СПОСОБ РАЗРАБОТКИ СВИТЫ ВЫСОКОГАЗОНОСНЫХ ПЛАСТОВ УГЛЯ

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к подземной добыче угля и охране окружающей природной среды

Известен способ разработки свиты высокогазоносных пластов угля, в котором один из пластов разрабатывается первым, а за забоями с помощью перемычек создают газовый коллектор с отсосом смеси воздуха с газом вакуумным насосом на поверхность земли [1]. Недостатком аналога является направленность изобретения только на дегазацию выработанного пространства без учета технологии отработки свиты пластов угля, газовыделения при которой и являются основными, которые надо учитывать при охране окружающей среды.

Наиболее близким техническим решением является способ разработки свиты высокогазоносных угольных пластов, включающий выемку угля одновременно на верхнем и нижнем пластах с опережением очистных работ на верхнем пласте и транспортирование угля к скиповому стволу из всех лав отрабатываемых пластов свиты [2]. Недостатком прототипа является разделение очистных работ и проветривания строго по пластам, поэтому формирование общешахтной вентиляционной струи воздуха с целью извлечения из нее метана связано с большими технологическими трудностями, а также с отсутствием необходимого времени для контакта струи с метановыделяющими пространствами. Перечисленные недостатки способа снижают эффективность вывода из шахты метановоздушной смеси с целью извлечения из нее метана в разделительной камере.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности вывода метановоздушной смеси из шахты путем формирования общешахтной вентиляционной струи воздуха, насыщенной метаном, из всех очистных забоев и выработанных пространств свиты.

Сущность изобретения состоит в том, что в способе разработки свиты высокогазоносных пластов угля, включающем выемку угля одновременно на верхнем и нижнем пластах с опережением очистных работ на верхнем пласте и транспортирование угля к скиповому стволу из всех лав отрабатываемых пластов свиты, проходку вертикальных транспортных гезенков из группового полевого откаточного штрека к конвейерным просекам всех лав осуществляют на откаточной стороне свиты, а на вентиляционной стороне свиты проходят вертикальные вентиляционные гезенки от группового полевого вентиляционного штрека к вентиляционным просекам всех лав, создавая пирамидальную сеть связанных друг с другом выработок от нижнего пласта до верхнего, при этом исходящую струю воздуха из всех лав свиты направляют к вентиляционному стволу по полевому групповому вентиляционному штреку, пройденному в кровле верхнего пласта, обеспечивая диагональное движение воздуха с помощью вентиляционных окон, установленных в перемычках полевого откаточного и вентиляционного штреков в промежутках между всеми гезенками, а также на входе и выходе пирамидальной сети выработок, и образование в исходящей струе воздуха метановоздушного потока из всех лав свиты и из подсасываемого воздуха с газом из выработанных пространств всех пластов для извлечения метана из потока на поверхности шахты.

Проходка гезенков на откаточной и вентиляционной сторонах свиты позволяет создать пирамидальную сеть связанных друг с другом выработок, включающую лавы и просеки всех пластов.

С помощью перемычек с окнами, устанавливаемыми в пирамидальной сети выработок, обеспечивается диагональное движение струй воздуха в пирамиде с забором метановоздушной смеси из исходящих лав и из выработанных пространств и образование общешахтной вентиляционной струи воздуха для извлечения из нее метана на поверхности шахты.

Далее изобретение иллюстрируется чертежами.

На фиг.1 показана схема вскрытия свиты сближенных высокогазоносных пластов; фиг.2 - совмещенный план горных работ для всех одновременно отрабатываемых пластов свиты; фиг.3 - вид на отработку свиты пластов со стороны откаточного горизонта, сечение А-А с фиг.2; фиг.4 - вид на отработку свиты пластов со стороны вентиляционного горизонта, сечение В-В с фиг.2; фиг.5. - совмещенная схема диагонального движения струй K-F, созданная для всех одновременно отрабатываемых пластов свиты.

Где: N₁, N₂, N₃ и N₄ соответственно уровни 1-го, 2-го, 3-го и 4-го пластов свиты; 1 центральный ствол, 2 фланговый вентиляционный ствол, 3 полевой бремсберг в породах под 1-м (нижним) пластом, 4-этажный групповой полевой откаточный штрек, пройденный в породах почвы под 1-ым пластом, 5-этажный групповой вентиляционный полевой штрек, пройденный в породах кровли над 4-ым пластом, 6 - поперечное сечение конвейерных просеков на откаточной стороне отрабатываемой свиты пластов, 7 - поперечное сечение вентиляционных просеков на вентиляционной стороне отрабатываемой свиты пластов, 8 - контуры продольных сечений лав всех пластов свиты, 9 план лавы 1-го пласта в свите, 10 - план лавы 2-го пласта, 11 - план лавы 3-го пласта, 12 - план лавы 4-го пласта, 13 - камера лебедки полевого бремсберга, 14 - ходок при бремсберге, 15 - гезенк между бремсбергом и полевым вентиляционным штреком, 16-19 - углеспускные гезенки на откаточной стороне отрабатываемой свиты, соответственно для пластов 1-го - 4-го, 20-23 конвейерные просеки между углеспускным гезенком и лавой на откаточной стороне отрабатываемой свиты, соответственно для пластов 1-го - 4-го, 24-27 вентиляционные просеки между лавой и вентиляционным гезенком на вентиляционной стороне отрабатываемой свиты, соответственно для пластов 1-го - 4-го, 28-31 - вентиляционные гезенки на вентиляционной стороне отрабатываемой свиты, соответственно для пластов 1-го - 4-го, 32-35 - выработанные пространства, соответственно для пластов 1-го - 4-го, 36 вентиляционные окна-регуляторы в полевом откаточном штреке, бремсберге и ходке, 37 - съезд с бремсберга в подсвежающую часть полевого вентиляционного штрека 5, 38 - съезд с бремсберга в полевой откаточный штрек 4, 39 - подсвежающая часть полевого вентиляционного штрека 5, 40 - сбойки между бремсбергом и ходком, 41 - вентиляционные окна-регуляторы в полевом вентиляционном штреке (полностью показаны только на фиг.3), 42 - участок полевого вентиляционного штрека с единой из всех лав вентиляционной общешахтной струей; K, С, D, Е, G, F - узлы в схеме диагонального движения струй воздуха, l₁-l₄ части струй (выделены штрихами) в схеме диагонального движения, приходящиеся на лавы, соответственно на 1-м - l₁, 2-м - l₂, 3-м - l₃ и 4-м - l₄.

Уровни пластов на фиг.3 и 4 показаны штрихпунктирной линией.

Способ осуществляется следующим образом.

Свиту угольных пластов 1-4-й вскрывают вертикальным стволом 1 в центре месторождения, пройденным к нижнему пласту 1-ому, и вентиляционным стволом 2 на левом фланге (как показано на фиг.1) месторождения, пройденным к верхнему пласту 4-ому. Месторождение поделено по падению на этажи. Очистные забои (лавы) расположены в пластах друг над другом и двигаются с опережением вышележащих лав на расстояниях, равных двойному расстоянию между соседними пластами. В пределах первого этажа на откаточной стороне свиты проходят под пластом 1-ым полевой групповой откаточный штрек 4. Ко всем лавам 9-12 пластов 1-ый-4-ый пройдены на этой стороне от полевого штрека 4 углеспускные гезенки 16-19 и конвейерные просеки 20-23. С вентиляционной стороны от вентиляционного полевого штрека 5 к лавам 9-12 проходят вентиляционные гезенки 28-31 и вентиляционные просеки 24-27. При ведении очистных работ уголь из лав спускают по гезенкам 16-19 на полевой откаточный штрек 4 и движется к бремсбергу 3 и далее к стволу. Воздух ко всем лавам 9-12 поступает по углеспускным гезенкам 16-18 и конвейерным просекам 20-23, а исходящие струи из лав по вентиляционным просекам 24-27 и вентиляционным гезенкам 28-31 попадают в полевой вентиляционный штрек 5. На участке 42 штрека 5 струи образуют общешахтную вентиляционную струю, которая выходит на поверхность через вентиляционный ствол 2. Сформированная окончательно общешахтная вентиляционная струя в вентиляционном штреке 5 на участке 42 содержит метан из лав 9-12 и выработанных пространств 32-35 очистных забоев. Проходкой гезенков создана пирамидальная, то есть расположенная снизу вверх на разных уровнях (1-4) свиты, единая сеть выработок с диагональной схемой движения струй воздуха в ней. Диагональная схема движения струй (фиг.5.) имеет две поперечные связи CD (лава l₂) и GE (лава l₃). Нормальное движение струй воздуха в диагональном соединении обеспечивают вентиляционные окна-регуляторы 36 и 41. По конструкции - это обычное окно, вставленное в перемычку, перекрывающую всю площадь сечения выработки. Проходное сечение для воздуха в окне может меняться с помощью створок. Створки управляются автоматически с пульта. При уменьшении проходного сечения окна, например, в штреке 4 на участке между гезенками 16 и 17 количество воздуха между ними может изменяться в нужную сторону. Окна - регуляторы, как видно из фиг.2-4, установлены во всех выработках пирамидального соединения, на входе и выходе из него, а также в бремсберге с ходком. Все это способствует большему выносу метана из лав и большим подсосам газа в общешахтную струю из выработанных пространств. Связь бремсберга с полевыми штреками происходит по съездам 37 и 38. Для подсвежения струи в вентиляционном штреке 5 на него пройден подающий гезенк 15. Они же служат для выхода исходящей из камеры лебедки бремсберга 13. В формировании общешахтной вентиляционной струи, кроме созданного диагонального движения, значение имеет и уменьшение согласно изобретению длин конвейерных и вентиляционных просеков. Диагональная схема движения струй K-F согласно своим аэродинамическим закономерностям позволяет значительно снизить сопротивление движению воздуха во всех выработках свиты, увеличить количество и скорость движения воздуха в выработках соединения, а значит, и в общешахтной вентиляционной струе. Все это необходимо для повышения эффективности извлечения метана из метановоздущного потока воздуха шахты с помощью роторной разделительной камеры.

Источники информации

1. Способ разработки свиты сближенных высокогазоносных угольных пластов. / В.А.Зуев, Ю.М.Погудин, О.И.Казанин, В.Н.Бобровников, А.И.Вовк, А.А.Сальников, В.М.Бучатский, И.П.Бочаров). - Патент РФ, №2282030. - М.: Бюлл. изобр. №23, 20.08.2006.

2. Машковцев И.Л., Машковцев Б.И., Станис Е.В., Саумитра Нараян Деб. Технология подземной добычи угля и охрана окружающей природной среды. - М.: Изд-во РУДН, 2009. - С.113.