Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОХОДКИ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ ПО ВЫБРОСООПАСНОМУ ПЛАСТУ

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для безопасной проходки горной выработки по выбросоопасному пласту по газодинамическому и газовому факторам.

Известен способ проходки горной выработки по выбросоопасному угольному пласту, включающий поинтервальное бурение шпуров (скважин), контроль содержания метана и определение выбросоопасности массива угля по амплитудно-частотным характеристикам акустического сигнала специальной аппаратуры (Фейт Г.Н. Геодинамические и газодинамические явления в шахтах, рудниках и при подземном строительстве. Учебное пособие. - М., МГГУ, 2007. - 109 с.).

Недостатком этого способа является то, что в основу его положено изменение напряженно-деформированного состояния призабойной части угольного массива при прогнозе выбросоопасности пласта и не учитывается аэрогазовая ситуация проводимой горной выработки в случае газодинамического явления.

Известен способ проходки горной выработки по выбросоопасному пласту, включающий бурение по пласту скважин разгружающего и дегазирующего действия с соблюдением неснижаемого опережения протяженности скважин, прогноз выбросоопасности по скорости газовыделения из шпуров, определение показателя выбросоопасности и применение специальных мероприятий при проходке выработки (Малышев Ю.Н., Айруни А.Т. и др. Методы прогноза и способы предотвращения выбросов газа, угля и породы. - М.: Недра, 1995. - 352 с.).

Недостатком способа является то, что не учитывается влияние газового фактора на безопасность ведения работ по проходке выработки и ее проветриванию в случае газодинамического явления.

Известен способ проходки горной выработки по выбросоопасному пласту, включающий прогноз выбросоопасности угольного массива, бурение дегазационных и разгрузочно-дренажных скважин, применение противовыбросных мероприятий при проходке выработки (Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля (породы) и газа РД 05-350-00. Сборник нормативных документов. Серия 05/НТЦ по безопасности в горной промышленности. - М., 2001. - С.120-303).

К недостаткам этого способа относится отсутствие технических решений по проветриванию и контролю содержания метана в рудничной атмосфере в случае газодинамического явления в проводимой горной выработке.

Наиболее близким способом проходки горной выработки по выбросоопасному пласту является способ, включающий проветривание выработки при ее проходке, контроль содержания метана в забое и в исходящей из выработки струе воздуха, проведение с неснижаемым опережением в массиве угля дегазационных скважин по бокам выработки и разгрузочно-дренажных скважин вдоль оси выработки (Рубан А.Д., Артемьев В.Б., Забурдяев B.C. и др. Подготовка и разработка высокогазоносных угольных пластов: Справочное пособие / Под общ. ред. А.Д. Рубана, М.И. Щадова. - М.: Издательство «Горная книга», 2010. - 500 с., прототип).

Недостаток этого способа заключается в том, что в нем не содержится решение по предотвращению опасной по газу ситуации в случае газодинамического явления в проводимой горной выработке и ее загазирования.

Целью изобретения является повышение безопасности ведения работ при проходке по выбросоопасному пласту горной выработки, исключение в случае газодинамического явления ее загазирования и распространения газоопасного облака по сети выработок шахты.

Согласно изобретению поставленную цель достигают тем, что в способе проходки горной выработки по выбросоопасному пласту, включающем ее проветривание, контроль содержания метана в забое и в исходящей струе воздуха, проведение с неснижаемым опережением в массиве угля дегазационных скважин по бокам выработки и разгрузочно-дренажной скважины по ее оси, скважины проводят на длину недельного интервала проходки выработки, перед очередным интервалом проходки сооружают переносное устройство, которым в случае газодинамического явления экстренно перекрывают сечение выработки и ограниченным расходом выпускают из забоя газоопасную смесь в исходящую струю, при выпуске газоопасной смеси поддерживают концентрацию метана в исходящей струе выработки не более 0,5% по объему путем подачи в выработку дополнительного количества свежего воздуха, а также тем, что разгрузочно-дренажную скважину на очередном интервале проходки выработки проводят дистанционно после подключения дегазационных скважин к дегазационному трубопроводу, а в случае газодинамического явления дополнительно подают в исходящую из выработки струю свежий воздух и разбавляют газоопасную смесь до нормативного содержания газов в рудничной атмосфере.

Способ осуществляют следующим образом.

На горном отводе шахты, разрабатывающей склонный к внезапным выбросам угля и газа пласт, проводят горную выработку в плоскости угольного пласта, проветривают ее с помощью вентиляторов местного проветривания, контролируют содержание метана в забое и в исходящей из выработки струе воздуха. С использованием буровых установок (или станков) проводят с неснижаемым опережением в массиве угля дегазационные скважины по бокам выработки, подключают их к дегазационному трубопроводу и извлекают метан из угольного массива. По центру забоя выработки вдоль ее оси проводят разгрузочно-дренажную скважину, которая разгружает массив угля, снижая напряженное состояние массива, газовое давление и метаноносность угольного пласта впереди забоя выработки.

Работы по бурению скважин, их параметры и режимы устанавливают в соответствии с Правилами безопасности в угольных шахтах, Инструкцией по дегазации угольных шахт и Инструкцией по безопасному ведению горных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля (породы) и газа, а содержание метана в рудничной атмосфере измеряют автоматической газовой аппаратурой или переносными приборами, допущенными в метанообильных угольных шахтах.

Однако по ряду технических и технологических причин даже при выполнении нормативных мероприятий по предотвращению газодинамических явлений случаются опасные явления в форме внезапных выбросов угля и газа и обильных газовыделений, сопровождающих загазирование проводимой выработки и выброс больших объемов метана в соседние выработки шахты, что зачастую приводит к весьма опасным ситуациям, а порой и к гибели шахтеров в результате отравлений, вспышек или взрывов метановоздушных смесей не только в проводимой выработке, но и в ближайших выработках шахты по ходу вентиляционной струи.

Для ликвидации опасных газовых ситуаций прежде всего обильных газовых потоков в сети выработок шахты проходку опасной по внезапным выбросам угля и газа горной выработки осуществляют поинтервально из расчета ее подвигания за рабочие дни недели. В нерабочие дни (суббота и воскресенье) проводят бурение барьерных скважин и разгрузочно-дренажной скважины для дальнейшего безопасного по газу подвигания забоя выработки за очередные по проходке дни недели. Барьерные скважины после проведения каждой из них подключают к дегазационному трубопроводу, а разгрузочно-дренажную скважину проводят дистанционно после подключения барьерных скважин к дегазационному трубопроводу. При этом на устье очередного интервала проходки устанавливают датчики контроля содержания метана, оксида и диоксида углерода и датчики управления переносным устройством перекрытия сечения выработки.

Чтобы предотвратить выделение больших объемов выброшенных газов в выработки шахты в случае газодинамического явления, особенно при внезапных выбросах угля и газа, перед очередным интервалом проходки выработки сооружают на устье очередного интервала проходки переносное устройство с возможностью экстренного перекрытия сечения выработки и ограниченного выпуска из забоя газоопасной смеси в исходящую струю проводимой выработки. Створки такого устройства располагают вдоль стенок выработки в направлении ее забоя. При концентрации метана, превышающей 1% по объему, на устье очередного интервала проходки в случае газодинамического явления подается сигнал для приведения в действие устройства по автоматическому перекрытию сечения выработки и включению дополнительного вентилятора местного проветривания, подающего свежий воздух в исходящую из выработки струю. Совокупность этих мероприятий позволяет выпускать газовоздушную смесь из проводимой выработки с концентрацией метана, как основного газа, не более 0,5% по объему.

В одной из створок устройства по перекрытию сечения выработки предусмотрен для людей проход, сечение которого к тому же позволяет ограниченно выпускать газоопасную смесь из забоя выработки (интервала проходки) в исходящую струю воздуха. Створки устройства помимо автоматического приведения в действие возвращают затем в исходное положение автоматически или вручную. Расход выпускаемой газоопасной смеси устанавливают с учетом подачи (расхода) воздуха вентилятором и обеспечения нормативной концентрации газов в исходящей из выработки потока воздуха.

Такое технологическое решение исключает выделение из аварийной выработки (в случае газодинамического явления) обильных потоков газоопасной смеси в прилегающие выработки шахты, что безопасно по газовому фактору.