RU2366816C2 - Complex gas emission control method used when preparing and extracting high gas-bearing coal beds - Google Patents

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: invention refers to mining industry, and namely to development of coal beds by an underground method, and can be used for ventilation and control of gas emission when preparing and extracting high gas-bearing coal beds, mostly with long posts through the course. Method involves preparation of preparatory workings, supply therethrough of fresh air to the mining face, discharge of some part of return current, and boring of wells parallel to the above workings. Wells are bored when performing preparatory workings. At that, wells of large diametre are bored and located in the extraction post near the belt entry and on both sides of the air track, and solid blocks 2-3 m wide are left. Then the wells are connected to the ventilation system and when coal is being extracted, fresh air is supplied through the belt entry and the wells located between the entries in the extraction post, and the return current is discharged via the air-track and the well which is located in the inter-lava solid block near the air-track.

EFFECT: improving effectiveness and reliability of gas emission control both at the stage of preparing the extraction area and when performing second working.

4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к отработке угольных пластов подземным способом, и может быть использовано для проветривания и управления газовыделением при подготовке и выемке высокогазоносных пластов угля, преимущественно длинными столбами по простиранию.The invention relates to the mining industry, in particular to the mining of coal seams by an underground method, and can be used for ventilation and gas evolution during the preparation and extraction of high-gas coal seams, mainly with long columns along strike.

Известен способ проветривания очистного забоя при отработке газоносных пожароопасных пластов угля длинными столбами по простиранию с выемкой межлавного целика, включающий подачу свежего воздуха по конвейерному штреку и отвод части исходящей струи через выработанное пространство смежного столба и по поддерживаемым выработкам (патент РФ №2180400, кл. Е21F 1/00, опубликован 10.03.2002 г., Б. №7). Сущность известного способа заключается в том, что по целику между вентиляционным штреком отрабатываемого выемочного столба и неподдерживаемым конвейерным штреком смежного отработанного столба в период подготовки или отработки проводят дополнительный вентиляционный штрек и соединяют его сбойками с указанными выработками, причем часть исходящей струи, отводимой через выработанное пространство смежного столба, направляют впереди очистного забоя из выработанного пространства через сбойки в дополнительный вентиляционный штрек. Оставшуюся часть исходящей струи в зависимости от конкретных условий и схем подготовки выемочного участка распределяют по системе поддерживаемых вентиляционных выработок.There is a method of ventilating a face during mining of gas-bearing fire hazardous coal seams with long columns along strike with a notch of the main pillar, including supplying fresh air through the conveyor drift and removing part of the outgoing stream through the worked-out space of an adjacent pillar and along supported workings (RF patent No. 2180400, class E21F 1/00, published March 10, 2002, B. No. 7). The essence of the known method is that, wholly between the ventilation drift of the worked out extraction column and the unsupported conveyor drift of the adjacent spent column, during the preparation or development, an additional ventilation drift is carried out and connected by failures to the indicated workings, and a part of the outgoing stream discharged through the worked-out space of the adjacent pillar, direct ahead of the face from the worked out space through failures to an additional ventilation drift. The rest of the outgoing stream, depending on the specific conditions and preparation schemes of the excavation section, is distributed according to the system of supported ventilation openings.

Недостатками известного способа являются:The disadvantages of this method are:

- сложность проветривания забоев при проведении подготовительных выработок;- the difficulty of ventilating the faces during the preparatory workings;

- отвод части исходящей струи через выработанное пространство смежного столба увеличивает утечки воздуха через него, повышает пожароопасность и нарушает устойчивость режима проветривания участка;- the removal of part of the outgoing stream through the worked-out space of the adjacent column increases air leakage through it, increases fire hazard and violates the stability of the airing section;

- для управления газовыделением требуется проведение большого количества подготовительных выработок.- to control gas evolution requires a large number of preparatory workings.

Частично указанные недостатки устранены в способе разработки горизонтальных и пологих пластов полезных ископаемых по авторскому свидетельству №1834976 (кл. Е21С 41/18, опубликовано в 1993 г., Б. №30). Сущность известного способа заключается в том, что подготовку выемочного столба осуществляют вентиляционным и конвейерным штреками, а впереди очистного забоя их соединяют разрезными выработками, из которых навстречу очистному забою бурят скважины. Свежую струю для проветривания очистного забоя подают по конвейерному штреку, а исходящую отводят по скважинам и вентиляционному штреку.Partially indicated disadvantages are eliminated in the method of developing horizontal and flat mineral deposits according to copyright certificate No. 1834976 (class E21C 41/18, published in 1993, B. No. 30). The essence of the known method is that the preparation of the extraction column is carried out by ventilation and conveyor drifts, and in front of the face they are connected by split workings, from which wells are drilled towards the face. A fresh stream for ventilating the face is fed through the conveyor drift, and the outgoing stream is drilled through the wells and the ventilation drift.

Существенными недостатками известного способа являются:Significant disadvantages of this method are:

- ограниченные возможности подачи к очистному забою свежего воздуха, что снижает возможность использования данной схемы при отработке газоносных пластов;- limited supply of fresh air to the face of the mine, which reduces the possibility of using this scheme for the development of gas-bearing formations;

- сложность проведения одиночных подготовительных выработок, особенно большой протяженности;- the difficulty of conducting a single preparatory workings, especially of great length;

- высокая газовая нагрузка на вентиляционный штрек, по которому, в итоге, отводят всю исходящую из очистного забоя струю.- high gas load on the ventilation drift, through which, as a result, the entire stream emanating from the face is removed.

Предложен способ комплексного управления газовыделением при подготовке и выемке высокогазоносных угольных пластов, включающий проведение подготовительных выработок, подачу по ним в очистной забой свежего воздуха и отвод части исходящей струи и бурение вентиляционных скважин параллельно указанным выработкам.A method is proposed for the integrated management of gas evolution during the preparation and extraction of high-gas-bearing coal seams, including carrying out preparatory workings, supplying them to the face of fresh air and removing part of the outgoing stream and drilling ventilation wells parallel to these workings.

Отличием предложенного способа является то, что скважины бурят при проходке подготовительных выработок, при этом скважины бурят большого диаметра и размещают их в выемочном столбе рядом с конвейерным и по обе стороны вентиляционного штреков с оставлением у штреков целиков шириной 2-3 м, подключают их к вентиляционной системе и при выемке угля свежий воздух подают по конвейерному штреку и скважинам, находящимся между штреками в вынимаемом столбе, а исходящую струю отводят по вентиляционному штреку и скважине, находящейся в межлавном целике. Указанные скважины могут быть использованы для проветривания конвейерного и вентиляционного штреков при их проходке.The difference of the proposed method is that the wells are drilled during the excavation of the preparatory workings, while the wells are drilled with a large diameter and placed in a recess column next to the conveyor and on both sides of the ventilation drifts, leaving pillars 2-3 m wide at the drifts, connect them to the ventilation In the system and during coal extraction, fresh air is fed through the conveyor drift and the wells located between the drifts in the removable column, and the outgoing stream is discharged through the ventilation drift and the well located in the interlava target e. These wells can be used to ventilate conveyor and ventilation drifts during their penetration.

Отличием является также то, что скважины могут быть закреплены, например, углепластом и они могут быть использованы в качестве запасных выходов.The difference is also that the wells can be fixed, for example, with carbon fiber and they can be used as emergency exits.

Анализ сложившейся на угольных предприятиях ситуации показал, что невозможно достижение производительности в 8000 т/сутки, а в отдельных случаях и 2000 т/сутки при действующих на выемочных участках, отрабатывающих газоносные угольные пласты, системах управления газовыделением. Требуется увеличение и эффективное разделение вентиляционных потоков для подачи в забои свежего воздуха и выдачи исходящей струи с выделившимся газом. Выполнить данное требование за счет увеличения количества подготовительных выработок экономически нецелесообразно и технически трудно осуществимо. Эффективность предложенного способа управления газовыделением средствами вентиляции достигается подбором соответствующих характеристик вентиляционных установок для конкретного выемочного поля и не требует реконструкции вентиляционной сети шахты в целом. При этом следует учесть, что скорость вентиляционных струй по скважинам не ограничивается, поэтому количество дополнительного воздуха для достижения эффективного управления газовыделением на участке может составлять более 1000 м³/мин.An analysis of the current situation at coal mines showed that it is impossible to achieve a capacity of 8,000 tons / day, and in some cases even 2,000 tons / day with gas emission control systems operating in the extraction sites working on gas-bearing coal seams. An increase and effective separation of ventilation flows is required to supply fresh air to the faces and to provide an outgoing stream with the released gas. To fulfill this requirement by increasing the number of preparatory workings is economically impractical and technically difficult to implement. The effectiveness of the proposed method for controlling gas evolution by ventilation is achieved by selecting the appropriate characteristics of the ventilation units for a specific extraction field and does not require reconstruction of the ventilation network of the mine as a whole. It should be borne in mind that the speed of ventilation jets through the wells is not limited, therefore, the amount of additional air to achieve effective control of gas release in the area can be more than 1000 m ³ / min.

Сущность предложенного способа поясняется чертежом, где приведен пример осуществления способа комплексного управления газовыделением на выемочном участке.The essence of the proposed method is illustrated in the drawing, which shows an example implementation of the method of integrated control of gas evolution in the extraction section.

Подготовку выемочных столбов 1 и 2 осуществляют с использованием путевого 3, вентиляционного 4 и конвейерного 5 уклонов, а также фланговых уклонов 6. Для каждого выемочного столба проходят подготовительные выработки - вентиляционный штрек 7 и конвейерный штрек 8. Проведение каждого штрека и уклона сопровождается бурением скважин большого диаметра (1,0÷1,5 м) параллельно указанным выработкам и на расстоянии 2-3 м от них. Рядом с конвейерным штреком 8 по подготавливаемому выемочному столбу бурят скважину 9, которую в период проходки через 50 м сбивают сбойками 10 с конвейерным штреком. Рядом с вентиляционным штреком 7 бурят скважины 11 и 12, причем скважину 11 размещают в подготавливаемом выемочном столбе, а скважину 12 - в межлавном целике 13. Бурение скважин осуществляют с помощью, например, буросбоечных машин (СБМ), для чего из проводимых штреков через 150-200 м проходят сбойки 14, размещают СБМ и бурят очередной участок скважины. Бурение скважин и проветривание забоев всех подготовительных выработок выполняют по одной схеме. Для подачи в скважины 9, 11, 12 свежего воздуха бурят воздухоподающую скважину 15 и соединяют ее с установленным на поверхности вентилятором 16. При проведении выработок 7 и 8 свежий воздух от вентилятора 16 по воздухоподающей скважине 15 подают в скважины 9, 11, 12, из которых с помощью вентиляторов местного проветривания 17, устанавливаемых в сбойках 10, направляют по вентиляционным трубам 18 в тупиковую часть проводимых выработок. Исходящие струи по этим выработкам отводят в вентиляционный уклон 4. При необходимости в скважинах может быть установлена крепь из, например, облегченных углепластовых тюбингов, пакетов цилиндрической или арочной формы и т.д. Технология крепления углепластом известна и довольно широко применяется в Кузбассе при креплении углеспускных скважин. Любая из скважин при проведении подготовительных выработок может быть оборудована и использоваться как запасной выход.The preparation of the extraction columns 1 and 2 is carried out using track 3, ventilation 4 and conveyor 5 slopes, as well as flank slopes 6. For each excavation pillar, preparatory workings take place - ventilation drift 7 and conveyor drift 8. Each drift and slope are accompanied by drilling large wells diameter (1.0 ÷ 1.5 m) parallel to the indicated workings and at a distance of 2-3 m from them. Next to the conveyor drift 8, a well 9 is drilled along the prepared excavation column, which is knocked down by failures 10 with the conveyor drift during the passage through 50 m. Wells 11 and 12 are drilled next to the vent drift 7, and bore 11 is placed in the prepared extraction column, and bore 12 is in the inter-pillar 13. Drilling of wells is carried out using, for example, burrproof machines (SBM), for which 150 drifts are carried out -200 m pass failures 14, place the SBM and drill another section of the well. Drilling and ventilating the faces of all preparatory workings is performed according to one scheme. To supply fresh air to the wells 9, 11, 12, drill an air supply well 15 and connect it to a fan 16 installed on the surface. When working out 7 and 8, fresh air from a fan 16 is supplied to the wells 9, 11, 12 from an air supply hole 15 from which with the help of local ventilation fans 17 installed in faults 10, is sent through ventilation pipes 18 to the dead end of the workings. Outgoing streams from these workings are diverted to the ventilation slope 4. If necessary, supports can be installed in the wells from, for example, lightweight carbon-fiber tubing, cylindrical or arched packages, etc. The technology of carbon-fiber fastening is known and is widely used in the Kuzbass for fastening coal-run wells. Any of the wells during the preparatory workings can be equipped and used as an emergency exit.

При необходимости проведения пластовой дегазации выемочного столба веера дегазационных скважин 19 бурят из сбоек между скважиной большого диаметра 9 и конвейерным штреком 8, причем пластовую дегазацию осуществляют как в процессе подготовки так и при очистных работах. Перед выемкой подготовленного столба скважину 12, пробуренную по межлавному целику 13, изолируют от скважины 15, по которой подают свежий воздух, и соединяют с вентиляционным уклоном 4. При необходимости на сопряжении скважины 12 и уклона 4 устанавливают всасывающую вентиляционную установку. В период выемки угля свежий воздух в очистной забой подают из конвейерного уклона 5 по конвейерному штреку 8 и по скважинам 9, 11 из воздухоподающей скважины 15. При этом скважина 11 создает вентиляционное давление, затрудняющее возврат потоков метановоздушной смеси из выработанного пространства в очистной забой и тем самым повышающее эффективность работы газоотводящей скважины 12. Исходящую струю из очистного забоя отводят в вентиляционный уклон 4 по вентиляционному штреку 7, а из выработанного пространства по скважине 12, которая выполняет роль газодренажной выработки. Связь скважины 12 с выработанным пространством осуществляется не только за счет сбоек, но и в результате разрушения опорным горным давлением целика угля размером 2-3 м между скважиной и погашаемым вентиляционным штреком 7. При увеличении размера целика его разрушение может на произойти.If it is necessary to conduct reservoir degassing of the extraction column of the fan of the degassing wells 19, they are drilled from the faults between the large-diameter well 9 and the conveyor drift 8, and the formation degassing is carried out both during the preparation and during the treatment works. Before excavation of the prepared column, the well 12 drilled on the inter-main pillar 13 is isolated from the well 15, through which fresh air is supplied, and connected to the ventilation slope 4. If necessary, a suction ventilation installation is installed at the interface of the well 12 and the slope 4. During coal extraction, fresh air is fed into the working face from the conveyor slope 5 along the conveyor drift 8 and through the wells 9, 11 from the air supply well 15. In this case, the well 11 creates ventilation pressure, which makes it difficult to return the methane-air mixture flows from the worked out space to the working face, and thus the most increasing the efficiency of the exhaust well 12. The outgoing stream from the face is taken to the ventilation slope 4 by the ventilation drift 7, and from the worked out space through the well 12, which performs p ol gas drainage production. The connection of the well 12 with the worked-out space is carried out not only due to failures, but also as a result of the destruction of the pillar of coal of 2-3 m in size between the well and the redeemable ventilation drift 7. With an increase in the size of the pillar, its destruction can occur.

Предложенный способ управления газовыделением позволяет снизить трудоемкость проведения подготовительных выработок, т.к. проветривание их осуществляют с использованием вентиляционных скважин, т.е. не требуется одновременного проведения спаренных выработок или использования вентиляционных трубопроводов большой длины с высоконапорными вентиляторами большой производительности.The proposed method of gas evolution allows to reduce the complexity of the preparatory workings, because they are ventilated using ventilation wells, i.e. it is not required to simultaneously conduct paired workings or use ventilation ducts of large length with high-pressure fans of high performance.

При ведении очистных работ предлагаемая схема позволяет подать в забой требуемое количество свежего воздуха, используя вентиляционные скважины, оттеснить метановоздушную смесь от очистного забоя в выработанное пространство и направить часть ее в газодренажную скважину. Следует отметить, что по сравнению с другими способами отвод данной части исходящей струи производят по скважине, находящейся в межлавном целике, что повышает эффективность и надежность управления газовыделением.When conducting cleaning operations, the proposed scheme allows to supply the required amount of fresh air into the face using ventilation wells, to push the methane-air mixture from the face to the worked out space and to direct part of it to the gas drainage well. It should be noted that, in comparison with other methods, this part of the outgoing stream is diverted through a well located in the main clan, which increases the efficiency and reliability of gas evolution control.

Claims (4)

1. Способ комплексного управления газовыделением при подготовке и выемке высокогазоносных угольных пластов, включающий проведение подготовительных выработок, подачу по ним в очистной забой свежего воздуха, отвод части исходящей струи и бурение скважин, параллельных указанным выработкам, отличающийся тем, что скважины бурят при проходке подготовительных выработок, при этом скважины бурят большого диаметра и размещают их в выемочном столбе рядом с конвейерным штреком и по обе стороны вентиляционного штрека с оставлением целиков шириной 2-3 м, подключают их к вентиляционной системе и при выемке угля свежий воздух подают по конвейерному штреку и скважинам, находящимся между штреками в вынимаемом столбе, а исходящую струю отводят по вентиляционному штреку и скважине, находящейся в межлавном целике около вентиляционного штрека.1. The method of integrated control of gas evolution during the preparation and extraction of high-gas-bearing coal seams, including carrying out preparatory workings, supplying them to the working face of fresh air, diverting part of the outgoing stream and drilling wells parallel to these workings, characterized in that the wells are drilled during the preparation workings , while the wells are drilled of large diameter and placed in a recess column next to the conveyor drift and on both sides of the ventilation drift, leaving the whole pillars wide 2-3 m, connect them to the ventilation system and with the excavation of coal fed through the fresh air and conveyor drifts wells located between the drifts in the removable column, and the outgoing stream is withdrawn through airway and the well, located in the rear sight around mezhlavnom airway. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при проведении подготовительных выработок свежий воздух для их проветривания подают по сбойкам из скважин, пробуренных около проводимых выработок.2. The method according to claim 1, characterized in that during the preparatory workings, fresh air for ventilation is supplied by failures from wells drilled near the workings. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что производят крепление скважин, например, углепластом.3. The method according to claim 1, characterized in that the mount wells, for example, carbon fiber. 4. Способ по п.1 или 3, отличающийся тем, что скважины, находящиеся между штреками в вынимаемом столбе, используют в качестве запасных выходов. 4. The method according to claim 1 or 3, characterized in that the wells located between the drifts in the removable column are used as emergency exits.

Images