Источник: Мясников А.А. Методы и средства дегазации, управления газовыделением в шахтах и задачи по дальнейшему повышению эффективности способов и средств дегазации / Дегазация угольных шахт и утилизация добываемого метана. Тезисы докладов на Всесоюзной отраслевой научно-технической конференции г.Донецк, 11-12 мая 1978г. – М. 1978г. – с.3-6.
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ДЕГАЗАЦИИ, УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОВЫДЕЛЕНИЕМ В ШАХТАХ И ЗАДАЧИ ПО ДАЛЬНЕЙШЕМУ ПОВЫШЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ СПОСОБОВ И СРЕДСТВ ДЕГАЗАЦИИ
При разработке газоносных угольных пластов дегазация и другие способы управления газовыделением становятся неотъемлемой частью общего технологического процесса добычи угля. В настоящее время разработаны способы, схемы и параметры дегазации для наиболее характерных условий ведения горных работ. Разработаны схемы и параметры предварительной дегазации угольных пластов, дегазации пластов-спутников, выработанных пространств и горного массива вокруг подготовительных выработок. Внедрение разработок позволило снизить газовыделение из дегазируемых источников на 30-50%, а по шахте в целом - на 25-35%. В результате улучшены условия труда по газовому фактору и возросли нагрузки на забои.
В связи с осуществляемым техническим перевооружением угольной промышленности исследования по дегазации и управлению газовыделением проводятся в последние годы применительно к условиям работы выемочных участков с высокими нагрузками, достигающими 3-8 тыс. т/сутки. В подобных случаях даже высокая эффективность дегазации не в состоянии обеспечить снижение газовыделения в горные выработки до безопасного уровня. Поэтому осуществляется разработка методов интенсификации дегазации с целью дальнейшего повышения ее эффективности, причем не только исследуются способы повышения газовыделения в дегазационные скважины, но и испытываются схемы ведения дегазационных работ, которые могли бы обеспечить каптаж метана независимо от горных работ в течение продолжительного времени. Так, разрабатывается метод заблаговременной дегазации шахтных полей скважинами как с поверхности, так и из специальных горных выработок, пройденных заранее.
В высокопроизводительных лавах применяются комплексные способы дегазации: предварительная дегазация разрабатываемых пластов восстающими и горизонтальными скважинами совместно с отсосом газа из скважин, пробуренных над куполами обрушения; дегазация спутников и выработанного пространства вертикальными скважинами, пробуренными с поверхности, предварительная дегазация угольного массива пластовыми скважинами и отсос газа из надрабатываемнх сближенных пластов через пробуренные по ним скважины.
С целью интенсификации процесса дегазации испытан и применяется гидроразрыв пласта из подземных выработок через скважины, пробуренные на пласт из полевых выработок, и по пласту из пластовых выработок. Исследованиями установлено, что применение гидроразрыва позволяет увеличить продуктивность скважин гидроразрыва в 3-50 раз и скважин, буримых по пласту в отработанной зоне в 1,5-2 раза.
В связи с концентрацией и углублением горных работ в дальнейшем еще в большей степени возрастет роль дегазации. Расчеты показывают, что для обеспечения безопасных условий труда по газовому фактору необходимо будет довести коэффициент дегазации в высокопроизводительных лавах (3-5 тыс.т/сутки) до 75-80% и извлекать с участка около 30-40 м3/мин метана.
При системе разработки длинными столбами по простиранию трудности с проветриванием возникают в основном из-за скоплений газа в местах сопряжений лав с вентиляционными штреками. Управление метановыделением с помощью: дегазационных скважин, пробуренных из вентиляционных, промежуточных и откаточных штреков на смежные подрабатываемые и надрабатываемые пласты; скважин, пробуренных в купола и над куполами обрушения; отсоса метана по трубам из выработанного пространства при помощи вакуум-насоса, вентиляторов, эжекторов и за счет общешахтной депрессии - в большинстве случаев снижает общую метанообильность участков на 30-70%, но не позволяет полностью ликвидировать опасность образования местных скоплений метана на сопряжениях лав. Поскольку необходимость применения средств управления метановыделением при столбовой системе разработки с возвратноточной схемой проветривания возникает в подавляющем большинстве случаев из-за местных скоплений метана на сопряжениях лав, то для предупреждения их образования на шахтах Минуглепрома СССР широко применяют средства вентиляции.
Наиболее эффективным методом борьбы с газом является применение дренажного штрека, дренажный штрек при системе разработки длинными столбами по простиранию позволяет не только значительно повысить эффективность дегазационных скважин, но и существенно улучшить организацию очистных работ. Наличие дренажного штрека позволяет полностью ликвидировать и вторую основную причину загазований очистных забоев - местные скопления газа на сопряжениях лав с вентиляционными штреками, и обеспечить эффективное и надежное проветривание выемочных участков при системе разработки длинными столбами по простиранию с возвратноточной схемой проветривания.
Эффективность дегазации выработанных пространств повышается до 80-100%, а нагрузка на очистной забой по газовому фактору – в 1,5-3 раза в зависимости от газовыделения из выработанного пространства.
Для повышения эффективности дренажных штреков на шахтах Караганды и Кузбасса применяется изолированный отвод метановоздушной смеси из дренажного штрека с помощью центробежного вентилятора через скважину диаметром 500-600 мм или шурф, пробуренный с поверхности. При этом уровень концентрации метана в метановоздушной смеси, поступающей на дренажный штрек, может быть любым. Поэтому при указанном способе управления метановыделением отпадает необходимость в применении других способов и средств дегазации.
Эффективность управления газовыделением в значительной степени может быть повышена с помощью метода выравнивания давления в вентиляционной сети, особенно при наличии аэродинамической связи с поверхностью и между сближенными пластами. Опыт применения этого способа на шахтах Кузбасса позволил снизить газообильность выемочных участков в 2-8 раз.
Кроме разработки способов и параметров дегазации ведутся также работы по совершенствованию средств дегазации - вакуум-насосов, герметизаторов скважин, огнепреградителей, контрольно-измерительной аппаратуры. Уровень исследований в области дегазации и других способов управления газовыделением в нашей стране соответствует мировым стандартам.