Опыт высокопроизводительной работы очистных забоев



Предыдущая | Следующая

 

Опыт высокопроизводительной работы очистных забоев на метаноносных угольных пластах Высокоинтенсивная отработка угольных пластов сопровождается резким ростом метановыделения в горные выработки, формированием условий для загазирования очистных забоев и повышением вероятности воспламенения и взрывов метановоздушной смеси.
Достижение высокой производительности забоев и обеспечение безопасности горных работ по газовому фактору достигаются применением комплекса высокоэффективных способов дегазации источников метановыделения и проветривания горных выработок. На примере опыта шахт им С. М. Кирова и «Котинская» ОАО» СУЭК-Кузбасс» представлены разработанные в соответствии с научными рекомендациями и положениями РД-15-092006 «Методические рекомендации о порядке дегазации в угольных шахтах» технологические решения по дегазации разрабатываемых шахтами газоносных угольных пластов, обеспечившие достижение нагрузок на очистной забой более 10000 т/сут. в условиях шахты им С. М. Кирова и более 20000 т/сут. в условиях шахты «Котинская».
Ключевые слова: газоносные пласты, разработка, метановыделение, очистной забой, безопасность, производительность.
Контактная информация – e-mail:

ruban_ad@mail.ru

Стратегия развития угольной отрасли неразрывно связана с увеличением нагрузок на подземные очистные забои и проектированием выемочных участков мощностью не менее 2-3 млн т угля в год. Однако, техническое перевооружение, ориентированное на высокопроизводительную технику, и полная реализация возможностей современных механизированных комплексов (КМЗ) в условиях отработки метаноносных пластов угля выполнимы лишь при эффективных методах управления газовыделением на выемочных участках средствами вентиляции и дегазации.
Наиболее производительные и метанообильные шахты находятся в Кузнецком бассейне и Воркутском месторождении, на их долю приходится более 77 % добываемого подземным способом угля. На шахтах этих угольных регионов России отмечаются высокие среднесуточные нагрузки на очистной забой, достигающие 20-25 тыс. т, годовые — до 4,41 млн т (табл. 1).
Метанообильность ряда сверхкатегорных и выбросоопасных шахт Кузбасса и Воркуты достигает 200 м3/мин и более, а выемочных участков — 80-90 м3/мин. Эффективность дегазации в целом по высокопроизводительному участку должна составлять не менее 7080 %. Она предопределяется параметрами пробуренных скважин по разрабатываемым пластам и на сближенные пласты в зоны повышенного газовыделения в соответствии с рекомендациями РД-15-09-2006 и рекомендациями УРАН ИПКОН РАН для дегазации выемочных участков в блоке № 3 шахты им. С. М. Кирова (ОАО «СУЭК-Кузбасс»).
Шахта им. С. М. Кирова (ОАО «СУЭК-Кузбасс») разрабатывает пласты «Болдыревский» и «Поленовский». Шахта относится по метану к сверхкатегорным: абсолютная среднесуточная метанообильность в 2004 г. составляла 99 м3/мин, 2005 г. — 104,7 м3/мин, 2006 г. — 139,6 м3/мин, а в 2008 г. достигла 177,9 м3/мин. Способ проветривания шахты — нагнетательный, схема проветривания — фланговая, система проветривания — принудительная. В шахту подается 22920 м3/мин воздуха при расчетных по проекту — 16300 м3/мин. Схема проветривания выемочных участков — комбинированная с расходом воздуха на участке 1200-1600 м3/мин, в очистном забое — 6601050 м3/мин. Через выработанное пространство фланговыми газоотсасывающими вентиляторами выдается 460-600 м3/мин газовоздушной смеси.
Показатели работы очистных забоев на шахте им. С. М. Кирова и, прежде всего, первой в блоке №3 лавы 24-48 по пласту «Болдыревский», отработанному в начальный период без дегазации и с последующим ее применением, отражены в табл. 2.
Опыт работы очистных забоев на шахте им. С. М. Кирова без дегазации и с последующим ее применением свидетельствует о следующем.
1. Участок № 1 выемочного столба длиной 400 м отрабатывался по падению пласта до водоспускного штрека с применением схемы дегазации подрабатываемых пластов «Брусницинский» и «Майеровский». Пластовые скважины были пробурены по восстанию из водоспускного штрека в направлении очистного забоя на длину 100-120 м. Работала газоотсасывающая вентиляторная установка УВЦГ-7.
2. Добыча угля в первый месяц работы лавы составила от 2000 до 7043 т/сут. (лава работала в недегазированной скважинами зоне пласта «Болдыревский»), а в последующие два месяца — в зоне пласта, частично дегазированной — 4403-9634 т/сут. Общие потери рабочего времени в лаве в течение суток находились в пределах от 5 ч 35 мин до 14 ч 34 мин в недегазированной зоне пласта и от 1 ч 18 мин до 10 ч 41 мин — в дегазированной. При этом потери рабочего времени по газовому фактору в упомянутых зонах в течение суток составляли соответственно от 2 ч 18 мин до 10 ч 39 мин и от 45 мин до 4 ч 45 мин. Концентрация метана в газовой смеси, поступающей к газоотсасывающему вентилятору, была взрывоопасной с III декады второго месяца работы лавы.
3. На участке работы лавы по восстанию пласта газовая ситуация была более благоприятной, так как функционировали пластовые скважины и скважины, пробуренные на сближенные пласты и над куполами обрушения. Потери рабочего времени в очистном забое сократились, повысились производительность лавы и безопасность ведения горных работ по газовому фактору, извлекались кондиционные по метану газовоздушные смеси, пригодные для утилизации.
4. При соблюдении положений РД-15-09-2006 на участках последующих лав по пласту «Болдыревский» (блок №3) добывалось до 11-12 тыс. т угля в сутки, а на пласте «Поленовский» — до 89 тыс. т в сутки.
5. Усиление дегазации на выемочных участках шахты им. С. М.
Кирова за счет извлечения метана из сближенных пластов и выработанных пространств подземными и наземными скважинами показало, во-первых, повышение продуктивности дегазационных скважин до 51,6 м3/мин с кондиционным содержанием метана в каптируемых газоводушных смесях, во-вторых, уменьшение с 90,2 до 27 м3/мин объемов некондиционных МВС, отводимых из выработанного пространства газоотсасывающими вентиляторными установками.
Более высокие показатели среднесуточной добычи угля достигнуты на шахте «Котинская» (ОАО «СУЭК-Кузбасс») при отработке пласта 52. Суточная нагрузка на лаву достигала 26 тыс. т, годовая — более 4,4 млн т. Отработка выемочного столба 5203 производилась длинными столбами по простиранию с полным обрушением пород кровли при возвратноточной схеме проветривания. Параметры системы разработки и проветривания выемочных участков приведены в табл. 3 и 4.
Согласно РД-15-09-2006 дегазацию не разгруженных от горного давления угольных пластов рекомендуется осуществлять при метаноносности угольного пласта, равной 13,0 м3/т сухой беззольной массы угля (с. б. м) и более. Вместе с тем допускается иное значение нижнего предела метаноносности пласта в случае его научного обоснования для конкретных горнотехнических условий. Так, на примере отдельных угольных пластов Кузбасса и Воркуты при их метаноносности 15,2-21,2 м3/т с. б. м, вынимаемой мощности 1,5-4,5 м, сечении призабойного пространства для прохода воздуха 3,1-12,7 м2, минутной производительности очистных комбайнов 4,8-10,6 т/мин, доле разрабатываемого пласта в газовом балансе призабойного пространства лавы 0,5-1 и допустимом по условиям вентиляции метановыделении в призабойное пространство 7,4 30,5 м3/мин установлено, что численные значения нижнего предела метаноносности дегазируемого пласта находились в пределах 10,5-16,7 м3/т с. б. м при средней его величине 13,2 м3/т с. б. м (табл. 5).
Выводы 1. На этапе подготовки проекта дегазации пластов угля на выемочном участке следует учитывать рекомендации РД-15-092006 с последующей корректировкой параметров дегазации источников метановыделения.
2. Для повышения эффективности технологических решений по дегазации высокогазоносных разрабатываемых и сближенных угольных пластов на высокопроизводительных выемочных участках необходимо предусматривать, во-первых, дегазацию разрабатываемых пластов предпочтительно по схеме перекрещивающихся скважин, во-вторых, дегазацию подрабатываемых сближенных пластов и выработанного пространства скважинами, пробуренными из горных выработок и/или с земной поверхности.
3. Технические решения по дегазации разрабатываемых пластов угля в природных условиях их залегания необходимо принимать с учетом величины нижнего предела метаноносности пласта, численное значение которого должно быть научно обосновано, либо принято равным 13 м3/т с. б. м.
4. Выбор способов, схем и параметров дегазации источников метановыделения целесообразно производить с учетом необходимости извлечения кондиционных по метану газовоздушных смесей и их последующей утилизации.
Список литературы 1. Таразанов И. Г. Итоги работы угольной промышленности России в 2008 году // Уголь. — 2009. — № 3. — С. 45-52.
2. Методические рекомендации о порядке дегазации угольных шахт (РД-15-09-2006). Серия 05. Выпуск 14 / Колл. авт. — М.:
Открытое акционерное общество «Научно-технический центр по безопасности в промышленности», 2007. — 256 с.
3. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт.
Макеевка-Донбасс, 1989. — 320 с.