through the unused wells located behind this fault "- characterizes the sequence of production operations methane-air mixture when used together for this, drilled in its entirety, and ventilation failures.
Данный признак совместно с вышеупомянутым первым признаком является основополагающим, т.к. объясняет, как осуществляется процесс выпуска метановоздушной смеси, создавая таким образом условия, способствующие уменьшению протяженности поддерживаемой за очистным забоем части конвейерной выработки, поскольку выпуск метановоздушной смеси происходит поэтапно из поддерживаемой части конвейерной выработки, которая на каждом из этапов значительно короче, чем в прототипе [2]. В результате достигается снижение затрат на поддержание упомянутой части конвейерной выработки. То есть оба отличительных признака необходимы для решения поставленной задачи - повысить эффективность разработки угольных пластов. За счет достижения возможности снижения концентрации метановоздушной смеси в поддерживаемой части конвейерной выработки повышается безопасность ведения горных работ.This feature, together with the aforementioned first feature, is fundamental since explains how the methane-air mixture is released, thus creating conditions conducive to reducing the length of the part of the conveyor belt supported behind the slope, since the methane-air mixture is released in stages from the supported part of the conveyor belt, which is much shorter at each stage than in the prototype [2 ]. As a result, a reduction in the cost of maintaining said portion of the conveyor belt is achieved. That is, both distinctive features are necessary to solve the problem - to increase the efficiency of coal seam development. By achieving the possibility of reducing the concentration of methane-air mixture in the supported part of the conveyor belt, mining safety is increased.
Признак - "причем при выполнении каждого этапа по выпуску метановоздушной смеси предварительно каждую скважину расперемычивают" - указывает на готовность скважин для выпуска метановоздушной смеси по мере подвигания очистного забоя, т.е. он необходим для реализации заявляемого способа.The sign - "and at each stage of the production of methane-air mixture, each well is previously rewired" - indicates the readiness of the wells for the production of methane-air mixture as the slope moves, i.e. it is necessary to implement the proposed method.
Признак - "при этом одновременно с выпуском метановоздушной смеси из поддерживаемой за очистным забоем части конвейерной выработки в вентиляционную выработку подлежащего отработке столба в последней на участке, расположенном между смежными вентиляционными сбойками, ближайшими от очистного забоя, сооружают газодренажную камеру, состоящую из передней и задней частей, при этом, как только очистной забой в процессе его подвигания окажется впереди первой ближайшей вентиляционной сбойки, сооружают ее заднюю часть, которую оборудуют на сопряжении вентиляционной выработки с упомянутой вентиляционной сбойкой, а затем по мере дальнейшего подвигания очистного забоя при его приближении, как минимум, к двум первым скважинам, находящимся впереди упомянутой вентиляционной сбойки, сооружают ее переднюю часть, которую в процессе расперемычивания новых скважин и заперемычивания отработанных скважин поэтапно переносят вслед за подвиганием очистного забоя, после этого, как только очистной забой окажется впереди очередной вентиляционной сбойки, повторяют порядок сооружения передней и задней частей газодренажной камеры, при этом заднюю часть газодренажной камеры сохраняют до момента включения в совместную работу, как минимум, двух первых новых скважин и очередной вентиляционной сбойки согласно первому этапу по выпуску метановоздушной смеси из поддерживаемой части конвейерной выработки с последующим заперемычиванием ранее использованной вентиляционной сбойки" - совместно с указанным выше признаком (скважинами, пробуренными в угольном целике) характеризует последовательность сооружения передней и задней частей газодренажной камеры в соответствии с этапами выпуска метановоздушной смеси. Кроме того, он расширяет технологические возможности прямоточной схемы проветривания с подсвежением исходящей струи из очистного забоя за счет более активного оттеснения метановоздушной смеси высокой концентрации от забоя в нижней его части и в районе сопряжения с поддерживаемой за очистным забоем части конвейерной выработки. В то же время в прототипе [2] вынос метановоздушной смеси через выработанное пространство в поддерживаемую часть конвейерной выработки происходит иначе, а именно путем отвода метановоздушной смеси по поддерживаемой части конвейерной выработки до очередной вентиляционной сбойки. Эффективность оттеснения потока метановоздушной смеси на участке, составляющем 1/4 длины угольного целика, достигается на основе более интенсивного протекания в нижней части очистного забоя этого потока и соответственно выпуска его в вентиляционную выработку из поддерживаемой части конвейерной выработки через указанное выше вентиляционное устройство (газодренажную камеру), используемое совместно со скважинами. Наличие действующих скважин в целике на участке указанной длины в поддерживаемой части конвейерной выработки позволяет рассредоточить и увеличить ширину (фронт) выпускаемого через эти скважины потока метановоздушной смеси, что обеспечивает снижение концентрации этой смеси, начиная от забоя, создавая таким образом условия для повышения безопасности очистных работ. Наличие задней части газодренажной камеры в комплексе с вентиляционной сбойкой обеспечивает дополнительные возможности по выпуску метановоздушной смеси высокой концентрации, протекающей через обрушенные породы погашаемой за очистным забоем части конвейерной выработки, сохраняя при этом функцию исключенного из заявляемого решения вентиляционного канала.The sign - "at the same time, simultaneously with the release of the methane-air mixture from the part of the conveyor outlet supported by the mine face into the ventilation mine of the column to be mined, a gas drainage chamber consisting of front and rear parts is constructed in the section located between adjacent ventilation faults closest to the face; Moreover, as soon as the face in the process of moving it is ahead of the first nearest ventilation fault, construct its rear part, which will be equipped with If the ventilation working with the mentioned ventilation fault is pushed, and then, as the working face moves further, as it approaches at least the first two wells in front of the said ventilation fault, its front part is constructed, which, in the process of re-opening new wells and re-drilling of the completed wells in stages transferred after the movement of the working face, after that, as soon as the working face is ahead of the next ventilation failure, repeat the order of construction of the front th and the back of the gas drainage chamber, while the back of the gas drainage chamber is maintained until at least the first two new wells are included in the joint work and the next ventilation failure occurs according to the first stage for the release of methane-air mixture from the supported part of the conveyor production, followed by the washing of the previously used ventilation failures "- together with the above sign (wells drilled in the coal pillar) characterizes the sequence of construction of the front and rear th gas drainage chamber in accordance with the stages of the release of methane-air mixture. In addition, it expands the technological capabilities of the direct-flow ventilation scheme with the reflux of the outgoing jet from the face due to the more active displacement of the high concentration methane-air mixture from the bottom in the lower part and in the area of conjugation with the conveyor output supported behind the face. At the same time, in the prototype [2], the methane-air mixture is transported through the worked-out space to the supported part of the conveyor production differently, namely, the methane-air mixture is removed along the supported part of the conveyor production until the next ventilation failure. The efficiency of pushing the methane-air mixture flow over the 1/4 length of the coal pillar is achieved on the basis of a more intensive flow in the lower part of the face of the stream and, accordingly, its release into the ventilation outlet from the supported part of the conveyor outlet through the above-mentioned ventilation device (gas drainage chamber) used in conjunction with wells. The presence of active wells in the entire area of the specified length in the supported part of the conveyor production allows you to disperse and increase the width (front) of the methane-air mixture flow released through these wells, which ensures a decrease in the concentration of this mixture, starting from the bottom, thereby creating conditions for improving the safety of treatment operations . The presence of the back of the gas drainage chamber in combination with the ventilation shutoff provides additional opportunities for the production of a high concentration methane-air mixture flowing through the collapsed rocks, which is extinguished by the slaughter of the conveyor production, while maintaining the function of the ventilation duct excluded from the claimed solution.
Таким образом, наличие газодренажной камеры, одна часть которой оборудована на сопряжении вентиляционной выработки подлежащего отработке столба с вентиляционной сбойкой, а вторая часть - на примыкании поэтапно используемых скважин по мере подвигания очистного забоя на участке между вентиляционными сбойками, обеспечивает разбавление до безопасной концентрации метановоздушной смеси, поступающей из выработанного пространства через упомянутые скважины и чередующиеся вентиляционные сбойки, и соответственно управление газовыделением за пределами выемочного участка.Thus, the presence of a gas drainage chamber, one part of which is equipped to interface the ventilation generation of the column to be worked out with the ventilation failure, and the second part, at the adjoining of gradually used wells as the working face moves in the area between the ventilation failures, ensures dilution to a safe concentration of methane-air mixture, coming from the mined-out space through the aforementioned wells and alternating ventilation faults, and accordingly, gas evolution control and outside the excavation site.
Вместе с тем заявитель, проведя дополнительный поиск известных технических решений в данной области техники, установил, что известен из уровня техники вышеописанный отличительный признак, но с другой совокупностью существенных признаков [см. источник 3, с.51-53]. Это способ разработки угольного пласта с применением прямоточной схемы проветривания с подсвежением исходящей вентиляционной струи из очистного забоя и использованием смесительной камеры, оборудованной в вентиляционном штреке подготавливаемого к отработке столба на сопряжении его с одной из вентиляционных сбоек, и содержащей перемычку с регулируемым окном, обеспечивающим выпуск метановоздушной смеси, протекающей через выработанное пространство и упомянутую вентиляционную сбойку, в вентиляционный штрек. При этом выпуск метановоздушной смеси из поддерживаемой части конвейерной выработки осуществляется с использованием двух вентиляционных сбоек.However, the applicant, conducting 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 [see
Положительным свойством данного технического решения является то, что он позволяет обеспечить условия, согласно которым концентрация метана на сопряжении очистного забоя с конвейерным штреком при выпуске метановоздушной смеси через выработанное пространство в вентиляционную выработку не превышает предельно допустимую, согласно правилам безопасности, величину. Однако данное условие может быть достигнуто лишь при поддержании за очистным забоем участка конвейерной выработки значительной длины вследствие использования не менее двух вентиляционных сбоек, а это обуславливает высокую трудоемкость работ, связанную с необходимостью поддержания за очистным забоем участка конвейерной выработки соответственно указанной длины на границе с выработанным пространством.A positive feature of this technical solution is that it allows you to provide the conditions according to which the concentration of methane at the interface of the working face with the conveyor drift when the methane-air mixture is discharged through the worked-out space into the ventilation opening does not exceed the maximum allowable value, according to safety rules. However, this condition can only be achieved if the section of the conveyor mining is maintained at a long face due to the use of at least two ventilation faults, and this leads to the high laboriousness of the work associated with the need to maintain the section of the conveyor mine corresponding to the specified length at the border with the worked out space .
В заявляемом способе наличие газодренажной камеры, возведенной в вентиляционной выработке и состоящей из передней и задней частей, также обеспечивает указанные условия безопасности. Вместе с тем эти условия достигаются за счет значительного сокращения поддерживаемой за очистным забоем части конвейерной выработки, использования всего лишь одной вентиляционной сбойки, ближайшей от очистного забоя, и скважин большого диаметра.In the inventive method, the presence of a gas drainage chamber erected in the ventilation outlet and consisting of front and rear parts also provides the specified safety conditions. At the same time, these conditions are achieved due to a significant reduction in the part of the conveyor output supported behind the face, the use of only one ventilation fault closest to the face, and large wells.
Из изложенного следует, что сооружение газодренажной камеры по известному [3] и заявляемому техническим решениям не подтверждает их идентичность, следовательно, не подтверждает известность влияния рассматриваемого отличительного признака на указанный заявителем технический результат - снижение затрат на поддержание непогашаемой за очистным забоем на границе с выработанным пространством части конвейерной выработки за счет уменьшения ее протяженности, а также улучшение режима проветривания поддерживаемой за очистным забоем заданной длины конвейерной выработки. То есть этот технический результат никоим образом не следует из известных свойств рассматриваемого отличительного признака, а потому заявляемое изобретение удовлетворяет критерию изобретательский уровень.It follows from the foregoing that the construction of a gas drainage chamber according to the known [3] and claimed technical solutions does not confirm their identity, therefore, does not confirm the known influence of the distinguishing feature on the technical result indicated by the applicant - reducing the cost of maintaining the outstanding face of the mine at the border with the worked out space parts of the conveyor output by reducing its length, as well as improving the ventilation mode supported by the face of a given conveyor belt lengths. That is, this technical result in no way follows from the known properties of the distinguishing feature under consideration, and therefore, the claimed invention meets the criterion of inventive step.
Признак (пункт 2 формулы) - "для обеспечения надежности выпуска метановоздушной смеси на втором этапе суммарную площадь поперечного сечения скважин принимают равной не менее площади поперечного сечения одной вентиляционной сбойки" - обеспечивает надежный по условию безопасности подход к выбору площади поперечного сечения скважин, участвующих во втором этапе выпуска метановоздушной смеси, и вентиляционной сбойки, соотнеся их относительно друг друга указанным образом, чтобы достигнуть выпуск расчетного количества воздуха из очистного забоя. То есть данный признак необходим для выполнения формулы изобретения, поскольку направлен на обеспечение надежности выпуска метановоздушной смеси из очистного забоя.The sign (
Таким образом, совокупность существенных признаков, характеризующая сущность заявляемого изобретения, позволит снизить затраты на поддержание непогашаемой за очистным забоем части конвейерной выработки за счет уменьшения ее протяженности вследствие совместного использования скважин, пробуренных в целике, и вентиляционных сбоек.Thus, the set of essential features characterizing the essence of the claimed invention will allow to reduce the cost of maintaining the part of the conveyor output that is not redeemed behind the slaughter due to the reduction of its length due to the joint use of the wells drilled in its entirety and ventilation failures.
Все перечисленные технические эффекты позволят повысить эффективность и безопасность разработки по заявляемому способу.All of these technical effects will improve the efficiency and safety of the development of the claimed method.
Из изложенного следует, что существенные признаки заявляемого изобретения находятся в причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом и из уровня техники в данной области не очевидны явным образом для специалиста, что характеризует "изобретательский уровень" заявляемого технического решения.It follows from the foregoing that the essential features of the claimed invention are in a causal relationship with the achieved technical result and from the prior art in this field are not explicitly obvious to a specialist, which characterizes the "inventive step" of the claimed technical solution.
Промышленная применимость заявляемого изобретения обосновывается нижеприведенным описанием изобретения и чертежами к нему.The industrial applicability of the claimed invention is justified by the following description of the invention and the drawings thereto.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где:The essence of the invention is illustrated by drawings, where:
- на фиг.1 показана технологическая схема ведения очистных работ при разработке угольного пласта по описываемому способу, момент выпуска исходящей струи из очистного забоя и метановоздушной смеси из поддерживаемой части конвейерной выработки в вентиляционную выработку через ближайшую от очистного забоя вентиляционную сбойку и первые расположенные впереди сбойки, по крайней мере, две скважины (первый этап), вид в плане;- figure 1 shows the technological scheme of conducting treatment operations when developing a coal seam according to the described method, the moment of discharge of the outgoing stream from the working face and methane-air mixture from the supported part of the conveyor production into the ventilation working through the ventilation fault closest to the bottom of the mine and the first faults located ahead at least two wells (first stage), plan view;
- на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1;- figure 2 is a section along aa in figure 1;
- на фиг.3 - вынос газодренажной камеры с фиг.1;- figure 3 - removal of the gas drainage chamber of figure 1;
- на фиг.4 - схема выпуска исходящей струи из очистного забоя и метановоздушной смеси в вентиляционную выработку через скважины, следующие за первыми двумя скважинами (второй этап);- figure 4 is a diagram of the release of the outgoing jet from the face and methane-air mixture into the ventilation output through the wells following the first two wells (second stage);
- на фиг.5 - схема выпуска исходящей струи очистного забоя и метановоздушной смеси в вентиляционную выработку через еще неиспользованные скважины, находящиеся позади очередной вентиляционной сбойки (третий этап).- figure 5 is a diagram of the release of the outgoing jet of the face and methane-air mixture into the ventilation output through the unused wells that are behind the next ventilation failure (third stage).
Способ разработки высокогазоносных угольных пластов включает отработку верхнего выемочного столба 1 и смежного с ним нижнего выемочного столба 2. Подготовку выемочных столбов 1 и 2 осуществляют путем проведения и крепления парных конвейерной 3 и вентиляционной 4 выработок с оставлением между ними угольного целика 5 длиной L согласно принятой технологии очистных работ.A method for developing high-gas-bearing coal seams involves mining the
В процессе проведения выработок 3 и 4 между ними периодически проходят вентиляционные сбойки 6. При этом до отработки выемочного столба 1 очистным забоем 7 одновременно с проведением парных выработок 3 и 4 из одной из них в угольном целике 5 бурят скважины 8 большого диаметра, например диаметром d, равным 1,0-1,5 м, с последующим их заперемычиванием со стороны конвейерной выработки 3 отрабатываемого столба 1.In the course of
Крепление конвейерной 3 и вентиляционной 4 выработок каждого столба, а также вентиляционных сбоек 6 может быть осуществлено арочной либо анкерной крепью.Mounting
В процессе подвигания очистного забоя 7 в конвейерной выработке 3 на границе 9 с выработанным пространством 10 устанавливают охранную крепь 11, например органный ряд стоек. Свежий воздух подают в очистной забой 7 по вентиляционной выработке 4 выше отработанного столба 12, а отвод исходящей струи осуществляют с помощью потока метановоздушной смеси, создаваемого утечками воздуха, выносимыми из очистного забоя 7 и протекающими через выработанное пространство 10 и органный ряд 11 за счет общешахтной депрессии, по поддерживаемой части 13 конвейерной выработки 3, которая выполняет функцию газодренажной выработки. В этой же части 13 осуществляют подсвежение метановоздушной смеси воздухом, подаваемым по конвейерной выработке 3 навстречу очистному забою 7, с последующим выпуском метановоздушной смеси из этой части 13 в вентиляционную выработку 4 подлежащего отработке столба 2 посредством пробуренных в угольном целике 5 скважин 8 и чередующихся вентиляционных сбоек 6 (фиг.1, 2).In the process of moving the
Другими позициями обозначены: газодренажная (смесительная) камера 14, передняя 15 и задняя 16 части газодренажной камеры 14, перемычка 17 с регулируемым окном 18, проходная перемычка 19 с вентиляционной дверью 20, направляющая стенка 21, решетчатые предохранительные перегородки 22, скважины 23 после их расперемычивания, скважины 24 после их расперемычивания и заперемычивания скважин 23, скважины 25 после их расперемычивания и заперемычивания скважин 24.Other positions indicate: gas drainage (mixing) chamber 14,
Способ выполняют следующим образом.The method is as follows.
При отработке выемочного столба 1 подают свежий воздух в очистной забой 7 по вентиляционной выработке 4 выше отработанного столба 12, а исходящую струю отводят с помощью потока метановоздушной смеси, создаваемого утечками воздуха, выносимыми из очистного забоя 7 через выработанное пространство 10 и органный ряд стоек 11 за счет общешахтной депрессии в поддерживаемую за очистным забоем 7 часть 13 конвейерной выработки 3, с одновременным выпуском из последней метановоздушной смеси в вентиляционную выработку 4 подлежащего отработке столба 2 через ближайшую относительно очистного забоя 7 вентиляционную сбойку 6 и через скважины 8, пробуренные в угольном целике 5.When working out the
Причем выпуск метановоздушной смеси в вентиляционную выработку 4 по мере подвигания очистного забоя 7 на участке между вентиляционными сбойками 6 и отвода метановоздушной смеси из очистного забоя 7 в поддерживаемую часть 13 выработки 3 осуществляют поэтапно и в следующей последовательности. При этом на первом этапе выпуск метановоздушной смеси из поддерживаемой части 13 конвейерной выработки 3 на участке, примыкающем к ближайшей от очистного забоя 7 вентиляционной сбойке 6 и, как минимум, к двум первым скважинам 23, находящимся впереди ближайшей сбойки 6, осуществляют через упомянутые сбойку 6 и скважины 23 в вентиляционную выработку 4 подлежащего отработке столба 2 (фиг.1).Moreover, the methane-air mixture is discharged into the
На втором этапе выпуск метановоздушной смеси из поддерживаемой части 13 конвейерной выработки 3 на участке, примыкающем к скважинам 24, следующим за скважинами 23, осуществляют через эти скважины 24 в вентиляционную выработку 4 подлежащего отработке столба 2 (фиг.4).At the second stage, the methane-air mixture is released from the supported
На третьем этапе при подходе очистного забоя 7 к очередной вентиляционной сбойке 6 выпуск метановоздушной смеси из поддерживаемой части 13 конвейерной выработки 3 на участке, примыкающем к еще неиспользованным скважинам 25, находящимся впереди скважин 24 и позади очередной сбойки 6, осуществляют через упомянутые скважины 25 в вентиляционную выработку 4 подлежащего отработке столба 2 (фиг.5).At the third stage, when the working
При этом одновременно с выпуском метановоздушной смеси из поддерживаемой за очистным забоем части 13 конвейерной выработки 3 в вентиляционную выработку 4 в последней на участке, расположенном между смежными вентиляционными сбойками 6, ближайшими от очистного забоя 7, сооружают в сочетании с упомянутыми сбойками 6 и скважинами 8 газодренажную камеру 14 (фиг.3).In this case, simultaneously with the release of the methane-air mixture from the
Газодренажную камеру 14 относительно очистного забоя 7 выполняют из передней 15 и задней 16 частей, причем последнюю сочетают с ближайшей от очистного забоя 7 вентиляционной сбойкой 6 и оборудуют перемычкой 17 с регулируемым окном 18.The gas drainage chamber 14 relative to the
Каждая из частей 15 и 16 газодренажной камеры 14 включает проходную перемычку 19 с вентиляционной дверью 20, направляющую стенку 21, возводимую вдоль вентиляционной выработки 4, и примыкающие к направляющей стенке 21 впереди и позади нее решетчатые предохранительные перегородки 22.Each of the
Ниже рассмотрим порядок возведения передней 15 и задней 16 частей газодренажной камеры 14 при осуществлении трех этапов по выпуску метановоздушной смеси из поддерживаемой части 13 конвейерной выработки 3.Below we consider the order of construction of the front 15 and rear 16 parts of the gas drainage chamber 14 during the implementation of three stages for the production of methane-air mixture from the supported
Возведение газодренажной камеры 14 начинается с ее задней части 16. Заднюю часть 16 сооружают в вентиляционной выработке 4 на сопряжении ее с первой ближайшей вентиляционной сбойкой 6, как только очистной забой 7 в процессе подвигания окажется впереди упомянутой сбойки 6. По мере дальнейшего подвигания очистного забоя 7 при его приближении, как минимум, к двум первым скважинам 23, расположенным впереди упомянутой вентиляционной сбойки 6, сооружают переднюю часть 15 камеры 14 (фиг.1), которая совместно с уже сооруженной задней частью 16 участвует в реализации первого этапа по выпуску метановоздушной смеси.The erection of the gas drainage chamber 14 begins with its
В ходе дальнейшего подвигания очистного забоя 7 на участке между смежными вентиляционными сбойками 6 при подходе его к скважинам 24, а затем к скважинам 25 переднюю часть 15 газодренажной камеры 14 поэтапно переносят: сначала при примыкании ее к скважинам 24, которые предварительно расперемычивают, а скважины 23 после этого заперемычивают, затем - при примыкании ее к скважинам 25, которые также предварительно расперемычивают, а скважины 24 - заперемычивают, реализуя соответственно второй и третий этапы по выпуску метановоздушной смеси из части 13 выработки 3 (фиг.4, 5).During the further advancement of the working
Причем в процессе прохода очистным забоем 7 очередной вентиляционной сбойки 6 третий этап по выпуску метановоздушной смеси плавно переходит в первый этап, согласно которому вновь сооружают вначале заднюю часть 16 газодренажной камеры 14, как только очистной забой 7 окажется впереди упомянутой сбойки 6, а после этого сооружают ее переднюю часть 15 при приближении очистного забоя 7, как минимум, к двум первым новым скважинам 23, расположенным впереди упомянутой вентиляционной сбойки 6.Moreover, in the process of passage by the working
Одновременно с этим ранее сооруженную заднюю часть 15 газодренажной камеры 14 сохраняют до момента включения в совместную работу, как минимум, двух первых новых скважин 23 и очередной вентиляционной сбойки 6, как это предусмотрено первым этапом выпуска метановоздушной смеси из поддерживаемой части 13 выработки 3. После включения в совместную работу указанных скважин 23 и сбойки 6 ранее использованную заднюю часть 16 газодренажной камеры 14, а также ее переднюю часть 15, участвовавшую во всех трех этапах выпуска метановоздушной смеси, демонтируют и вновь монтируют по мере выполнения очередного цикла по выпуску метановоздушной смеси из поддерживаемой части 13 выработки 3, при этом ранее использованную вентиляционную сбойку 6, у которой демонтирована задняя часть 16 камеры 14, заперемычивают.At the same time, the previously constructed
На этом цикл по возведению газодренажной камеры 14 при реализации всех трех этапов по выпуску метановоздушной смеси из поддерживаемой за очистным забоем 7 части 13 конвейерной выработки 3 завершен, который по мере подвигания очистного забоя 7 повторяют аналогично описанному выше.On this, the cycle of erection of the gas drainage chamber 14 during the implementation of all three stages for the release of the methane-air mixture from the
Необходимость возведения в вентиляционной выработке 4 газодренажной камеры 14, состоящей из двух частей - передней, переносимой поэтапно, и задней - обусловлена повышенным газовыделением из углепородной толщи, проявляющимся при разработке высокогазоносных угольных пластов. Как показывает практика, отработка выемочного столба 1 в этом случае, сопровождающаяся периодически происходящими в выработанном пространстве 10 вторичными осадками основной кровли, осложняется повышенным газовыделением, что является следствием разгрузки пластов-спутников (условно не показаны). Именно наличие газодренажной камеры 14, состоящей из двух частей - передней 15 и задней 16, создает условия, согласно которым через ее переднюю часть осуществляется рассредоточенный выпуск метановоздушной смеси повышенной концентрации, подсвежаемый в вентиляционной выработке 4, а через ее заднюю часть 16 - выпуск оставшегося объема газовыделения после прососа смеси через обрушенные породы с последующим ее подсвежением в вентиляционной выработке 4, что обеспечивает надежные условия стока метановоздушной смеси из очистного забоя 7 в сторону выработанного пространства 10.The need for the construction in the
Причем подсвежение или разбавление до безопасной концентрации метановоздушной смеси, выпускаемой за счет общешахтной депрессии поочередно через скважины 23, 24 и 25 в вентиляционную выработку 4, осуществляется посредством свежего воздуха, подаваемого по вентиляционной выработке 4, а затем через переднюю 15 и заднюю 16 части газодренажной камеры 14.Moreover, the clarification or dilution to a safe concentration of methane-air mixture, released due to mine depression alternately through
Такая схема разбавления метановоздушной струи свежим воздухом в каждой части камеры 14 достигается за счет наличия в вентиляционной выработке 4 проходной перемычки 19 с вентиляционной дверью 20, расположенной перпендикулярно относительно направления вентиляционной струи воздуха, при этом вентиляционная дверь 20 при нормальной эксплуатации камеры остается всегда закрытой и открывается лишь при необходимости прохода работающих через перемычку 19. Поскольку каждая проходная перемычка 19 в совокупности с вентиляционной дверью 20 представляют собой вентиляционное устройство, обладающее сопротивлением, то соответственно значительная часть воздуха, как видно из фиг.1, 3, 4 и 5, протекает на участке между направляющей стенкой 21 каждой части камеры 14, угольным целиком 5 со скважинами 23, 24, 25, подсвежая таким образом метановоздушную смесь до безопасной концентрации в момент выпуска смеси на этом участке через скважины 23, 24 и 25. Решетчатые перегородки 22 не ограничивают протекание вентиляционной струи и служат в качестве элементов безопасности, исключающих возможность прохода людей через зону выпуска метановоздушной смеси, т.е. на участке между направляющей стенкой 21 и скважинами 23, 24, 25.Such a scheme for diluting a methane-air jet with fresh air in each part of the chamber 14 is achieved due to the presence in the
Причем целесообразно суммарную площадь поперечного сечения скважин 24, участвующих в выпуске метановоздушной смеси на втором этапе, принять равной не менее площади поперечного сечения одной вентиляционной сбойки 6, что, в свою очередь, позволит повысить надежность процесса выпуска смеси.Moreover, it is advisable to take the total cross-sectional area of the
Чтобы соблюсти условие обеспечения сохранности несущей способности угольного целика 5, количество N скважин, пробуренных в угольном целике 5, определяют из выражения:In order to comply with the condition of ensuring the safety of the bearing capacity of the
где V1 - объем угольного целика с учетом пробуренных в нем скважин, в котором непосредственно объем угля соответствует объему угля в целике без скважин, м3, при этом геометрические параметры последнего определяются нормативными документами и паспортом проведения парных подготовительных выработок 3 и 4;where V 1 is the volume of the coal pillar, taking into account the wells drilled in it, in which the volume of coal directly corresponds to the volume of coal in the whole without wells, m 3 , while the geometric parameters of the latter are determined by regulatory documents and a passport for paired
V2 - суммарный объем полостей, сформированный в целике 5 с помощью скважин 8, зависящий от расхода утечек воздуха, протекающих через выработанное пространство 10 и поддерживаемую часть 13 конвейерной выработки 3, скорости движения воздуха и определяемый расчетным путем, м3.V 2 - the total volume of cavities formed in the rear 5 using
Соблюдение условия соответствия упомянутого объема целика 5 со скважинами 8 и объема целика 5 без них позволит целику 5 воспринимать силы горного давления, как несущая опора и соответственно обеспечить ему заданную паспортом проведения горных выработок 3 и 4 несущую способность.Observance of the conditions for the correspondence of the said
Принятая схема выпуска метановоздушной смеси из поддерживаемой части 13 выработки 3 за счет использования, кроме вентиляционных сбоек 6, и скважин 8, пробуренных в угольном целике 5, позволит уменьшить протяженность поддерживаемой за очистным забоем 7 части 13 конвейерной выработки 3 до длины, не менее 1/4 длины угольного целика 5, и, как следствие, улучшить условия отвода исходящей струи из очистного забоя 7 и выпуска метановоздушной смеси в вентиляционную выработку 4.The adopted scheme for the release of the methane-air mixture from the supported
Таким образом, использование заявляемого способа за счет уменьшения протяженности поддерживаемой за очистным забоем 7 части 13 конвейерной выработки 3 отрабатываемого пласта, обусловленного совместным использованием скважин 8, пробуренных в угольном целике 5, и вентиляционных сбоек 6 для выпуска метановоздушной смеси, при одновременном улучшении режима проветривания поддерживаемой части конвейерной выработки позволит значительно эффективно и безопасно отрабатывать высокогазоносные угольные пласты.Thus, the use of the proposed method by reducing the length supported by the
Источники информацииInformation sources
1. Авторское свидетельство СССР №819339, кл. Е21С 41/18, 1979 г.1. USSR author's certificate No. 819339, cl. E21C 41/18, 1979
2. Патент Российской Федерации №2178526, кл. Е21С 41/18, 2000 г. (прототип).2. Patent of the Russian Federation No. 2178526, cl. Е21С 41/18, 2000 (prototype).
3. Мясников А.А., Рябченко А.С., Садчиков В.А. Управление газовыделением при разработке угольных пластов. - М.: Недра, 1987, с.51-53.3. Myasnikov A.A., Ryabchenko A.S., Sadchikov V.A. Management of gas evolution in the development of coal seams. - M .: Nedra, 1987, p. 51-53.
Claims (2)
где V1 - объем угольного целика с учетом пробуренных в нем скважин, в котором непосредственно объем угля соответствует объему угля в целике без скважин, м3, при этом геометрические параметры последнего определяются нормативными документами и паспортом проведения парных подготовительных выработок;
V2 - суммарный объем полостей, сформированный в целике с помощью скважин, зависящий от расхода утечек воздуха, протекающих через выработанное пространство и поддерживаемую часть конвейерной выработки, скорости движения воздуха и определяемый расчетным путем, м3,
которое подтверждает условие обеспечения сохранности несущей способности угольного целика, при этом поддержание упомянутой части конвейерной выработки охранной крепью за очистным забоем осуществляют на протяжении ее не более 1/4 длины угольного целика с обеспечением возможности выпуска метановоздушной смеси из очистного забоя, а при отработке столба по мере подвигания очистного забоя на каждом из участков между вентиляционными сбойками и отвода потока метановоздушной смеси по поддерживаемой части конвейерной выработки выпуск его из указанной части выработки в вентиляционную выработку подлежащего отработке столба осуществляют в три этапа: при этом на первом этапе метановоздушную смесь выпускают, как минимум, через две первые скважины, находящиеся впереди ближайшей от очистного забоя вентиляционной сбойки, при одновременном выпуске метановоздушной смеси через упомянутую сбойку, на втором этапе - через скважины, следующие за упомянутыми скважинами, а на третьем этапе при подходе очистного забоя к очередной вентиляционной сбойке метановоздушную смесь выпускают через еще неиспользованные скважины, находящиеся позади этой сбойки, причем при выполнении каждого этапа по выпуску метановоздушной смеси предварительно каждую скважину расперемычивают, при этом одновременно с выпуском метановоздушной смеси из поддерживаемой за очистным забоем части конвейерной выработки в вентиляционную выработку подлежащего отработке столба в последней на участке, расположенном между смежными вентиляционными сбойками, ближайшими от очистного забоя, сооружают газодренажную камеру, состоящую из передней и задней частей, при этом, как только очистной забой в процессе его подвигания окажется впереди первой ближайшей вентиляционной сбойки, сооружают ее заднюю часть, которую оборудуют на сопряжении вентиляционной выработки с упомянутой вентиляционной сбойкой, а затем по мере дальнейшего подвигания очистного забоя при его приближении, как минимум, к двум первым скважинам, находящимся впереди упомянутой вентиляционной сбойки, сооружают ее переднюю часть, которую в процессе расперемычивания новых скважин и заперемычивания отработанных скважин поэтапно переносят вслед за подвиганием очистного забоя, после того, как только очистной забой окажется впереди очередной вентиляционной сбойки, повторяют порядок сооружения передней и задней частей газодренажной камеры, при этом заднюю часть газодренажной камеры сохраняют до момента включения в совместную работу, как минимум, двух первых новых скважин и очередной вентиляционной сбойки согласно первому этапу по выпуску метановоздушной смеси из поддерживаемой части конвейерной выработки с последующим заперемычиванием ранее использованной вентиляционной сбойки.1. A method for the development of high-gas-bearing coal seams, including the preparation of excavation columns by conducting and securing paired conveyor and ventilation openings with leaving a coal pillar between the conveyor working out of the worked column and the ventilation working out of the column to be worked out, conducting ventilation failures between the conveyor working out of the worked column and the ventilation working out of the working mine pillar, working out the pillars with long working faces with the simultaneous installation of ocher support at the border with the worked out space in the part of the conveyor production supported behind the working face, supplying fresh air to the working face through the ventilation working above the exhaust column and removing the outgoing stream from the working face by means of ventilation using a methane-air mixture stream created by air leaks from the treatment face face through the mined-out space due to the mine shaft depression into the supported part of the conveyor production, which performs the function of gas-drainage production, and subs buried in it, with simultaneous release of the last methane-air mixture through the closest ventilation face to the ventilation hole of the column to be mined outside the excavation section, characterized in that when paired preparatory workings from one of them, large diameter wells are drilled through the whole pillar with their subsequent panning on the side of the conveyor belt of the worked out column, while the number N of wells drilled in each coal pillar is determined eat out of expression
where V 1 is the volume of the coal pillar, taking into account the wells drilled in it, in which the volume of coal directly corresponds to the volume of coal in the whole without wells, m 3 , while the geometric parameters of the latter are determined by regulatory documents and a passport for paired preparatory workings;
V 2 - the total volume of cavities formed entirely with the help of wells, depending on the flow rate of air leaks flowing through the worked-out space and the supported part of the conveyor output, air velocity and determined by calculation, m 3 ,
which confirms the condition of ensuring the safety of the bearing capacity of the coal pillar, while maintaining the aforementioned part of the conveyor output by the guard support behind the working face is carried out for no more than 1/4 of the length of the coal pillar with the possibility of releasing the methane-air mixture from the working face, and when working out the column as the movement of the working face in each of the sections between the ventilation faults and the removal of the methane-air mixture flow along the supported part of the conveyor output; of the specified part of the production into the ventilation working out of the column to be worked out is carried out in three stages: in this case, at the first stage, the methane-air mixture is discharged through at least the first two wells ahead of the closest ventilation shutter from the bottom of the mine, while the methane-air mixture is released through the said shutdown, at the second stage - through the wells following the mentioned wells, and in the third stage, when the working face approaches the next ventilation shutdown, the methane-air mixture is released through if there are still unused wells located behind this failure, and during each stage of methane-air mixture production, each well is pre-watered, while simultaneously with the methane-air mixture being discharged from the part of the conveyor outlet supported behind the treatment bottom into the ventilation outlet of the column to be worked out in the last section, located between adjacent ventilation faults closest to the face, a gas drainage chamber is constructed consisting of the front and rear parts then, as soon as the face in the process of its advancement is ahead of the first nearest ventilation fault, construct its rear part, which is equipped to interface the ventilation workings with the said ventilation fault, and then, as the mine moves further, when it approaches, at least , to the first two wells in front of the aforementioned ventilation failure, construct its front part, which, in the process of re-wiring new wells and re-wiring of the completed wells in stages o are transferred after moving the face, after the face is ahead of the next ventilation failure, the construction procedure of the front and rear parts of the gas drainage chamber is repeated, while the back of the gas drainage chamber is stored until at least the first two new wells and another ventilation failure according to the first stage for the production of methane-air mixture from the supported part of the conveyor production followed by re-washing of the previously used The ventilation sboyka.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007124662/03A RU2343285C1 (en) | 2007-06-29 | 2007-06-29 | Method of development of high gas bearing coal beds |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007124662/03A RU2343285C1 (en) | 2007-06-29 | 2007-06-29 | Method of development of high gas bearing coal beds |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2343285C1 true RU2343285C1 (en) | 2009-01-10 |
Family
ID=40374205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007124662/03A RU2343285C1 (en) | 2007-06-29 | 2007-06-29 | Method of development of high gas bearing coal beds |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2343285C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2453702C1 (en) * | 2010-10-21 | 2012-06-20 | Открытое Акционерное Общество "Уральский Научно-Исследовательский И Проектный Институт Галургии" (Оао "Галургия") | Method for dust and gas removal from stope ore |
| RU2478791C1 (en) * | 2011-08-19 | 2013-04-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Донской государственный аграрный университет" | Method to ventilate blind pits and coal mines |
| RU2510461C1 (en) * | 2012-12-06 | 2014-03-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт угля Сибирского отделения Российской академии наук (ИУ СО РАН) | Complex control method of gas emission in extraction sections at development of thick and superimposed highly gas-bearing gently sloping coal beds |
| CN105240012A (en) * | 2015-09-02 | 2016-01-13 | 中国矿业大学(北京) | F-type section coal-mining method allowing commingled mining of coal pillars |
| CN114165210A (en) * | 2021-12-16 | 2022-03-11 | 中国矿业大学(北京) | Deep coal resource fluidization mining method and system |
-
2007
- 2007-06-29 RU RU2007124662/03A patent/RU2343285C1/en active
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2453702C1 (en) * | 2010-10-21 | 2012-06-20 | Открытое Акционерное Общество "Уральский Научно-Исследовательский И Проектный Институт Галургии" (Оао "Галургия") | Method for dust and gas removal from stope ore |
| RU2478791C1 (en) * | 2011-08-19 | 2013-04-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Донской государственный аграрный университет" | Method to ventilate blind pits and coal mines |
| RU2510461C1 (en) * | 2012-12-06 | 2014-03-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт угля Сибирского отделения Российской академии наук (ИУ СО РАН) | Complex control method of gas emission in extraction sections at development of thick and superimposed highly gas-bearing gently sloping coal beds |
| CN105240012A (en) * | 2015-09-02 | 2016-01-13 | 中国矿业大学(北京) | F-type section coal-mining method allowing commingled mining of coal pillars |
| CN105240012B (en) * | 2015-09-02 | 2017-05-03 | 中国矿业大学(北京) | F-type section coal-mining method allowing commingled mining of coal pillars |
| CN114165210A (en) * | 2021-12-16 | 2022-03-11 | 中国矿业大学(北京) | Deep coal resource fluidization mining method and system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2685359C1 (en) | Method of constructing network priority gas migration paths, as well as gas discharge and extraction | |
| RU2333363C1 (en) | Method of monitoring gas emission during mining operations in series of highly gaseous coal seams | |
| RU2343285C1 (en) | Method of development of high gas bearing coal beds | |
| RU2390633C1 (en) | Procedure for development of steeply pitching beds of coal | |
| RU2282030C1 (en) | Superimposed highly gas-bearing coal bed series development method | |
| RU2428566C1 (en) | Development method of gently sloping coal beds | |
| RU2648371C1 (en) | Method to mine thick steep deposits of unstable ore | |
| RU2322583C2 (en) | Development method for steep and inclined deposit having low and medium thickness | |
| RU2397324C1 (en) | Method for development of minor inclined and sloping ore lodes | |
| RU2512049C2 (en) | Gas emission control method at development of coal bed prone to spontaneous ignition | |
| RU2439323C1 (en) | Method to mine inclined ore deposits | |
| RU2283430C1 (en) | Method for thick steep seams mining | |
| RU2178526C1 (en) | Method of mining flat and inclined coal seams | |
| RU2472932C1 (en) | Development method of flat and inclined thick ore bodies | |
| RU2270338C1 (en) | Method for preparation and excavation of inclined and steep mineral bed | |
| RU2248448C1 (en) | Method for extraction of steep-falling deposits of weak ores | |
| RU2123115C1 (en) | Method of controlling gas emission from worked out space | |
| 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 | |
| RU2648133C1 (en) | Method of open-underground development of steeply pitching coal | |
| RU2486340C2 (en) | Layered room-and-pillar system with complete stowing | |
| RU2732931C1 (en) | Degassing method of working area | |
| RU2030581C1 (en) | Method for combined mining of thick ore bodies | |
| RU2726752C1 (en) | Method for underground development of flat coal beds prone to spontaneous ignition | |
| RU2471990C1 (en) | Method to mine sloping and inclined coal beds of average capacity |