Опыт управления газовыделением при отработке сближенных угольных пластов к10 и к12 ш, «Стахановская» ГП «Карагандауголь»

А. И. ГЕРЦЕН К. С. КОЛИ КОВ К. А. НИКОЛАЕВ Московский государственный горный университет

Шахта «Стахановская» - одна из сложнейших шахт Карагандинского бассейна, абсолютная газообильность лав колеблется в пределах. 40-70 м3/мин, глубина горных работ достигает 800м. Остальные шахты бассейна достигнут этой глубины через пять-десять лет.

Шахта отрабатывает сближенные пласты Кю и К]2 Карагандинской свиты, которые опасны по взрывчатости угольной пыли, а последний отнесен к опасным по внезапным выбросам угля и газа. Мощность пород междупластья составляет 20 - 40 м.

Высокая газообильность, большая глубина ведения горных работ, расположение горных выработок в слабых породах, неустойчивые и слабые вмещающие породы южного блока - все это послужило причиной того, что шахта явилась своеобразным полигоном, где был испытан ряд нетрадиционных решений по управлению как газодинамическим, так и напряженно-деформированным состоянием массива.

Следует отметить тенденцию снижения эффективности традиционных способов дегазации с увеличением глубины. Особенно ярко она наблюдается при предварительной дегазации пластовыми скважинами. Так, при увеличении глубины с 400м до 600м, продуктивность 1 погонного метра скважины на ш.«Стахановская» снизилась с 1,05 м3/сут до 0,38 м /сут, т.е. в 2,75 раза. Даже при дегазации подработанного массива через вертикальные скважины с поверхности , с увеличением глубины более 500-550м, наблюдается снижение их продуктивности и повышение аварийности.

Опыт управления газовыделением при отработке сближенных угольных пластов Кю и К12 ш. «Стахановская» ГП «Карагандауголь»

В этих условиях кардинальным и комплексным решением проблем явился переход на восходящий порядок отработки пластов. В ближайшие годы ряд шахт бассейна перейдет на восходящий порядок отработки угольных пластов.

Однако, при первоочередной отработке пласта Кю резко ухудшается газовый баланс участка, что связано с миграцией газа из подрабатываемого пласта К12. Первоначально достигнуть нормальной газовой обстановки предполагалось за счет применения следующих способов дегазации:

• пластовыми скважинами;

• вертикальными скважинами с поверхности;

• подземными скважинами в купола обрушения;

• извлечения метана газоотсасывающей установкой.

Данная схема была реализована при отработке лавы 24-Кю-Ю. Дебит восстающих пластовых скважин не превышал 0,04м3/мин, из-за чего после полутора месяцев эксплуатации они были отключены. Средний дебит вертикальных скважин составил около 2 м3/мин , при этом коэффициент дегазации не превышал 0,3. Дебит куста подземных скважин в купола обрушения не превышал 6,5 м3/мин, а коэффициент дегазации при этом способе изменялся от 0,2 до 0,6.

В результате применения данных способов дегазации удалось добиться коэффициента дегазации выемочного участка 0,3-0,65, однако это не позволило достигнуть максимальной нагрузки на очистной забой и исключить угрозу загазирования.

Использование традиционных способов дегазации показывает, что применение пластовых скважин практически не влияет на газообильность выемочного участка. Высокая стоимость и низкая эффективность вертикальных скважин делает нецелесообразным их применение.

Подземные скважины в купола обрушения отличаются более высокими, но недостаточно стабильными показателями. Наиболее сложные ситуации возникают при отработке краевых частей лавы. В связи с этим при отработке лавы 25-Кю-Ю было предложено снизить газовыделение из пласта К12 в лаву пласта Кю за счет извлечения метана:

• газодренажными выработками, которые проводятся по пласту К12 до его подработки, и пластовыми скважинами;

• скважинами, пробуренными с конвейерного штрека 25-Кю-Ю на пласт К \2',

• газоотсасывающей установкой, оборудованной вентилятором ВМЦГ - 7.

От газодренажного штрека, расположенного вне зоны подработки, было пройдено пять газодренажных уклонов (рис. 1) . Уклоны были заперемычены и подключены к дегазационной сети. Контроль газо-выделения осуществлялся отдельно по уклонам и пластовым скважинам с разделением последних на правые и левые.

Максимальный дебит метана наблюдался в первом и четвертом газодренажных штреках, причем следует отметить, что четвертый уклон заработал только после прохода створа лавы 25-Кю-Ю на 40-80м.

Дебит метана до подработки газодренажного уклона №1 составлял не более 1м3/мин, а в первый день подключения уклона возрос до 25 м3/мин и после кратковременного падения дебита и концентрации, установился на уровне 12-14 м /мин при концентрации 60-70% . В дальнейшем дебит и концентрация метана уменьшились и составили 4-9 м3/мин и 40-70% соответственно. Дебит пластовых скважин, пробуреных из уклона № 1, изменялся от 2 до 9 м3/мин , при концентрации метана 50-70 %.

Конв. штрек 25 Кдо-ю

Рис. 1. Схема расположения и параметры газодренажных выработок

Через скважины, пробуренные на пласт К12 с конвейерного штрека 25-Кш-Ю, извлекалась метановоздушная смесь с еще более нестабильными показателями. Так, суммарный дебит метана изменялся от 0,5 до 12 м3/мин, а его концентрация в смеси - от 5 до 60 % . Съем метана газоотсасывающей установкой в основном составлял от 2 до 8 м3/мин. При отработке лавы 25-Кю-Ю коэффициент дегазации составил 0,4 - 0,75. Общий дебит метана, извлекаемого из уклонов № 2 и 3, составлял от 0,2 до 2 м / мин и максимально увеличивался до 6 м /мин. Концентрация метана изменялась от 2 до 20 %, а при максимальном значении дебита увеличивалась до 70 %. Суммарный дебит пластовых скважин, пробуреных из второго и третьего газодренажных уклонов, составлял не более 1м3/мин, а концентрация метана в смеси изменялась от 1 до 15%. Дебит газо-дренажных уклонов № 4 и 5 составлял 1-3 м /мин и 0,5-2 м3/мин соответственно.

При переходе на восходящий порядок отработки пластов наблюдается улучше-

ние газовой обстановки, а также условий проведения и поддержания горных выработок. Анализ результатов исследований показывает, что метановьщеление в подготовительные выработки в разгруженных зонах в 2 - 5 раз ниже, чем в неразгруженных.

Проведенные исследования газодинамического состояния пласта Кю показали, что при его первоочередной отработке традиционные способы дегазации не позволяют добиться необходимой эффективности.

Использовавшиеся газодренажные уклоны совместно с пластовыми скважинами позволили повысить эффективность дегазации. Однако нестабильность их параметров и значительные затраты на сооружение определяют необходимость дальнейших работ по оптимизации схем дегазации и управления газовыделением при восходящем порядке отработки сближенных пластов.

© А. И. Герцен, К. С. Коликов, К. А. Николаев

| СТАТИСТИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ТЭК 1

Средняя величина потребления угля промышленно развитыми странами в пересчете на одного человека