СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ МЕТАНОВЫДЕЛЕНИЕМ НА ВЫЕМОЧНОМ УЧАСТКЕ ПРИ КАМЕРНО-СТОЛБОВОЙ СИСТЕМЕ РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА
METHOD OF CONTROL OF METHANE EMISSION AT EXTRACTION DISTRICT IN CHAMBER-AND-PILLAR SYSTEM FOR BANK EXCAVATION

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке газоносных пластов угля по камерно-столбовой системе на неглубоких горизонтах с целью сохранения земной поверхности за счет плавного оседания пород кровли путем оставления в выработанном пространстве целиков угля после частичной их отработки.
Известен способ управления метановыделением на выемочных угольных полях, включающий проведение и проветривание подготовительных выработок и очистного забоя при столбовой системе разработки пластов угля длинными забоями, извлечение метана из выработанного пространства (Саламатин А.Г. Подземная разработка мощных пологих угольных пластов. - М.: «Недра», 1997. - 407 с.).
Недостатком этого способа является невозможность его применения в условиях камерно-столбовой системы разработки пластов угля, когда на выемочном поле оставляют частично отработанные целики угля.
Известен способ управления газовыделением на выемочных участках при отработке пластов угля по камерно-столбовой системе, согласно которому проводят подготовительные выработки, оконтуривают выемочное поле, ведут очистные работы и проветривают выработки участка (Козовой Г.И., Кузнецов Ю.Н., Рыжов A.M. Гибкие технологические системы высокопроизводительных угольных шахт. - М., 2003. - 501 с.).
Недостатком этого способа управления метановыделением является то, что он не может быть использован в условиях камерно-столбовой системы разработки метаноносных угольных пластов на неглубоких шахтах и при наличии крепких пород кровли отрабатываемого пласта.
Наиболее близким по технической сущности является известный способ управления метановыделением на выемочных угольных полях при камерно-столбовой системе разработки, включающей определение метаноносности и газоотдачи угольного пласта, проведение подготовительных выработок на выемочном поле, их проветривание и установление интенсивности метановыделения в горные выработки (Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. Макеевка-Донбасс, 1989. - 320 с.).
Недостатком и этого способа управления метановыделением является то, что он не может быть использован в специфических условиях камерно-столбовой системы разработки метаноносных угольных пластов при оставлении частично отработанных целиков угля и наличии крепких пород в кровле отрабатываемого пласта, которые способствуют замедлению процессов посадки пород кровли пласта и, следовательно, метановыделения в выработки очистного забоя.
Целью изобретения является повышение безопасности ведения горных работ по газовому фактору при разработке газоносных угольных пластов по камерно-столбовой системе разработки на небольших глубинах от поверхности и наличии крепких пород в кровле отрабатываемого пласта, замедляющих процессы посадки пород кровли пласта и метановыделения в выработки очистного забоя.
Согласно изобретению эта цель достигается тем, что в способе управления метановыделением на выемочном участке при камерно-столбовой системе разработки угольного пласта, включающем определение метаноносности и газоотдачи угольного пласта, проведение подготовительных и очистных выработок и их проветривание, на выемочном участке пласта выделяют блоки, отрабатывают их от границы выемочного поля с последующей поочередной изоляцией от рудничной атмосферы, при этом частичную отработку межкамерных целиков угля осуществляют заходками комбайном фронтального действия, а выделяющийся в выработанное пространство изолированного блока метан искусственно отводят за пределы выемочного участка.
Отвод метановоздушной смеси из выработанного пространства изолированного блока осуществляют с применением средств искусственной дегазации. На выемочном участке дополнительно определяют остаточную метаноносность массива угля отбором проб керногазонаборниками и измеряют в них содержание метана. На этапах подготовки выемочного участка, отработки межкамерных целиков угля в блоке и нахождения оставшейся их части в выработанном пространстве изолированного блока устанавливают коэффициенты естественной дегазации массива угля по природной метаноносности угольного пласта и измеренной ее остаточной величине в угольном массиве, при этом коэффициенты естественной дегазации угольного массива устанавливают отношением разности между природной и остаточной метаноносностью массива угля к ее природной величине, газоотдачу угольного пласта и интенсивность выделения метана при подготовке и отработке выемочного участка устанавливают по результатам проведения газовоздушных съемок в тупиках проводимых выработок, а интенсивность выделения метана из массива угля в выработки и изолированное выработанное пространство блока определяют с учетом коэффициентов естественной дегазации угольного массива в соответствующих выработках по величине начальной интенсивности выделения метана из обнаженных поверхностей угольного пласта и темпу его снижения во времени. Проветривание тупиковой части подготовительных выработок и камер-заходок при частичной комбайновой выемке угля из межкамерных целиков осуществляют вентиляторами местного проветривания.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема подготовки, отработки и проветривания выработок выемочного участка при камерно-столбовой системе разработки метаноносного угольного пласта.
Способ осуществляют следующим образом.
Подготовку отрабатываемого угольного пласта 1 (см. чертеж) на выемочном поле осуществляют парными штреками 2 и 3, 4 и 5, сообщенными сбойками, соответственно 6 и 7. По пласту угля в пределах выемочного участка проводят разрезные печи 8 и просеки 9, выделяют блоки, отделяемые друг от друга невынимаемыми целиками угля 10, с помощью которых после частичной отработки межкамерных угольных целиков 11 комбайном 12 изолируют отработанный блок перемычками 13. Выделенные блоки участка отрабатывают от границы выемочного участка с последовательной их изоляцией от рудничной атмосферы. Для отвода метановоздушных смесей из изолированного блока используют передвижную подземную вакуум-насосную установку (на чертеже не показана) и дегазационный трубопровод 14, перфорированную часть которого заводят за перемычки 13. Неотработанную часть межкамерных целиков угля 15 оставляют в выработанном пространстве, что способствует плавному оседанию пород кровли и защите плодородного слоя земной поверхности от значительного повреждения.
После частичной отработки целиков угля заходками с использованием комбайна фронтального действия в рабочем ряду между разрезными печами переходят к отработке очередного ряда целиков угля 11, а отработанное пространство отделяют от разрабатываемого решеткой 16, исключающей проход человека в отработанное пространство.
Для проветривания выработок выемочного участка и камеры-заходки в отрабатываемом межкамерном целике угля свежий воздух подают по выработкам 2 и 3, сбойке 6, разрезным печам 8 и просекам 9 и к камере-заходке, где работает комбайн 12. Непосредственно в камеру-заходку свежий воздух подают с помощью вентилятора местного проветривания 17 (вентиляционные трубы на чертеже не показаны). При этом вентиляторы на вентиляционном штреке подают воздух в камеры-заходки верхней части лавы, а на откаточном - в нижнюю часть лавы. Исходящую струю воздуха из камеры-заходки направляют в выработку 5, где ее подсвежают воздухом, который подают по выработке 4 и сбойке 7.
Отбитый в камере-заходке уголь доставляют вагоном 18 на выработку 5 и далее в бункер (на чертеже не показан). На чертеже приняты следующие обозначения:
α - угол падения угольного пласта;
→ - направление движения свежего воздуха;
<--- - направление движения отработанного воздуха.
Внедрение изобретения, целенаправленного на управление метановыделением на выемочном участке при отработке угольного пласта по камерно-столбовой системе разработки, обеспечит безопасные условия труда шахтеров по газовому фактору путем эффективного проветривания выработок и отвода метановоздушных смесей из выработанного пространства изолированных от рудничной атмосферы блоков выемочного участка средствами дегазации.