Спосіб дегазації вуглепородного масиву

Реферат: Спосіб дегазації вуглепородного масиву включає буріння від магістральної виробки, з виходом у породи покрівлі пласта на всю довжину стовпа паралельно дільничним виробкам з вихідним струменем повітря, горизонтальних дегазаційних свердловин. Горизонтальні дегазаційні свердловини (свердловина) бурять у відносно стійких породах покрівлі в центральній частині виїмкового стовпа та спрямованим бурінням з них в напрямку вугільного пласта пробурюють ряд свердловин до зони активних зрушень основної покрівлі, формуючи газозбірний горизонт (газозбірну порожнину), з якого в період розшарування порід здійснюють дегазацію примусовим відбором шахтного газу, зокрема газу-метану. UA 122194 U (12) UA 122194 U UA 122194 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до гірничо-видобувної промисловості, зокрема забезпечення безпеки гірничих робіт і каптаціі шахтного газу, зокрема газу-метану, та його вилучення, і може бути застосований під час очисних робіт. Відомий спосіб дегазації вуглепородного масиву, який передбачає додаткову виробку як колектор, яку проводять над вугільним пластом на всю довжину виїмкового стовпа за зоною активних зрушень основної покрівлі й на її основі формують відокремлений газозбірний горизонт, для чого в підошві виробки віялом свердловин розділяють дільницю на підпільниці, збирають дегазаційну систему і дегазацію проводять примусовим відбором газу в пробурені з поверхні землі на виробку-колектор і пласт, що відробляють, свердловини [Патент на винахід № 53259 Україна, МПК E21F 7/00, Е21В 43/26. Спосіб дегазації вуглепородного масиву / А.Ф. Булат, Ю.Л. Звягільський, В.В. Лукінов, В.Г. Ілюшенко, В.Г. Колесніков, В.В. Виноградов, О.М. Гуменюк, Ю.І. Кияшко, Б.В. Бокій, В.В.Камишан, О.І. Касимов. № 2002043083; заявл. 16.04.2002; опубл. 15.01.2003, Бюл. № 1]. Недоліком цього способу є складність дегазаційної системи, а саме спорудження додаткової виробки-колектора із складною системою дегазаційних свердловин. Найближчим до запропонованого є спосіб дегазації, в якому від магістральної виробки з виходом у породи покрівлі пробурюються дегазаційні свердловини над вугільним пластом на всю довжину виїмкового стовпа зі зміщенням дегазаційних свердловин у бік дільничної виробки. Тобто свердловини розташовано уздовж дільничної виробки на невеликій відстані від її осі [Z. Wang, Т. Ren and L. Zhang, Review of Gas Emission Prediction and Control Methods for Multi-seam Mining in Chinese Coal Mines, 1 lth Underground Coal Operators' Conference, University of Wollongong & the Australasian Institute of Mining and Metallurgy, 2011, 315-325]. Недоліком цього способу є недостатній ступінь дегазації вуглепородного масиву і, як наслідок, малоефективний спосіб вилучення газу. В основу запропонованої корисної моделі поставлено задачу удосконалення способу дегазації вуглепородного масиву, в якому введенням нових технологічних операцій та параметрів досягається можливість підвищення ступеня дегазації та вилучення шахтного газу, у тому числі газу-метану, з можливістю урахування фізико-механічних властивостей гірських порід при спрощенні процесу з впливом на створення зони активних зрушень основної покрівлі та формування зони розшарування порід і за рахунок цього збільшення об'єму газу, що видобувається, та збільшення енергозбереження при зниженні сумарних витрат на видобування корисних копалин. Поставлена задача вирішується тим, що відповідно до способу дегазації вуглепородного масиву, в якому бурять від магістральної виробки, з виходом у породи покрівлі пласта на всю довжину стовпа паралельно дільничним виробкам з вихідним струменем повітря, горизонтальні дегазаційні свердловини, згідно з корисною моделлю, горизонтальні дегазаційні свердловини (свердловина) бурять у відносно стійких породах покрівлі в центральній частині виїмкового стовпа та спрямованим бурінням з них в напрямку вугільного пласта пробурюють ряд свердловин до зони активних зрушень основної покрівлі, формуючи газозбірний горизонт (газозбірну порожнину), з якого в період розшарування порід здійснюють дегазацію примусовим відбором шахтного газу, зокрема газу-метану, а перед зоною формування газозбірного горизонту (газозбірної порожнини) в центральній частині порід покрівлі очисного вибою встановлюють анкери, скріплюючи породи для збільшення їх відривної маси. Запропонований спосіб пояснюється схемою дегазації вуглепородного масиву для вилучення шахтного газу, зокрема газу-метану, яку наведено на Фіг. 1. На фіг. 2 наведений переріз А-А. На кресленнях умовно позначено: 1 - магістральна виробка; 2 - дільнична виробка зі свіжим струменем повітря; 3 - очисний вибій (монтажна камера); 4 – дільнична виробка з повітрям, що виходить; 5 - центральна горизонтальна дегазаційна свердловина, яка пробурюється із магістральної виробки; 6 - ряд дегазаційних свердловин в напрямку вугільного пласта, які пробурюють з горизонтальних дегазаційних свердловин; 7 - додаткові горизонтальні дегазаційні свердловини; 8 - вугільний пласт; 9 - анкери для скріплення порід покрівлі в центральній частині очисного вибою. Після виконання підготовчих робіт з формування виїмкового стовпа, а саме спорудження підготовчих дільничних виробок 2 та 4 та монтажної камери очисного вибою 3 із магістральної виробки 1 пробурюють центральну горизонтальну дегазаційну свердловину 5 із якої пробурюють ряд дегазаційних свердловин 6 в напрямку вугільного пласта 8. В залежності від фізико-механічних властивостей порід покрівлі у межах виїмкового стовпа може пробурюватися одна, або декілька горизонтальних дегазаційних свердловин 5, тобто ще додаткові горизонтальні дегазаційні свердловини 7, як показано на Фіг. 1. Загальну кількість 1 UA 122194 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 горизонтальних дегазаційних свердловин розраховують для конкретних умов видобування корисних копалин з урахуванням властивостей порід покрівлі до розшарування. З кожної з додаткових горизонтальних дегазаційних свердловин 7 також пробурюють ряд дегазаційних свердловин 6 в напрямку вугільного пласта 8. Обов'язковою умовою розрахунку параметрів технологічного процесу є попереднє спорудження та введення в експлуатацію усіх дегазаційних свердловин перед очисними роботами. Під час виймання запасів вугільного пласта 8, в межах виїмкового стовпа, очисний вибій 3 постійно переміщується зі швидкістю яка зазвичай розраховується для конкретних умов видобування корисних копалин. Під час постійного переміщення очисного вибою 3 над вугільним пластом, в межах виїмкового стовпа, гірські породи розшаровуються та руйнуються, формуючи газозбірний горизонт (газозбірну порожнину) що сприяє активізації природного процесу виділення шахтного газу, зокрема газу-метану. Це умовно розділяє на окремі активні зони формування газозбірного горизонту на окремих ділянках, створюючи додаткові поверхні для виділення шахтного газу, зокрема газу-метану, з пластів супутників і порід, що вміщують робочий пласт, та сприяє здійсненню загальної каптації метану. Формування таких локальних зон накопичення метану дозволяє керувати процесом підготовки і проведення дегазації вуглепородного масиву та створює умови для ефективного вилучення шахтного газу, зокрема газу-метану, в зонах виконання очисних робіт. Для формування локальних зон накопичення шахтного газу, зокрема газу-метану, в конкретному місці над виїмковим стовпом в центральній частині покрівлі очисного вибою 3 можливо періодично пробурювати та встановлювати анкери 9 для кріплення порід основної та безпосередньої покрівлі. Кількість, довжина та періодичність встановлення анкерів 9 визначається зокрема стійкістю порід основної покрівлі. Це сприяє можливості керування процесом накопичення шахтним газом, зокрема газом-метаном, газозбірного горизонту (газозбірної порожнини), що збільшує газовиділення. Параметри розташування горизонтальних дегазаційних свердловин 5 і 7 та ряду дегазаційних свердловин в напрямку вугільного пласта 6, які пробурюють з горизонтальних дегазаційних свердловин 5 і 7, зокрема відстані Нbh, Нbh1 та Lbh1, як наведено на Фіг. 2, також розраховуються для конкретних умов видобування корисних копалин. Запропонований спосіб дегазації вуглепородного масиву шляхом застосування дегазаційних свердловин над центральною частиною виїмкового стовпа спрямованого і керованого створення локального газозбірного горизонту та можливе застосування анкерів для скріплення порід покрівлі в центральній частині очисного вибою, дає можливість розмежувати масив на окремі ділянки, створити додаткові поверхні для виділення шахтного газу, зокрема газу-метану, з пластів супутників і порід, що вміщують робочий пласт та здійснити загальну каптацію метану. Формування таких локальних зон накопичення шахтного газу дозволяє керувати усіма технологічними процесами, зокрема підготовки і проведення дегазації вуглепородного масиву та створює умови для ефективного вилучення шахтного газу, зокрема газу-метану, в зонах виконання очисних робіт. Такий спосіб дозволяє активізувати процес скупчення шахтного газу, зокрема газу-метану, та забезпечити задану спрямованість шахтного газу у межах виїмкового стовпа, що розробляється, та активізує його скупчення в зоні газозбірного горизонту і його каптацію. Запропонована технологічна схема дегазації вуглепородного масиву дає можливість безпосередньо керувати процесом видобування шахтного газу, зокрема газу-метану, що включає спеціальні підготовчі операції. При спрощенні технологічного процесу дегазації вуглепородного масиву виникає можливість для його керування та розширення області ефективного застосування системи вилучення шахтного газу, зокрема газу-метану, скорочення часу на проведення підготовчих робіт щодо дегазації, що сприяє як підвищенню навантаження на очисні вибої, так і супутньому видобуванню шахтного газу і за рахунок цього збільшується енергозбереження, при зниженні сумарних витрат на видобування корисних копалин, та безпека проведення гірничих робіт. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 1. Спосіб дегазації вуглепородного масиву, що включає буріння від магістральної виробки, з виходом у породи покрівлі пласта на всю довжину стовпа паралельно дільничним виробкам з вихідним струменем повітря, горизонтальних дегазаційних свердловин, який відрізняється тим, що горизонтальні дегазаційні свердловини (свердловина) бурять у відносно стійких породах покрівлі в центральній частині виїмкового стовпа та спрямованим бурінням з них в напрямку вугільного пласта пробурюють ряд свердловин до зони активних зрушень основної 2 UA 122194 U 5 покрівлі, формуючи газозбірний горизонт (газозбірну порожнину), з якого в період розшарування порід здійснюють дегазацію примусовим відбором шахтного газу, зокрема газу-метану. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що перед зоною формування газозбірного горизонту (газозбірної порожнини) в центральній частині порід покрівлі очисного вибою встановлюють анкери, скріпляючи породи для збільшення їх відривної маси. Комп’ютерна верстка М. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3