РАЗДЕЛ 2
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДЕГАЗАЦИИ ПОДРАБАТЫВАЕМЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
2.1. Выбор объекта исследований и его краткая характеристика
Объектом проведения экспериментальных исследований параметров дегазации подрабатываемых пластов принята шахта "Алмазная" государственного открытого акционерного общества "Добропольеуголь".
Поле шахты "Алмазная" расположено в северо-западной части Красноармейского угольного района Донбасса на территории Добропольского административного района Донецкой области Украины. По газообильности шахта отнесена к сверхкатегорной с относительной метанообильностью 32 м3/т суточной добычи, по взрывчатости угольной пыли - опасная. В настоящее время шахтой разрабатывается два пласта: и мощностью соответственно 1,45...2,5 м и 1,0...1,1 м. Угольные пласты к самовозгоранию не склонны, по выбросам угля и газа не опасны. Залегание пластов пологое, с углом падения 8...12?. Вмещающие породы представлены, в основном, глинистыми и песчаными сланцами средней крепости и устойчивости. При разработке пласта с глубины 600 м ведется непрерывный прогноз выбросоопасности.
Способ подготовки шахтного поля - панельный, система разработки - длинными столбами по простиранию. Схема проветривания шахты - центрально-фланговая, способ проветривания - всасывающий. При отработке запасов пласта на шахте "Алмазная" применяется дегазация подрабатываемых угольных пластов и выработанного пространства.
Автором проведены натурные наблюдения на выемочном участке 5 северной лавы южного полевого уклона (ЮПУ) пласта горизонта 550 м.
Для снижения метановыделения на выемочном участке предусмотрена дегазация подрабатываемых угольных пластов путем бурения скважин на пласт . Скважины бурятся с погашаемого вслед за подвиганием лавы вентиляционного штрека с разворотом навстречу движению очистного забоя. Длина дегазационных скважин составляет 34 м. Угол разворота между перпендикуляром, проведенным к оси штрека, и проекцией скважины на горизонтальную плоскость = 65?; угол наклона скважины к горизонту = 15?. Расстояние между скважинами составляет 8 м. Схема расположения скважин представлена на рис. 2.1.
Отсасывание поступающей в дегазационные скважины метановоздушной смеси осуществляется поверхностной вакуум-насосной станцией, оборудованной четырьмя насосами типа ВВН-150/2. По мере подработки устьев скважин очистным забоем скважины отсоединяются от газопровода и закрываются чураковыми заглушками.
Участковый газопровод состоит из труб диаметром 325 мм, за исключением примыкающего к лаве 100 м участка, где диаметр газопровода составляет 100 мм. Параллельно этому участку проложен трубопровод диаметром 100 мм, предназначенный для отсасывания газа из выработанного пространства за счет оставления дегазационного става в завале вентиляционной выработки. Для отсасывания газа из выработанного пространства в конце этого трубопровода устанавливается перфорированный вертикальный отросток трубы ("свеча") диаметром 250 мм и высотой 2 м. "Свечи" устанавливаются через 16...24 м.
Наряду с дегазацией подрабатываемых угольных пластов на выемочном участке 5 северной лавы применяется изолированный отвод метана из тупика вентиляционного штрека. Отвод метановоздушной смеси производится по металлическому трубопроводу диаметром 800 мм. Отсасывание метана из выработанного пространства, изолированного от выработки чураковой перемычкой, осуществляется газоотсасывающей установкой, оснащенной вентилятором ВМЦГ-7. Вентилятор установлен в специальной камере, расположенной на 4 северном конвейерном штреке ЮПУ горизонта 550 м пласта между уклоном и северным ходком.
Рис. 2.1. Схема дегазации подрабатываемых угольных пластов на выемочном участке 5 северной лавы южного полевого уклона горизонта 550 м
От вентилятора метановоздушная смесь подается в смесительную камеру, которая располагается в северном ходке южного полевого уклона выше 4 северного конвейерного штрека. Схема дегазации выемочного участка представлена на рис. 2.2.
Экспериментальные исследования параметров дегазации подрабатываемых угольных пластов произведены в период январь-март 2001 года совместно с представителями инженерно-технических работников участка вентиляции и техники безопасности шахты "Алмазная". Натурные измерения параметров дегазационных скважин проведены согласно нижеизложенной методике.
Результаты экспериментальных наблюдений приведены в прил. .
2.2. Методика проведения натурных измерений параметров дегазационных скважин
Методика экспериментальных исследований предусматривает измерение параметров газовоздушного потока в дегазационных скважинах, пробуренных на подрабатываемые угольные пласты.
Целью проведения натурных измерений является определение зависимостей расхода метана, метановоздушной смеси и концентрации метана от разрежения в устье скважины и расстояния между линией очистного забоя и устьем скважины.
Главной задачей натурных наблюдений является определение концентрации метана в метановоздушной смеси, поступающей из скважин, температуры МВС и шахтного воздуха в месте проведения исследований, разряжения в устьях скважин, перепада давления на диафрагмах, расстояния между первой по ходу движения МВС скважиной и линией очистного забоя, расстояния между скважинами, диаметра трубопровода и атмосферного давления в горной выработке.
Рис. 2.2. Схема дегазации 5 северной лавы ЮПУ пласта шахты "Алмазная"
Для решения поставленной задачи используются следующие приборы и приспособления.
1) Концентрация метана в МВС определяется шахтными интерферометрами ШИ-12 или ШИ-11 и путем отбора проб в резиновые камеры с последующим анализом состава смеси газов в лаборатории.
2) Измерение температуры смеси и шахтного воздуха производится метеорологическим ртутным термометром.
3) Атмосферное давление в горной выработке измеряется барометром-анероидом БАММ-1.
4) Величина разрежения в устье с