RU2700141C1 - Method of determining boundaries of methane-hazardous area of mined-out area near mining face - Google Patents
Method of determining boundaries of methane-hazardous area of mined-out area near mining face Download PDFInfo
- Publication number
- RU2700141C1 RU2700141C1 RU2018142014A RU2018142014A RU2700141C1 RU 2700141 C1 RU2700141 C1 RU 2700141C1 RU 2018142014 A RU2018142014 A RU 2018142014A RU 2018142014 A RU2018142014 A RU 2018142014A RU 2700141 C1 RU2700141 C1 RU 2700141C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- methane
- space
- mined
- well
- lava
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000005065 mining Methods 0.000 title abstract description 12
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 82
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000003245 working effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 7
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 claims description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 5
- 230000035508 accumulation Effects 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F7/00—Methods or devices for drawing- off gases with or without subsequent use of the gas for any purpose
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано при очистной отработке опасных по газу угольных пластов.The invention relates to mining, mainly to the coal industry, and can be used in the treatment of gas-hazardous coal seams.
Изобретение направлено на определение границ метаноопасной области выработанного пространства вблизи очистного забоя путем измерения концентрации метана и расхода воздуха в лаве и в примыкающей к выработанному пространству части призабойного пространства лавы.The invention is aimed at determining the boundaries of the methane-hazardous area of the mined-out area near the face by measuring the methane concentration and air flow in the lava and in the part of the lava bottom-hole space adjacent to the mined-out space.
Известен способ определения аэрологических параметров призабойного пространства действующей лавы, включающий проведение газовоздушных съемок в очистном забое (Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. Макеевка-Донбасс, 1989. - 319 с; стр. 39, 62, 64, 129).A known method for determining the aerological parameters of the bottomhole space of the active lava, including gas-air surveys in the face (Design Guide for the ventilation of coal mines. Makeevka-Donbass, 1989. - 319 s; p. 39, 62, 64, 129).
Недостатком способа является невозможность определения аэрологической области выработанного пространства вблизи проветриваемого очистного забоя.The disadvantage of this method is the inability to determine the upper-air area of the worked out space near the ventilated treatment face.
Известен другой способ определения аэрогазодинамических параметров на выемочных участках, включающий измерения расхода воздуха и концентрации метана в выработках при различных объемах добываемого угля (Рубан А.Д., Артемьев В.Б. и др. Проблемы обеспечения высокой производительности очистных забоев в метанообильных шахтах. - М: УРАН ИПКОН РАН, 2009. - 396 с; стр. 189-190).There is another way to determine aerogasdynamic parameters in mining areas, including measuring air flow and methane concentration in mines at various volumes of coal mined (Ruban A.D., Artemyev V.B. and others. Problems of ensuring high productivity of working faces in methane-rich mines. - M: URANI IPKON RAS, 2009 .-- 396 p .; p. 189-190).
К недостаткам этого способа относится невозможность определения метаноопасной области выработанного пространства вблизи проветриваемого очистного забоя.The disadvantages of this method include the inability to determine the methane hazardous area of the mined-out area near the ventilated working face.
Наиболее близким по технической сути и частично достигаемому результату является техническое решение, изложенное в патенте RU №2610600 С1, на способ определения расхода воздуха в выработанном пространстве очистного забоя, включающем проведение выработок в плоскости угольного пласта, измерение концентрации метана и его дебита в лаве и в примыкающей к выработанному пространству части призабойного пространства лавы.The closest in technical essence and partially achieved result is a technical solution, set forth in RU Patent No. 2610600 C1, for a method for determining air flow rate in a mined-out working space, including conducting workings in the plane of a coal seam, measuring methane concentration and its flow rate in lava and in adjacent to the mined-out part of the bottomhole space of the lava.
И этому способу присущи недостатки, поскольку невозможно определить область опасного содержания метана в выработанном пространстве проветриваемого очистного забоя.And this method has inherent disadvantages, since it is impossible to determine the area of the hazardous methane content in the worked out space of the ventilated working face.
Целью изобретения является определение границ метаноопасной области выработанного пространства вблизи очистного забоя по содержанию в нем метана, преимущественно при возвратноточной схеме проветривания выработок добычного участка.The aim of the invention is to determine the boundaries of the methane-hazardous area of the mined-out area near the face by the methane content in it, mainly in the case of a return-flow ventilation scheme for mine workings.
Согласно изобретению поставленная цель достигается тем, что в способе определения метаноопасной области выработанного пространства вблизи проветриваемого очистного забоя проводят выработки в плоскости угольного пласта, измеряют концентрацию и расход метана в лаве и в примыкающей к выработанному пространству части призабойного пространства лавы, из боковой выработки выемочного участка проводят дегазационную скважину в кровлю пласта на не разгруженный от горного давления массив, по данным измерения в скважине концентрации и дебита метана устанавливают местоположение наибольшей его величины в координатах трехмерного пространства, охваченного вакуумным действием скважины, при этом влияние очистного забоя на процесс изменения содержания метана в выработанном пространстве лавы устанавливают по началу снижения дебита метана из скважины, а область возмущенной скважиной метановоздушной смеси в прилегающем к очистному забою выработанном пространстве определяют по границе внутреннего контура трехмерного газового пространства и почвой пласта на участке активных притечек воздуха из выработанного пространства в призабойное пространство лавы.According to the invention, the goal is achieved by the fact that in the method for determining the methane hazardous area of the mined space near the ventilated working face, workings are carried out in the plane of the coal seam, the concentration and consumption of methane are measured in the lava and in the part of the bottom hole space adjacent to the mined space, from the side excavation of the excavation section degassing well into the roof of the formation onto an array not unloaded from rock pressure, according to the measurement in the well of concentration and flow rate of methane establish the location of its greatest value in the coordinates of the three-dimensional space covered by the vacuum action of the well, while the influence of the face on the process of changing the methane content in the developed lava space is established by the beginning of the decrease in methane production from the well, and the area of the methane-air mixture perturbed by the well in the adjacent face the developed space is determined by the boundary of the internal contour of the three-dimensional gas space and the soil of the reservoir in the area of active techek air gob into the bottom space lava.
Способ определения метаноопасной области выработанного пространства вблизи проветриваемого очистного забоя осуществляют следующим образом.The method for determining the methane hazardous area of the mined space near the ventilated working face is as follows.
В подготавливаемом к очистной отработке участке угольного пласта проводят боковые выработки в плоскости пласта вдоль выемочного участка. Измеряют в них и в примыкающей к выработанному пространству части призабойного пространства лавы концентрацию и дебит метана во время очистной добычи угля. Полученные данные используют для построения аэрогазодинамического состояния призабойного пространства лавы, то есть выявляют по сети выработок участка динамику концентрации и дебита метана во время очистной выемки угля в режиме работы лавы по добыче угля и метановыделению из угольных пластов в выработки участка и призабойное пространство лавы.In the area of the coal seam prepared for treatment, lateral excavations are carried out in the plane of the seam along the excavation section. They measure in them and in the part of the bottomhole space of the lava adjacent to the mined space the concentration and rate of methane during coal mining. The data obtained are used to construct the aerogasdynamic state of the bottomhole space of the lava, i.e., the methane concentration and production dynamics are revealed from the mine workings network during coal mining during the operation of the lava for coal mining and methane extraction from coal seams into the mine workings and the bottomhole space of the lava.
Измерение концентрации и дебита метана производят известными (стандартными) методами.Measurement of the concentration and flow rate of methane produced by known (standard) methods.
По распределению потоков воздуха в призабойном пространстве лавы устанавливают места утечек воздуха в выработанное пространство и его активных притечек в призабойное. Как правило, притечки газовоздушных смесей имеют место в четвертой - пятой частях длины лавы вблизи вентиляционной выработки, что обусловлено депрессией вентиляционной сети. При этом притечки газовоздушных смесей в призабойное пространство лавы в значительной степени предопределяют газовую ситуацию в прилегающем к призабойному пространству лавы пространстве, следовательно, и искомую область газосодержащего воздушного пространства вблизи проветриваемого очистного забоя.The distribution of air flows in the bottomhole space of the lava establishes the place of air leaks into the worked out space and its active leakages into the bottomhole. As a rule, leakages of gas-air mixtures occur in the fourth to fifth parts of the length of the lava near the ventilation outlet, which is due to the depression of the ventilation network. At the same time, leakages of gas-air mixtures into the face of the lava face largely determine the gas situation in the space adjacent to the face of the face of the lava, and therefore, the desired area of the gas-containing air space near the ventilated face.
Дополнительной операцией в решении задачи является бурение из боковой вентиляционной участковой выработки дегазационной скважины в кровлю пласта на не разгруженный от горного давления массив. Забой такой скважины располагают вне зоны влияния обрушенных пород кровли на процесс дегазации углепородного массива вблизи скважины, для чего в скважине сразу после ее бурения устанавливают паккер, отделяющий призабойную часть скважины от зоны обрушения и трещиноватости пород кровли. Дегазационную скважину подключают к трубопроводу под вакуумом, измеряют концентрацию и дебит метана, разрежение в скважине и ее местоположение относительно очистного забоя в координатах трехмерного пространства забоя скважины (координаты х - от очистного забоя, у - в боковую сторону выработанного пространства и z - в кровлю пласта).An additional operation in solving the problem is drilling from a lateral ventilation precinct of a degassing well into the roof of the formation onto an array not unloaded from rock pressure. The bottom of such a well is located outside the zone of influence of collapsed roofing rocks on the degassing process of the coal-bearing mass near the well, for which a packer is installed in the well immediately after its drilling, which separates the bottom-hole part of the well from the collapse and fracture of the roofing rocks. The degassing well is connected to the pipeline under vacuum, the concentration and flow rate of methane are measured, the vacuum in the well and its location relative to the face in the coordinates of the three-dimensional space of the bottom of the well (x coordinates - from the face, y - to the side of the worked out space and z - to the top of the formation )
Разгрузочное влияние очистного забоя на газодинамические процессы, протекающие в дегазационной скважине, определяют по началу снижения дебита метана из скважины. При этом область разгружаемого углепородного массива от горного давления и объем возмущенной скважиной газовоздушной смеси определяют по внутреннему контуру трехмерного газового пространства и почвой пласта на участке активных притечек воздуха из выработанного пространства в призабойное пространство лавы.The unloading effect of the working face on the gas-dynamic processes occurring in a degassing well is determined by the beginning of the reduction in methane production from the well. At the same time, the area of the discharged carbonaceous massif from the rock pressure and the volume of the gas-air mixture perturbed by the well are determined by the internal contour of the three-dimensional gas space and the formation soil in the area of active air inflows from the worked out space to the bottomhole lava space.
Фактические данные измерения дебита метана из дегазационной скважины в координатах х, у и z показаны на фигурах 1-3, где изменение дебита метана отражено в координатах х (фиг. 1), у (фиг. 2) и z (фиг. 3) в периоды накопления метана в скважине и снижения его дебита. При этом расстояния х, у и z соответствуют началу измерения газовыделения в дегазационную скважину, то есть до разгрузки массива от горного давления. Произведением максимальных величин дебита метана (см. координаты х, у и z) определяют расположение наиболее опасного объема метановоздушной смеси при традиционно используемых концентрациях метана: в объемных количествах 5-15% (взрывоопасная метановоздушная смесь), 25% и более (метановоздушная смесь, наиболее пригодная для утилизации). Содержание метана в газовоздушной смеси измеряют в скважине и в период снижения дебита метана на участке активных притечек воздуха из выработанного пространства в призабойное. Это участок длины лавы, равный не более 30-40 м от вентиляционной выработки.Actual data on the measurement of methane production from a degassing well in the x, y, and z coordinates is shown in figures 1-3, where the change in methane production is reflected in the x coordinates (Fig. 1), y (Fig. 2) and z (Fig. 3) in periods of methane accumulation in the well and a decrease in its flow rate. In this case, the distances x, y and z correspond to the beginning of the measurement of gas evolution into the degassing well, that is, before the mass is unloaded from the rock pressure. The product of the maximum methane production rates (see x, y, and z coordinates) determines the location of the most dangerous volume of the methane-air mixture at the traditionally used methane concentrations: in volumes of 5-15% (explosive methane-air mixture), 25% or more (methane-air mixture, the most suitable for disposal). The methane content in the gas-air mixture is measured in the well and during a decrease in the flow rate of methane in the area of active air leaks from the exhausted space to the bottomhole. This is the length of the lava, equal to no more than 30-40 m from the ventilation output.
Объем метаноопасной области выработанного пространства вблизи проветриваемого очистного забоя определяют произведением числовых величин х, у и z от почвы пласта и газодинамического состояния рудничного воздуха с учетом концентрации метана, степени разряженное™ воздуха в прилегающем к очистному забою выработанном пространстве в соответствии с положениями Инструкции по дегазации угольных шахт (2012 г.).The volume of the methane-hazardous area of the mined-out area near the ventilated working face is determined by the product of the numerical values of x, y and z from the formation soil and the gas-dynamic state of the mine air, taking into account the methane concentration, the degree of rarefied ™ air in the worked-out area adjacent to the face, in accordance with the provisions of the Coal Degassing Instruction mines (2012).
Объем опасной метаносодержащей смеси под кривой газовыделения определяют графоаналитическим методом с учетом измеренных величин дебита и концентрации метана, пространственного расположения объемной зоны газосодержащего воздуха в выработанном пространстве вблизи призабойного пространства лавы. Аналогичным методом определяют размеры зон метаносодержащего воздуха при газодинамическом процессе, отмеченном на участке кривой снижения дебита метана.The volume of a hazardous methane-containing mixture under the gas evolution curve is determined by the graphoanalytical method taking into account the measured flow rates and methane concentration, the spatial location of the gas-containing air volume zone in the mined space near the bottomhole face of the lava. A similar method determines the size of the zones of methane-containing air during the gas-dynamic process, noted on the plot of the curve for decreasing methane flow rate.
Суть выполняемых измерений дебита метана из пробуренной скважины поясняется чертежами, где на фигурах 1, 2 и 3 представлены зависимости дебита метана от координат забоя скважины соответственно х, у и z.The essence of the measurements of methane production from a drilled well is illustrated by drawings, where Figures 1, 2 and 3 show the dependences of methane production on the bottomhole coordinates of x, y and z, respectively.
Внедрение способа определения границ метаноопасной области выработанного пространства вблизи проветриваемого очистного забоя позволит обоснованно рекомендовать мероприятия по предотвращению опасных скоплений метановоздушных смесей вблизи призабойного пространства лавы средствами дегазации.The introduction of a method for determining the boundaries of the methane-hazardous area of the mined-out area near the ventilated working face will allow us to reasonably recommend measures to prevent dangerous accumulations of methane-air mixtures near the bottom-hole space of the lava by means of degassing.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018142014A RU2700141C1 (en) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Method of determining boundaries of methane-hazardous area of mined-out area near mining face |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018142014A RU2700141C1 (en) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Method of determining boundaries of methane-hazardous area of mined-out area near mining face |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2700141C1 true RU2700141C1 (en) | 2019-09-12 |
Family
ID=67989578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018142014A RU2700141C1 (en) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Method of determining boundaries of methane-hazardous area of mined-out area near mining face |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2700141C1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1634803A1 (en) * | 1989-03-20 | 1991-03-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела | Method for determining boundaries of the zone of joints communicating with the worked space |
| RU2222698C2 (en) * | 2002-01-09 | 2004-01-27 | Институт угля и углехимии СО РАН | Method determining zones of gas seepage when rock mass is underworked by breakage face |
| RU2307244C1 (en) * | 2006-02-20 | 2007-09-27 | Институт угля и углехимии СО РАН (ИУУ СО РАН) | Method for underground coal seam series gasification |
| RU2395690C1 (en) * | 2009-03-05 | 2010-07-27 | Владимир Александрович Зуев | Method for control of gas release from stripped area |
| CN102094671A (en) * | 2011-02-27 | 2011-06-15 | 山东新矿赵官能源有限责任公司 | Three-dimensional gas extraction method for coal seams with low-permeability and low possibility of gas extraction |
| CN202119900U (en) * | 2011-06-21 | 2012-01-18 | 北京蓝尊科技有限公司 | Mine underground mining activity real-time monitoring system based on blast source location technology |
| RU2610600C1 (en) * | 2015-12-30 | 2017-02-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ НЕДР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИПКОН РАН) | Method for determining flow of air in worked-out area of working face |
-
2018
- 2018-11-29 RU RU2018142014A patent/RU2700141C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1634803A1 (en) * | 1989-03-20 | 1991-03-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела | Method for determining boundaries of the zone of joints communicating with the worked space |
| RU2222698C2 (en) * | 2002-01-09 | 2004-01-27 | Институт угля и углехимии СО РАН | Method determining zones of gas seepage when rock mass is underworked by breakage face |
| RU2307244C1 (en) * | 2006-02-20 | 2007-09-27 | Институт угля и углехимии СО РАН (ИУУ СО РАН) | Method for underground coal seam series gasification |
| RU2395690C1 (en) * | 2009-03-05 | 2010-07-27 | Владимир Александрович Зуев | Method for control of gas release from stripped area |
| CN102094671A (en) * | 2011-02-27 | 2011-06-15 | 山东新矿赵官能源有限责任公司 | Three-dimensional gas extraction method for coal seams with low-permeability and low possibility of gas extraction |
| CN202119900U (en) * | 2011-06-21 | 2012-01-18 | 北京蓝尊科技有限公司 | Mine underground mining activity real-time monitoring system based on blast source location technology |
| RU2610600C1 (en) * | 2015-12-30 | 2017-02-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ НЕДР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИПКОН РАН) | Method for determining flow of air in worked-out area of working face |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Thakur | Coal seam degasification | |
| RU2604533C2 (en) | Method for prediction of coal methane resources at area of abandoned mine | |
| Shadrin | Geophysical criterion of pre-outburst crack propagation in coal beds | |
| RU2453704C1 (en) | Method for determination of methane content in coal vein | |
| Meshkov et al. | Numerical simulation of aerogasdynamics processes in a longwall panel for estimation of spontaneous combustion hazards | |
| RU2700141C1 (en) | Method of determining boundaries of methane-hazardous area of mined-out area near mining face | |
| Hudecek | Analysis of safety precautions for coal and gas outburst-hazardous strata | |
| RU2527096C1 (en) | Method of predicting methane hazard in mine | |
| RU2600000C1 (en) | Method of stope ore methane balance predicting | |
| RU2372485C1 (en) | Method of determining methane content in coal bed | |
| EA200801780A1 (en) | METHOD OF UNDERGROUND DEVELOPMENT OF STONE CARBON MONEY | |
| RU2310073C1 (en) | Safe mine for gas-bearing fire-hazardous seam cutting | |
| RU2541342C1 (en) | Forecasting method of gas balance of working face | |
| CN106815423A (en) | A kind of W types ventilation goaf spontaneous combustion of remaining coal analogy method | |
| RU2553121C1 (en) | Method of determining gas recovery of mined seam in stopping face | |
| RU2565311C1 (en) | Coal seam degassing | |
| RU2813009C1 (en) | Method for predicting methane abundance for excavation sites | |
| RU2281393C1 (en) | Method for fractured zone boundary determination in underworked rock massif | |
| RU2010133198A (en) | METHOD FOR DETERMINING EMISSION ZONES IN COAL SEAMS | |
| RU2541343C1 (en) | Method of determining length of bearing pressure zone from breakage face | |
| RU2543238C2 (en) | Method of prediction of explosiveness of deposited dust in gassy mines | |
| RU2415266C1 (en) | Method of coal extraction from chambers with pre-production mining of methane | |
| Sidorenko et al. | Estimation of methane emission from a longwall panel | |
| Moore et al. | Longwall gob degasification with surface ventilation boreholes above the Lower Kittanning Coalbed | |
| RU2584023C1 (en) | Method of determining allowable by gas factor efficiency of cleaning machine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200204 Effective date: 20200204 |