ДонНТУ
RU
UA
EN
Магистры ДонНТУ| ДонНТУ |
RU |
UA |
EN |
Магистры ДонНТУ |
 |
Факультет: Геотехнологии и управления производствомСпециальность: Безопасность трудовой деятельностиТема магистерской работы:Дегазация тупиковых выработок в нормальных и аварийных режимахРуководитель: доцент каф. «Охраны труда и аэрологии» Чистюхин Вячеслав Владимирович |
Угольная промышленность является одной из самых крупных отраслей народного хозяйства Украины.
Увеличение добычи угля и повышение производительности труда осуществляется в настоящее время в основном за счет технического перевооружения угольных шахт и концентрации горных работ. Рост глубины разработки и нагрузки на лаву сопровождается увеличением газовыделения в выработки.
Эффективным средством снижения метанообильности выработок является дегазация угольных пластов, которая находит широкое применение в угольных шахтах и является неотъемлемым технологическим процессом в добыче угля. Опыт применения дегазации подтверждает технико-экономическую эффективность этого способа борьбы с метановыделением в выработках.
Дегазация шахт – совокупность мероприятий, направленных на извлечение и улавливание метана выделяющегося из различных источников и изолированным отводом его на поверхность, а также предусматривающих физическое или химическое связывание метана до поступления его в горные выработки [1].
Выбор способов дегазации следует производить на основе данных о структуре газового баланса и с учетом возможных в конкретных условиях коэффициентов эффективности дегазации. В первую очередь следует дегазировать источник, из которого выделяется наибольшее количество метана.
Цель работы – исследование и обоснование дегазации тупиковых выработок в нормальных и аварийных режимах в условиях шахты «Северная» ГП «Макеевуголь».
Шахта «Северная» пушена в эксплуатацию в 1971 году, марка угля – кокс ОС, угол падения – 6-9 грд., шахта опасна по внезапным выбросам, максимальная глубина разработки – 720м, схема подготовки пластов – погоризонтная, система разработки – комбинированная, число смен по добыче угля – 3, отрабатывается пласт m3 с мощностью 1,0-1,23м. Распределение метана в угольных пластах неравномерно и обусловлено сложным тектоническим строением, наличием крупных тектонических нарушений.
Угольный пласт m3 характеризуется высокой газоносностью и полностью залегает в зоне метановых газов. Прогнозная газоносность пласта в западной панели изменяется от 27 до 36 м 3/т.с.б.м. на глубинах 550-1250м, от 36 до 38 м3/т.с.б.м. на глубинах 1250-1450м.
Угольные пласты шахты отнесены к опасным по взрывчатости угольной пыли.
Дегазация осуществляется при метановыделении в выработку более 3 м3/мин.
При длине проводимых выработок до 200 м барьерные скважины бурятся на всю длину будущей выработки. Расположение их зависит от срока дегазации и положения выработки. При большой длине выработок па пластах тонких и средней мощности барьерные скважины бурятся из камер по обеим сторонам выработки. На пластах мощностью до 1,5 м с каждой стороны выработки на расстоянии до 1,5-2,5 м от ее стенки бурится по одной скважине. Длина скважин до 200 м, диаметр 50-100 мм.
При проведении парных выработок по высокометаноносным угольным пластам барьерные скважины следует бурить из каждой выработки.
Бурение барьерных скважин при проведении наклонных выработок производится аналогично бурению скважин при проведении горизонтальных выработок.
Расстояние между нишами при дегазации массива барьерными скважинами принимается на 15-20 м меньше длины скважин.
При полевой подготовке пластов дегазационные скважины бурятся из полевых выработок в зону проведения подготовительной выработки по угольному пласту. При слоевой разработке мощных пологих угольных пластов дегазация выработок верхнего слоя производится скважинами, буримыми из ниш в выработках.
Угольный массив в зоне проведения подготовительных выработок на нижерасположенном этаже дегазируется пластовыми нисходящими дегазационными скважинами, пробуренными из откаточного штрека вышерасположенного этажа. Параметры дегазации подготовительных выработок барьерными скважинами считаются правильно выбранными, если в результате дегазации метановыделение снизилось на 30-60%.
При проведении выработок по пластам с невыдержанной гипсометрией дегазация осуществляется с помощью шпуров, пробуренных в окружающий массив. Шпуры бурятся под углом до 30° к оси выработки. Забои шпуров должны находиться на расстоянии до 5-6 м от стенок выработки. Расстояние в вертикальной плоскости между устьями этих шпуров должно составлять 1,5 м, а между их забоями - 2 м. Шпуры бурятся через 10 м по длине выработки. Диаметр шпуров 42-50 мм.
Устье каждого шпура герметизируется на глубину 1,5 м механическим герметизатором, и шпуры подключаются к газопроводу. Величина вакуума должна составлять не менее 50 мм.рт.ст. Метановыделение в подготовительные выработки в результате дегазации шпурами может быть снижено в 1,5-2 раза.[2]
Рисунок 1. - Схема дегазации угольного массива при проведении выработки.
Параметры анимации: gif-анимация, число кадров - 6, число циклов - 7, размер 129 кБ. Для запуска анимации необходимо обновить страницу.
При нарушении нормального режима работы дегазационной системы по той или иной причине концентрация метана в отсасываем газе может упасть до верхнего предела взрывчатости (14%) и при наличии источника воспламенения возможен взрыв газа в дегазационной системе с распространением его при определенных условиях в шахту.
При применении дегазации в шахтах возможны три основных вывода извлекаемого газа:
Основным критерием эффективного использования дегазации в угольных шахтах является уровень снижения газообильности горных выработок, который оценивается по коэффициенту эффективности дегазации
Кд=(q'-q")/q'
где q', q" - относительная газообильность выработки соответственно до и после проведения дегазации источника метановыделения, м3/т; J', J"-абсолютная газообильность выработки соответственно до и после дегазации, м3/мин.
Для обслуживания дегазационной установки на шахте создается специальный участок дегазации, штат которого комплектуется в следующем составе: начальник участка, четыре машиниста вакуум-насосов, четыре электрослесаря, лаборант. Ответственным за проведение дегазационных работ и соблюдение при этом Правил техники безопасности является начальник участка дегазации, подчиненный главному инженеру шахты.
Строительство дегазационной установки начинается с сооружения вакуум-насосной станции и прокладки газопровода на поверхности и в шахте. После опробования вакуум-насосной станции и проверки газопровода к нему подключают дегазационные скважины и осуществляют отсос метана. Дегазационные скважины, бурят согласно паспорту, разработанному в соответствии с утвержденным проектом дегазации.
Пробуренные скважины герметизируют и присоединяют к участковому газопроводу, который наращивают по мере проведения выработки. После прекращения газоотдачи дегазационные скважины отключают от участкового газопровода, а последний заменяют магистральным. Если же скважины продолжают давать метан, то для их подключения к газопроводу на магистральном газопроводе в соответствующих местах приваривают патрубки. Замену участкового газопровода магистральным и наращивание труб осуществляют электрослесари участка дегазации.
При проведении вертикальных горных выработок роль участкового газопровода выполняет коллектор, к которому присоединяются все скважины. Коллектор помещается в закрепном пространстве. После прекращения дегазации его отключают от магистрального газопровода и оставляют на месте, так как извлечь коллектор из закрепного пространства невозможно.
Горизонтальные и наклонные горные выработки по газоносным породам с применением дегазации проводят в соответствии с графиком организации работ. По графику определяют последовательность горнопроходческих работ, порядок проведения камер и бурения дегазационных скважин.
Работы по дегазации не должны снижать темпов проведения горных выработок, поэтому бурение скважин во времени должно совмещаться с горнопроходческими работами, тем более, что эти процессы выполняются различными бригадами. При проведении длинных выработок камеры и ниши для буровых станков следует располагать в шахматном порядке, что позволяет постоянно опережать забой выработки дегазационными скважинами.
При проведении вертикальных горных выработок по газоносным породам объем дегазационных работ обычно небольшой, поэтому разделку ниш и бурение скважин осуществляет бригада проходчиков. [3]
На каждой шахте должен быть проект дегазации, разработанный проектным институтом или проектной организацией комбината и утвержденный главным инженером комбината и ежегодно корректируемый с учетом последних достижений науки и техники.
Проект дегазации должен включать: технологическую часть; электромеханическую часть; КИП и автоматику; строительную часть раздельно по использованию метана для промышленных и бытовых целей.
Для каждого участка шахты в соответствии с проектом дегазации составляется паспорт на бурение дегазации скважин, паспорт утверждается главным инженером шахты. Предусмотренные паспортом параметры уточняются и корректируются в процессе работы для достижения максимальной эффективности дегазации.
В инструкции по безопасному ведению дегазационных работ на шахтах указывается, что строительство и эксплуатация дегазационных установок на шахтах должны осуществляться по проектам утвержденных главным инженером комбината. Запрещается использовать на шахтах газ с содержанием метана ниже 30% в качестве топлива для промышленных установок и содержанием метана ниже 50% - для бытовых нужд. Вакуум-насосная станция должна быть расположена на поверхности шахты. Здание вакуум-насосной станции по степени взрывоопасности относится к классу В-1а [4].
Внедрение дегазации на ш. «Северная» ГП «Макеевуголь» позволит снизить метанообильность выемочных участков на 60-70%, устранить простои лав из-за их загазирования, увеличить нагрузку на лаву и скорость проведения подготовительных выработок, а также повысить безопасность работ на местах с высокой метанообильностью.
1. http://bse.sci-lib.com/article021257.html Значение слова «Дегазация шахт» в Большой Советской Энциклопедии.
2. Руководство по дигазации угольных шахт. – М.:Недра.1975, 189с.
3. Дегазация угольных пластов и вмещающих пород при проведении горных выработок. Временное руководство и типовой проект. -М.:ГОСГОРТЕХИЗДАТ. 1962г, с.38-40.
4. Дегазация выработанных пространств (Обзор). – М. 1976, 56с.
5. Патрушев М.А. и др."Совершенствование проветривания угольных шахт из опыта оазработки и внедрение эффективных схем проветривания"Донецк."Донбасс", 1976.- 126с.
6. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт.- Киев.:"Основа",1994.-311с.
7. Ушаков К.З., Бурчаков А.С., Пучков Л.А.,Медведев И.И."Аэрология горных предприятий": Учебник для ВУЗов,-М.:Недра,1987.-421с.
8. Инструкция по расчету количества воздуха необходимого для проветривания действующих угольных шахт.М.:Недра,1975г.
9. Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах.- М.:Недра,1976г.
10. Шевяков Л. Д. /Разработка месторождений полезных ископаемых/. – М.: Углетехиздат, 1956г.
11. Задачник по подземной разработке угольных месторождений. Учебное пособие для ВУЗов/Сапицкий К. Ф., Дорохов Д. В., Зборщик М. П., Андрушко В. Ф. – 4-е издание. М.: Недра, 1981. – 311с.
12.Производственные процессы в очистных забоях угольных шахт /И.Ф. Ярембаш, В.Д. Мороз, И.С. Костюк, В.И. Пилюгин. – Донецк, РИА ДонГТУ, 1999. – 120 с.
© ДонНТУ, 2009, Дубик М.С.