ДонНТУ
RU
UA
EN
Магiстри ДонНТУ| ДонНТУ |
RU |
UA |
EN |
Магiстри ДонНТУ |
 |
Факультет: Геотехнологій та управління виробництвомСпеціальність: Безпека трудової діяльностіТема магістерської роботи:Дегазація тупикових виробок у нормальних і аварійних режимахКерівник: доцент каф. «Охорони праці та аерології» Чистюхін В'ячеслав Володимирович |
Вугільна промисловість є однієї із самих великих галузей народного господарства України.
Збільшення видобутку вугілля та підвищення продуктивності праці здійснюється в цей час в основному за рахунок технічного переозброєння вугільних шахт і концентрації гірничих робіт. Ріст глибини розробки і навантаження на лаву супроводжується збільшенням газовиділення у виробки.
Ефективним засобом зниження метанообільності виробок є дегазація вугільних пластів, що знаходить широке застосування у вугільних шахтах і є невід'ємним технологічним процесом у видобутку вугілля. Досвід застосування дегазації підтверджує техніко-економічну ефективність цього способу боротьби з метановиділенням у виробках.
Дегазація шахт - сукупність заходів, спрямованих на добування та уловлювання метану, що виділяється з різних джерел та ізольованим відводом його на поверхню, а також передбачають фізичне або хімічне зв'язування метану до надходження його в гірничі виробки [1].
Вибір способів дегазації варто робити на основі даних про структуру газового балансу та з обліком можливих у конкретних умовах коефіцієнтів ефективності дегазації. У першу чергу варто дегазувати джерело, з якого виділяється найбільша кількість метану.
Ціль роботи - дослідження та обґрунтування дегазації тупикових виробок у нормальних і аварійних режимах в умовах шахти «Північна» ДП «Макіїввугілля».
Шахта «Північна» пущена в експлуатацію в 1971 році, марка вугілля - кокс ОС, кут падіння - 6-9 грд., шахта небезпечна по раптовим викидам, максимальна глибина розробки - 720м, схема підготовки пластів – погорізонтна, система розробки - комбінована, число змін по видобутку вугілля - 3, відпрацьовується пласт m3 з потужністю 1,0-1,23м. Розподіл метану у вугільних пластах нерівномірний та обумовлений складною тектонічною будовою, наявністю великих тектонічних порушень.
Вугільний пласт m3 характеризується високою газоносністю та повністю залягає в зоні метанових газів. Прогнозна газоносність пласту в західній панелі змінюється від 27 до 36 м3/т.с.б.м. на глибинах 550-1250м, від 36 до 38 м3/т.с.б.м. на глибинах 1250-1450м.
Вугільні пласти шахти віднесені до небезпечного по вибуховості вугільного пилу.
Дегазація здійснюється при метановиділенні у виробки більше ніж 3 м3/хв.
При довжині проведених виробок до 200 м бар'єрні шпари буряться на всю довжину майбутньої виробки. Розташування їх залежить від строку дегазації та положення виробки. При великій довжині виробок на пластах тонких та середньої потужності бар'єрні шпари буряться з камер по обидва боки вироок. На пластах потужністю до 1,5 м з кожної сторони виробки на відстані до 1,5-2,5 м від її стінки буриться по одній шпарі. Довжина шпар до 200 м, діаметр 50-100 мм.
При проведенні парних виробок по високометаносним вугільним пластам бар'єрні шпари варто бурити з кожної виробки.
Відстань між нішами при дегазації масиву бар'єрними шпарами приймається на 15-20 м менше довжини шпар.
При польовій підготовці пластів дегазаційні шпари буряться з польових виробок у зону проведення підготовчої виробки по вугільному пласту. При шаровій розробці потужних пологих вугільних шарів дегазація виробок верхнього шару виробляється шпарами, які буряться з ніш у виробках.
Вугільний масив у зоні проведення підготовчих виробок на нижче розташованому поверсі дегазується пластовими спадними дегазаційними шпарами, пробуреними з відкаточного штреку вище розташованому поверху. Параметри дегазації підготовчих виробок бар'єрними шпарами вважаються правильно обраними, якщо в результаті дегазації метановиділення знизилося на 30-60%.
При проведенні виробок по пластах з невитриманою гіпсометрією дегазація здійснюється за допомогою шпурів, пробурених у навколишній масив. Шпури буряться під кутом до 30° до осі виробок. Вибої шпурів повинні перебувати на відстані до 5-6 м від стінок виробки. Відстань у вертикальній площині між устями цих шпурів повинно становити 1,5 м, а між їхніми вибоями - 2 м. Шпури буряться через 10 м по довжині виробки. Діаметр шпурів 42-50 мм..
Устя кожного шпуру герметизуется на глибину 1,5 м механічним герметизатором, і шпури підключаються до газопроводу. Величина вакууму повинна становити не менш 50 мм.рт.ст. Метановиділення в підготовчі виробки в результаті дегазації шпурами може бути знижене в 1,5-2 рази.[2]
Рисунок 1. - Схема дегазації вугільного масиву при проведенні виробки
Параметри анімації: gif-анімація, число кадрів - 6, число циклів - 7, розмір 129 кб. Для запуску анімації необхідно обновити сторінку.
При порушенні нормального режиму роботи дегазаційної системи по тій або іншій причині концентрація метану у відсмоктуємо газі може впасти до верхньої межі вибуховості (14%) і при наявності джерела запалення можливий вибух газу в дегазаційній системі з поширенням його за певних умов у шахту.
При застосуванні дегазації в шахтах можливі три основних виводи газу:
Основним критерієм ефективного використання дегазації у вугільних шахтах є рівень зниження газообильности гірничих виробок, що оцінюється за коефіцієнтом ефективності дегазації
Кд=(q'-q")/q'
где q', q" - відносна газообильность виробок відповідно до і після проведення дегазації джерела метановиділення, м3/т; J', J"-абсолютна газообильность виробок відповідно до і після дегазації, м3/мин.
Для обслуговування дегазаційної установки на шахті створюється спеціальна дільниця дегазації, штат якої комплектується в наступному составі: начальник дільниці, чотири машиніста вакуум-насосів, чотири електрослюсаря, лаборант. Відповідальним за проведення дегазаційних робіт і дотримання при цьому Правил техніки безпеки є начальник дільниці дегазації, підлеглий головному інженерові шахти.
дегазаційної установки починається зі спорудження вакуум-насосної станції та прокладку газопроводу на поверхні і у шахті. Після випробування вакуум-насосної станції та перевірку газопроводу до нього підключають дегазаційні шпари і здійснюють відсмоктування метану. Дегазаційні шпари, бурять відповідно до паспорта, розробленому відповідно до затвердженого проекту дегазації.
Пробурені шпари герметизують і приєднують до дільничного газопроводу, що нарощують у міру проведення виробок. Після припинення газовіддачі дегазаційні шпари відключають від дільничного газопроводу, а останній заміняють магістральним. Якщо ж шпари продовжують давати метан, то для їхнього підключення до газопроводу на магістральному газопроводі у відповідних місцях приварюють патрубки. Заміну дільничного газопроводу магістральним і нарощування труб здійснюють електрослюсарем дільниці дегазації.
При проведенні вертикальних гірничих виробок роль дільничного газопроводу виконує колектор, до якого приєднуються всі шпари. Після припинення дегазації його відключають від магістрального газопроводу і залишають на місці.
Роботи з дегазації не повинні знижувати темпів проведення гірничих виробок, тому буравлення шпар у часі повинне сполучатися з горничопрохідницькими роботами, тим більше, що ці процеси виконуються різними бригадами. При проведенні довгих виробок камери й ніші для бурових верстатів варто розташовувати в шаховому порядку, що дозволяє постійно випереджати вибій виробок дегазаційними шпарами.[3]
На кожній шахті повинен бути проект дегазації, розроблений проектним інститутом або проектною організацією комбінату та затверджений головним інженером комбінату і щорічно коректований з урахуванням останніх досягнень науки й техніки.
Проект дегазації повинен включати: технологічну частину; електромеханічну частину; будівельну частину роздільно по використанню метану для промислових і побутових цілей.
Для кожної дільниці шахти відповідно до проекту дегазації складається паспорт на буравлення дегазації шпар, паспорт затверджується головним інженером шахти. Передбачені паспортом параметри уточнюються й коректуються в процесі роботи для досягнення максимальної ефективності дегазації.
В інструкції з безпечного ведення дегазаційних робіт на шахтах вказується, що будівництво та експлуатація дегазаційних установок на шахтах повинні здійснюватися по проектах затверджених головним інженером комбінату. Забороняється використовувати на шахтах газ зі змістом метану нижче 30% як паливо для промислових установок і змістом метану нижче 50% - для побутових потреб. Вакуум-насосна станція повинна бути розташована на поверхні шахти. Будинок вакуум-насосної станції по ступені вибухонебезпечності ставиться до класу В-1а [4].
Впровадження дегазації на ш. «Північна» ДП «Макіїввугілля» дозволить знизити метанообільність виїмкових дільниць на 60-70%, усунути простої лав через їхнє загазування, збільшити навантаження на лаву і швидкість проведення підготовчих виробок, а також підвищити безпеку робіт на місцях з високої метанообільністью.
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, Дубік М.С.