Введение к работе
Увеличение объемов, добычи угля, особенно пригодного для коксования, связано с разработкой и применением высокопроизводительной техники, внедрением новых схем подготовки и систем разработки угольных месторождений, а также с созданием безопасных и комфортных условий для работы шахтеров.
Проведение подготовительных выработок является одним из основных технологических процессов на угольных шахтах. Причем его значение возрастает о повышением концентрации горных работ, развитием прогрессивных столбовых систем разработки.
Отставание темпов проведения подготовительных выработок от темпов подвигания очистных забоев является главной причиной, препятствующей повышению производительности угольных шахт. Сопутствующим этому отставание служит газовый фактор, ограничивающий скорость проведения подготовительных забоев на газоносных и выбросоопасных пластах, в особенности на мощных и средней мощности угольных пластах.
Карагандинский угольный бассейн является одним из самых производительных бассейнов стран СНГ, и в то же время шахты баосейна относятся к наиболее газообильным в мире. Газовыделение в подготовительные выработки, проводимые по мощным угольным пластам, достигает 10-12 iP/ішя, а по пласту К12 - 20-30 мэ/мин. Обильное газовыдаление требует подачи значительного количества воздуха и эффективного его использования для разбавления рудничных газов до безопасных концентраций. В ряде случаев, если не применять искусственные способы снижения газовыделения, проветривание, как самостоятельный способ, отановитоя экономически неэффективным и технически трудно осуществимым.
Трудности проветривания тупиковых выработок обусловлены большим аэродинамическим сопротивлением вентиляционных трубопроводов и горных выработок. Пропускная способность последних по воздуху зависит от количества и диаметра труб. В ограниченном пространства тупиковых газообильных выработок создаются стесненные условия для работы шахтеров, увеличиваются аварии на трубо-
проводах, и, как следствие, повышается вероятность загазирования выработок и формирование взрывоопасных ситуаций. Так, например, в 1990 году из 7294 случаев загазирования шахт в угольных бассейнах стран СНГ 5109 произошли в подготовительных выработках. Основной причиной загазирования тупиковых выработок является их высокая гаэообильность. В таких условиях создание безопасных условий труда шахтеров и высокопроизводительной работы угледобывающей техники является одной из первоочередных задач. Подземные работы на современных глубинах разработки месторождений невозможны без дегазации источников метановыделения.
Актуальность темы диссертационной работы обусловлена необходимостью научных исследований с целью совершенствования существующих и разработки новых способов и схем дегазации в ухудшающихся горно-геологических условиях разработки угольных месторождений, которые позволили бы значительно повысить эффективность дегазации и технико-экономические показатели работы подготовительных забоев в газовых шахтах.
Цель работы состоит в исследовании и разработке рациональных способов и параметров дегазации, обеспечивающих высокие темпы проведения подготовительных выработок.
Научные полонения. выносимые, на защиту:
зависимость ширины недегазлрованной зоны пласта скважиной при традиционном способе дегазации от скорости проходки и показателя ос , характеризующего газодинамические свойства пласта;
зависимость угла заложения дегазационных скважин от природных и горнотехнических факторов (показателя Л, длины скважины, скорости проведения выработки);
динамика газовыдаленил в скважину, функционирующую в зоне пласта, подверженной влиянию выработки;
способ дегазации угольного пласта скважинами барьерной дегазации'и скважинами, пробуренными перекрестно им, а также способ дегазации барьерными скважинами, расположенными в вертикальной плоскости;
методика расчета рациональных параметров дегазации угольного пласта при проходке горных выработок.
Личный вклад автора, состоит:
в организации и проведении экспериментальных работ в шахтных условаях"н~аяалйтичвских исследований;
в установлении зависимости для расчета метановыделения в дегазационные оквахины;
в выявлении основных факторов, влияющих на дегазацию угольного массива;
в разработке новых способов, повышающих эффективность дегазации при проведении подготовительных выработок;
в разработке метода определения рациональных параметров дегазации.
Методы исследования включили анализ научно-технической и патентной литературы и фондовых материалов по вопросам дегазации; проведение шахтных экспериментов и наблюдений; использование методов математической статистики при обработке экспериментальных данных.
Научная новизна работы состоит в следующем:
исследованы факторы, влияющие на дегазацию пласта при проходке подготовительных выработок, основными из них являются газодинамические свойства пласта (оцениваемые показателем а), окорость проведения выработки и угол заложения скважин барьерной дегазации;
применительно к барьерной дегазации установлена зависимость ширины недегазированной зоны пласта скважиной от скорости проходки выработок и величины показателя, характеризующего газодинамические свойства пласта;
установлена зависимость угла заложения барьерной скважины от ее длины и скорости проведения выработки;
разработан способ, повышающий газовыделение-в скважины барьерной дегазации за счет бурения перекрещивающихся скважин или .окважин, расположенных в вертикальной плоокости;
разработан метод расчета рациональных параметров дегазации угольного массива барьерными скважинами. Определены оптимальные параметры дегазации для пластов К7 и кю на шахтах "Сокурская" й "Саранская" (ПО "Карагаядауголь").
Достоверность научных доложений. выводов и рекомендаций подтверждается:
достаточным объемом исходных данных в условиях трех наиболее представительных шахт и четырех пластов Донбасса и Карагандин-окого бассейна;
удовлетворительной сходимостью результатов аналитических исследований с данными опытных наблюдений;
положительным эффектом при промышленной проверке основных положений диссертации.
Практическая ценность диссертационной работы состоит в разработке новых способов повышения эффективности дегазации пласта перекрещивающимися скважинами и скважинами, расположенными в вертикальной плоскости, а также в разработке метода расчета параметров дегазации. Эффективность новых способов дегазации при проходке горных выработок достигает 40$, против 10-15 при использовании традиционного способа дегазации.
Реализация выводов и рекомендаций работы. Новые схемы барьерной дегазации перекрещивающимися скважинами и скважинами, расположенными в вертикальной плоскости, использованы при проведении конвейерного бремсберга 55-К7-В, вентиляционного бремсберга # 5 по пласту и конвейерного бремсберга 58-К10-В на шахте "Сокурская" ПО "Карагандауголь".
Апробация работы. Основные результаты диссертации доложены на республиканской научно-технической конференции молодых ученых "Проблемы совершенствования безопасности горных работ на угольных шахтах" (Донецк, 1991 г.), а также на научных семинарах лаборатории газообильности и дегазации шахт отделения рудничной аэрологии и борьбы с внезапными выбросами ИГД им.А.А.Скочинского (гДюберцы).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 4 научные работы и разработано "Временное руководство по применению способов дегазация подготовительных выработок на высокогазоносных и выбросоопасных пластах", утвержденное производственным объединением "Карагандауголь".
Объем и структура работы,, диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 88 наименований, изложена на страницах машинописного текста, содержит 29 рисунков, 22 таблицы.
