Спосіб дегазації призабійної зони вугільного пласта та герметизуючий запірний пристрій

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при разработке угольных пластов, содержащих большое количество метана и других горючих газов. Из известных решений наиболее близким к изобретению является способ дегазации призабойной зоны разрабатываемого пласта, предусматривающий бурение скваж ин из очистной выработки, которые пересекаются впереди лавы длинной скважиной, пробуриваемой из опережающей выработки параллельно лаве, герметизацию скважин, пробуренных из очистной выработки подвижными пробками, перемещаемыми в них по мере подвигания очистного забоя, герметизацию устья скважины, пробуренной из подготовительной выработки, обсадной трубой, подключение ее к дегазационной сети, определение скваж ин, пробуренных из очистной выработки, не соединившихся со скважиной, пробуренной из подготовительной выработки, и в месте располож ения не соединившихся скважин прорезание полости, перпендикулярной напластованию, при этом подвиж ные пробки располагают на глубине максимального влияния разряж ения на количество отсасываемого метана [1]. Однако этот способ имеет ряд существенных недостатков. Для применения его наряду с опереж ающими скваж инами, пробуриваемыми из очистной выработки из опереж ающей ее подготовительной выработки должна такж е пробуриваться длинная прямолинейная скваж ина, параллельная очистной выработке, которая долж на пересекать опережающие скваж ины. Вероятность таких пересечений мала. Наоборот, очень высока вероятность необходимости прорезания в дегазируемом пласте полостей, перпендикулярных напластованию его для соединения опережающих скваж ин со скважиной, пробуренной параллельно лаве. Для выполнения таких работ необходимо иметь специальное машинное оборудование. Сам процесс нарезания полостей, даж е при наличии такого оборудования, потребует значительных затрат времени, трудовых и энергетических затрат. Велика опасность подсоса в дегазационную систему воздуха через опереж ающие скважины, при частичной разгерметизации хотя бы одной из них, в местах нахож дения или в процессе перемещения подвиж ных пробок. Вероятность этого весьма высока, так как при работе лавы, впереди нее, в зоне опорного давления непрерывно происходит деформирование угольного пласта с нарушениями целостности угля. Способ нельзя применить при сплошной системе разработки без опережающих лаву подготовительных выработок, так как для бурения скваж ины, параллельной лаве, необходимо иметь хотя бы одну опережающую выработку. В основу изобретения поставлена задача создания способа, обеспечивающего повышение надеж ности и эффективности дегазации призабойной зоны угольного пласта впереди очистной выработки, сниж ение трудоемкости и энергоемкости дегазационных работ. Технический результат достигается тем, что в способе дегазации призабойной зоны угольного пласта, включающем бурение скважин из очистной выработки, их герметизацию запорными устройствами, которые вводят в устье скваж ин, и подключение скваж ин к общешахтной дегазационной сети, согласно изобретению, каж дую пробуренную из очистной выработки скваж ину соединяют гибким шлангом с трубопроводом, прокладываемым вдоль лавы, который на выходе из нее соединяют с общешахтной дегазационной сетью, гибкие шланги оснащают герметизирующими запорными устройствами, вводимыми в устья скваж ин, причем при перемещении вдоль лавы выемочной машины из скважины, находящейся впереди нее, герметизирующее запорное устройство извлекают и вводят его в нее вновь после прохода скваж ины выемочной машиной, такие же операции производят и при необходимости увеличения глубины скважины. Новыми существенными отличительными признаками заявленного способа являются: 1. Каж дую пробуренную скважину соединяют гибким шлангом с прокладываемым вдоль лавы трубопроводом, который соединяют на выходе из лавы с общешахтной дегазационной сетью; 2. Гибкие шланги оснащают герметизирующими запорными устройствами, вводимыми в устья скважин; 3. При перемещении вдоль лавы выемочной машины, из скваж ины впереди нее герметизирующее запорное извлекают и вновь вводят его в нее вновь после прохода выемочной машины, аналогично поступают и при необходимости увеличения глубины скваж ины. Для надежного функционирования способа необходимо иметь герметизирующее запорное устройство. Наиболее близким к герметизирующему запорному устройству является герметизатор шпура, включающий труб у, надетый на нее герметизирующий элемент из эластичного материала, нажимное приспособление, стопор и подпружиненный клапан. Герметизирующий элемент снабж ен расположенными в пазах разрезными упругими кольцами с выступами, оснащенными твердосплавными пластинами (2). Недостатком герметизатора является недостаточная надеж ность герметизации. Задачей изобретения является обеспечение надеж ности при герметизации дегазационной системы путем исключения подсоса воздуха в дегазационную сеть. Технический результат достигается тем, что в герметизирующем запорном устройстве, включающем трубу, надетый на нее герметизирующий элемент из эластичного материала, подпруж иненный клапан, расположенный в торцевой части трубы, согласно изобретению, герметизирующий элемент выполнен в виде замкнутой оболочки из упругого растягивающегося материала с возможностью заполнения ее рабочим телом, например, сж атым воздухом, а подпруж иненный клапан жестко соединен с одетым на трубу подвиж ным кольцом, связанным с оболочкой герметизирующего элемента. Новыми существенными отличительными признаками герметизирующего запорного устройства являются 1. Герметизирующий элемент выполнен в виде замкнутой оболочки из упругорастягивающегося материала с возможностью заполнения ее рабочим телом, например, сжатым воздухом; 2. Подпружиненный клапан жестко соединен с одетым на трубу подвиж ным кольцом , связанным с оболочкой герметизирующего элемента. Совокупность новых отличительных признаков заявленного способа дегазации призабойной зоны угольного пласта и герметизирующего запорного устройства обеспечивает решение поставленной задачи. Сопоставительный анализ заявленного изобретения и известных решений не выявил в последних идентичных признаков. Поэтому заявленное изобретение отвечает требованиям изобретательского уровня и новизны. На фиг.1 представлен заявленный способ дегазации призабойной зоны угольного пласта, где обозначены; 1 - опережающая скважина, пробуренная в угольном пласте; 2 - дегазационный трубопровод в лаве; 3 - гибкий шланг; 4 - герметизирующее запорное устройство для реализации способа, введенное в скваж ину; 5 - шланг, соединяющий дегазационный трубопровод, располагаемый в лаве, с магистральным трубопроводом шахтной дегазационной сети. На фиг.2 представлен разрез А - А на фиг.1; на фиг.3 - разрез дегазирующего запорного устройства при открытом запорном клапане; на фиг.4 - разрез этого же устройства при закрытом запорном клапане. На этих фигурах: 7 - труба ус тройства; 8 - опорное кольцо, закрепленное на трубе; 9 герметизирующий элемент, выполненный в виде замкнутой оболочки из упругого растягивающего материала с возможностью заполнения ее рабочим телом, например, сж атым воздухом; 10 - палец для закрепления пружины; 11 - пружина; 12 - подвижное кольцо запорного клапана; 13 - направляющая шайба, закрепленная на трубе; 14 - шпильки; 15 - уплотнение запорного клапана; 16 - днище запорного клапана. На фиг.5 - 8 приведены разрезы герметизирующего запорного устройства для осуществления способа дегазации А - А, Б - Б, В - В и Г - Г фиг.3 и 4. Способ дегазации реализуется следующим образом (фиг.1). Из очистной выработки в угольном пласте пробуриваются опереж ающие скважины 1 по направлению перпендикулярному к плоскости обнажения его и соединяют каждую из них гибким шлангом 3 с трубопроводом 2, прокладываемым вдоль лавы, который на выходе из нее соединяют с общешахтной дегазационной сетью. Гибкие шланги 3 оснащают герметизирующими запорными устройствами 4, вводимыми в устья скважин, причем при перемещении вдоль лавы выемочной машины из скваж ины, находящейся впереди нее, герметизирующее запорное устройство 4 извлекают и вводят его в скваж ину вновь после прохода ее выемочной машиной. Такие ж е операции производят и при необходимости увеличения глубины скважины. После ввода в устье скваж ины герметизирующего запорного устройства 4 в замкнутую оболочку герметизатора 9 подается рабочее тело, например, сжатый воздух, оболочка герметизатора увеличиваясь в размерах плотно прилегает к неровностям стенок скважины вблизи устья, герметизируя скваж ину, и удлиняясь, она оказывает давление на подвижное кольцо 12, жестко связанное с днищем клапана 16. Когда силовое воздействие оболочки 9 на кольцо 12 станет больше силы пружины 11, удерж ивающей клапан в закрытом состоянии, он откроется и через него из скважины станет поступать метан в дегазационную систему ша хты. Уменьшение давления в оболочке герметизатора в результате частичного выпуска рабочего тела из нее или при изменении формы оболочки герметизатора вследствие вывалов угля у устья скваж ины или извлечения герметизирующего запорного устройства из скважины при сохранении первоначального объема рабочего тела, находящегося в ней, ее силовое воздействие на подвиж ное кольцо 12 резко уменьшится и может полностью прекратиться. В результате под действием усилия, создаваемого пруж иной 11 клапан 16 будет закрыт. Будет исключена возмож ность попадания воздуха в дегазационную систему. При извлечении из скваж ин герметизирующего запорного устройства для пропуска выемочной машины или для угл убления скваж ины из оболочки герметизатора выпускают рабочее тело. По мере сниж ения давления его в оболочке еще до разгерметизации скважины клапан закрывается. После нового ввода ус тройства в скважину и герметизации скважины, ее клапан автоматически открывается, связывая скваж ину с дегазационной системой шахты. Заявленное изобретение предназначено для применения в горнодобывающей промышленности . Его можно осуществить при использовании известных средств и создании заявленного герметизирующего запорного устройства, При этом будет достигн ут заявленный заявителем результат: - повышение надеж ности и эффективности дегазации призабойной зоны угольного пласта впереди очистной выработки, снижение трудоемкости и энергоемкости дегазационных работ. Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР №1317161, кл. E21F7/00, 1985. 2. Авторское свидетельство СССР №1770581, кл. E21D21/00, 1992.