ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГОРНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ Лекция № 7 Тема: Обоснование параметров подготовительных и очистных работ, транспорта, вентиляции и дегазации. 1. Обоснование параметров подготовительных и очистных работ, транспорта. Для ведения подготовительных работ необходимо определить сечения горных выработок, тип крепления, место заложения (полевые или пластовые), способ проведения, выбрать технику и механизацию, а также темпы проведения горных выработок. Сечения горных выработок определяется в зависимости от оборудования, которое в них будет расположено, от минимально допустимых зазоров согласно требованиям ПБ, а также от количества воздуха, которое должна пропустить выработка с соблюдением допустимых минимальной и максимальной скоростей. Место заложения горных выработок определяется принятой системой разработки. Тип крепи зависит от горно-геологических условий. Тип крепи определяется расчетом в зависимости от крепости, нарушенности и обводненности пород. Считается, что наиболее удачной за последние десятилетия является арочная податливая крепь. Эта крепь применяется на всех шахтах Украины, а также в других странах. В зависимости от ожидаемых смещений пород кровли подготовительных выработок необходимо применять следующие типы металлических арочных податливых крепей: - до 300 мм при крепости пород почвы до 30 МПа – шатровая трехзвенная крепь типа КШПУ; - до 400 мм - циркульная арочная трехзвенная крепь типа КМП-А 3; - до 500 -900 мм - циркульная арочная пятизвенная крепь типа КМП-А 5; - 1000 -1500 мм – елептические арочные четырех- или пятизвенная крепь типа КМП-А 4, КМП-А 5;
Кольцевые крепи и крепи с обратным сводом необходимо применять в долгосрочных выработках со смещениями боковых пород по всему периметру выработок. Тип крепи горных выработок должен обеспечивать безремонтное поддержание выработок на весь срок эксплуатации. Однако горно-геологические условия на шахтах Украины достаточно сложные и поиск наиболее устойчивых крепей ведется постоянно различными научными организациями. Следует отметить, что последние несколько лет активно ведутся работы по внедрению на шахтах Украины рамно-анкерной и анкерной крепи в породах различной крепости. Для повышения устойчивости выработок также применяют комбинированные крепи. Например, арочная трехзвенная крепь с тампонажем закрепного пространства или усиление анкерами. С 2006 года на шахтах ОАО «Павлоградуголь» (ДТЭК) успешно реализовывается программа внедрения современной технологии анкерного крепления горных выработок. Использование данной технологии существенно снижает трудоёмкость и материалоёмкость процесса крепления выработок, а также повышает уровень безопасности проведения работ. В 2009 году в целом было подготовлено 87 км 196 м вскрывающих и подготавливающих горных выработок. При этом объём выработок, пройденных с применением технологии анкерного крепления, составил 59 км или 67, 6 % от общего объёма проведения горных выработок в «Павлоградугле» . При проектировании крепи горных выработок также следует учитывать накопленный опыт регионов. Способ проходки, выбор проходческой техники и темпы проведения взаимосвязаны между собой и во многом зависят от горно-геологических условий, параметров заложения горных выработок (угол наклона, длина) и сечений. Темпы проведения проходческими комбайнами почти в два раза больше чем БВР, но применение комбайнов ограничено углом наклона выработок (не более 12 -15), крепостью пород (как правило, не более 7). Также БВР применяют при проведении камер большой высоты ( более 4, 5 -5 м).
Очистные работы. Технология отработки пластов с углом падения до 35 должна предусматривать выемку угля на основе комплексной механизации и автоматизации процессов выемки, погрузки и доставки угля. Применяемые способы механизации и автоматизации очистных работ должны: • обеспечить безопасные условия работы; • максимально механизировать работу по всем техническим процессам при выемке угля; • обеспечивать высокие технико-экономические показатели работы очистных забоев, снижения себестоимости добываемого угля, и окупаемость очистного оборудования в сроки не менее расчетных; • быть увязаны с технологическими схемами КД 12. 01. 201 -98, отвечать нормам правил безопасности и др. нормативным документам. Выбор того или иного вида механизации очистных работ необходимо осуществлять в соответствии с ее технической характеристикой, горно-геологическими и горнотехническими условиями отработки выемочного участка. Комбайновые комплексы могут применяться практически на всех пластах Украины. Их применение ограничено очень тонкими пластами, небольшими размерами шахтного поля (меньше 500 м), переменной длиной лавы. Струговые установки должны применяться преимущественно на шахтах, которые отрабатывают выбросоопасные пласты, а также антрациты и энергетический уголь, для улучшения их качественных характеристик (сортности, зольности). Применение очистных комбайнов и струговых установок с индивидуальной крепью определяется конфигурацией и размерами выемочного поля. В случае длины выемочного поля менее 500 м и переменной длины лавы на весьма тонких пластах с сопротивлением угля резанию до 350 к. Н/м целесообразно применять узкозахватные комбайны с индивидуальным креплением. Широкозахватные комбайны необходимо применять только в случае, когда боковые породы в лаве очень неустойчивые и возникает необходимость установки крепи сразу после прохода комбайна,
Струговые, скрепероструговые установки с индивидуальной крепью должны использоваться при выемке весьма тонких пластов и пропластков, а также пластов опасных по внезапным выбросам угля и газа. Бурошнековая выемка может применяться в случае отработки пластов малой мощности или пропластков угля с неустойчивыми боковыми породами. Этот вид механизации относится к технологии безлюдной выемки. Ограничивающими факторами являются: выбросоопасность пластов и высокая газоносность (более 20 м 3/мин. ) очистных выработок. На каждый выемочный участок разрабатывается проект подготовки и отработки. С целью ликвидации ниш или сокращения их длины необходимо применять комбайны с исполнительными органами, разнесенными по краям их корпуса, а также выносить привода лавных конвейеров на примыкающие выработки. Для достижения высокого уровня механизации очистных работ, снижения их трудоемкости, повышения безопасности ведения горных работ очистные забои необходимо оборудовать узкозахватными очистными комбайнами с бесцепной системой подачи, передвижными скребковыми конвейерами, которые позволяют использование в процессе работы комбайна кабелеукладчика и углесборщика (лемеха). Для эффективной работы струговых установок, как с механизированной, так и с индивидуальной крепью должны соблюдаться следующие условия: • очистной забой должен быть прямолинейным; • линию очистного забоя при отработке лавы по простиранию или падению (восстанию) необходимо размещать с учетом горно-геологических условий (кливажа, обводненности, газовыделения и т. д. ). Горно-геологические условия применения механизированных комплексов в пределах отрабатываемых выемочных полей необходимо прогнозировать и определять по геолого-маркшейдерской документации шахт с учетом условий ранее отработанных лав на одноименных пластах.
Оценка горно-геологических условий должна проводиться по минимальной и максимальной геологической мощности, углу падения пласта, сопротивлению его разрушению, склонности к самовозгоранию и внезапным выбросам, характеристикам (классам) кровли по управлению и устойчивости, по крепости и сопротивлению почвы вдавливанию крепи, обводненности, газообильности, геологических нарушений и др. факторов, которые влияют на работу комплекса. При выборе типа и типоразмера механизированного комплекса для конкретных выемочных полей должно соблюдаться следующие условия: а) по углу падения пласта αмах ≥ αмах пл. где αмах - максимальный угол падения пласта, при котором может работать комплекс, град; αмах - фактический максимальный угол падения пласта на выемочном поле, град; б) по мощности пласта диапазон применения того или иного комплекса необходимо определять по значениям нижней и верхней границы мощности вынимаемого пласта. Верхняя граница мощности пласта равняется максимальной высоте механизированного крепления в сечении по одной из стоек в раздвинутом положении. Определение нижней границы обосновывается по условию обеспечения необходимого технологического зазора между консолями перекрытия секций и выемочной машиной, а также по условию работы механизированного комплекса без посадки его секций «на жесткую» при вторичном оседании кровли. В случае двух и более типов комплексов горно-геологическим условиям выемочного поля предпочтение отдают комплексам нового или более высокого технического уровня и комплексам, опыт эксплуатации которых накоплен на шахте. Длина лавы должна соответствовать длине комплекса, предусмотренной техническими характеристиками последнего. Например. На четырёх подразделениях ОАО «Павлоградуголь» (ДТЭК), шахтах: «Днепровская» , «Степная» , «Благодатная» и «Павлоградская» успешно внедрены комплексы с автоматизированным гидравлическим управлением производства компании «Ostroj» (Чехия). В 2009 году на шахте «Степная» внедрен струг Bucyrus DBT Europe Gmb. H. Планируется, что средняя производительность струговой установки после выхода на производственную мощность будет достигать 3 300 т/сутки, что значительно больше максимально достигаемой на существующем отечественном оборудовании.
Подземный транспорт шахт как система, которая постоянно изменяется и зависит от развития и планирования горных работ, должен систематически совершенствоваться в направлении концентрации грузопотоков, предупреждения роста длин транспортных выработок, сокращения ступенчатости, внедрение новых технологий. Выбор типа шахтного транспорта обуславливается его назначением, величиной грузопотоков, расстоянием транспортирования, углом наклона выработок и окончательно определяется техникоэкономическими расчетами. При этом лучшими для выбора технологиями транспортирования шахтных грузов и людей должны быть: • конвейерный транспорт угля от забоев до околоствольного двора с применением аккумулирующих бункеров; • конвейерный транспорт на выемочных участках; • поточная локомотивная откатка секционными составами и вагонетками с донной разгрузкой на главных горизонтальных выработках с аккумулирующими бункерами на перегрузочных пунктах и приствольных дворах; • конвейерный транспорт в наклонных выработках с углами наклонов до 18; • телескопические конвейера с перегружателями от очистных и подготовительных забоев; • дороги монорельсовые, напочвенные и канатная откатка для доставки материалов и оборудования; • механизированная доставка людей к месту работы и назад в пассажирских составах, грузопассажирскими конвейерами, дорогами монорельсовыми, напочвенными и кресельными; • безперегрузочная доставка материалов. Грузопоток горной массы при выборе средств транспорта должен рассчитываться исходя из максимальной минутной продуктивности выемочных машин (комбайнов, стругов) и не должны превышать приемную способность принимающего транспортного средства. Вид и тип транспортного оборудования в конкретной цепочке системы подземного транспорта шахты обуславливается его назначением, величиной грузопотоков, расстоянием транспортирования, углом наклона выработки и обосновывается технико-экономическими показателями.
2. Обоснование параметров вентиляции и дегазации. При проектировании шахт выбор рациональных схем и способов проветривания с учетом ожидаемой газообильности выработок необходимо проводить на основе технико-экономических расчетов одновременно с выбором схем вскрытия, способов подготовки, систем разработки, порядком отработки пластов в свите и обеспечением безопасности работ. Схемы проветривания должны быть максимально простыми с минимальным количеством диагональных веток и вентиляционных сооружений. На газовых шахтах, как правило, применяется всасывающий способ проветривания. Нагнетательный cnocо 6 рекомендуется применять на негазовых шахтах, I и II категории по метану в случае разработки первых горизонтов; нагнетательно-всасывающий - при разработке самовозгорающихся пластов и большом аэродинамическом сопротивлении сети выработок. При проветривании шахты несколькими вентиляторными установками главного проветривания необходимо делать проверку устойчивости их совместной работы. Основным элементом при конструировании схемы вентиляции шахты является выемочный участок, который определяет в целом газовый режим в подземных выработках, безопасность работ и обеспечение нормальных санитарно-гигиенических условий труда. Факторами, определяющими выбор схемы проветривания выемочного участка, являются газоносность и выбросоопасность пласта, часть газовыделения из выработанного пространства, ожидаемые условия поддержания выработок, которые примыкают к выработанному пространству, склонность угля к самовозгоранию и др. Схемы и параметры проветривания выемочных участков должны также обеспечивать благоприятные условия для спасения людей и ликвидации аварий. При выборе схем проветривания выемочного участка первостепенное значение имеют условия безопасности, а также обеспечение нормальных санитарно-гигиенических условий труда.
Схемы проветривания выемочного участка должна обеспечивать: • устойчивое проветривание, как при нормальных, так и при аварийных режимах, благоприятные условия для спасения людей и ликвидации аварии; • возможность ведения работ по эффективной дегазации на выемочных участках; • на газообильных и глубоких шахтах, на которых естественная температура пород достигает 30 С и выше, полное обособленное разбавление вредностей (газ, пыль, тепло), выделяющихся от всех источников; • максимальную нагрузку на очистной забой по газовому фактору; сокращение объема проведения тупиковых выработок за счет повторного использования откаточных выработок в качестве вентиляционных; • возможность исключения образования опасных скоплений метана на сопряжениях лавы с вентиляционной выработкой; • подачу к очистному забою свежего воздуха по двум выработкам при разработке выбросоопасных пластов. При отработке пластов, склонного к самовозгоранию, выбранная схема проветривания, кроме того должна обеспечивать: • минимальную ширину проветриваемой призабойной зоны выработанного пространства с тем, чтобы время его проветривания было меньше инкубационного периода самовозгорания угля; • надежную изоляцию выработанных пространств по мере подвигания очистного забоя; • возможность исключения в случае возникновения пожара выемочного участка (поля) из общей сети горных выработок. Вентиляция является основным средством нормализации газового режима шахты. Если средствами механизации невозможно обеспечить допустимую концентрацию метана в выработках, должна применяться дегазация источников метановыделения.
Под дегазацией понимают процесс искусственного удаления из источников его выделения за границы горных выработок шахты, а также снижение газовыделения биологическими, химическими или физическими способами. Источниками метановыделения могут быть разрабатываемый угольный пласт, пласты, залегающие ниже и выше (нижние и верхние спутники) пласта, а также вмещающие породы. В случае отработки газоносных пластов, а также при ведении работ на глубинах более 1000 м для обеспечения нормального газового режима в выработках участка схема его проветривания должна быть преимущественно прямоточной с направлением движения исходящей струи воздуха в сторону от лавы. Для особо сложных условий отработки пластов, опасных по внезапным выбросам угля и газа, взрывчатости угольной пыли нужно принимать схемы проветривания вентиляционных участков, которые обеспечивают автономное проветривание основных объектов за счет территориального разделения работ по выемке угля и подготовке участков, раздела путей движения свежих и исходящей струй отдельных объектов увеличением количества и разграничений функций уклонных выработок и применением специальных способов локализации (взрывоустойчивой перемычки, двухрукавные гезенки и др. ). Схемы автономного проветривания для таких условий ограничивают распространение поражающих факторов (огонь, ударная волна, газоподобные ядовитые продукты) в случае аварии (взрыв, внезапный выброс угля и газа, пожар) границами одной аварийной выработки или выемочного участка. Схемы проветривания выемочных участков с отводом метана из выработанного пространства по неподдерживаемым выработкам за счет общешахтной депрессии или дополнительных источников тяги (вентиляторы, эжекторы, вакуум-насосы) целесообразно применять в случае газовыделения из выработанного пространства более 4 м 3/мин. При этом направление тяги дополнительного источника не должно быть направлено против напора вентилятора главного проветривания, а утечки воздуха через выработанное пространство должны выводиться полностью. В случае отвода метана по неподдерживаемой выработке за счет общешахтной депрессии необходимо дополнительно определить стойкость направления движения отводимой метановоздушной струи.
Схемы проветривания выемочных участков классифицируются в зависимости от степени обособленности разбавления вредностей по источникам поступления в рудничную атмосферу (последовательное, частичное, полное), направления выдачи исходящей струи воздуха из лавы (на выработанное пространство, на массив угля, комбинированное), взаимного влияния очистных выработок на их проветривание (независимое и зависимое), направления движения воздуха по очистному забою (восходящее, нисходящее, горизонтальное) и взаимного направления свежей и исходящей струй воздуха (возвратноточное и прямоточное). Схемы с последовательным разбавлением вредностей могут применяться при условии, когда нагрузка на лаву не ограничивается газовым фактором. При разработке газоносных пластов, когда нагрузка на лаву ограничивается газовым фактором, а также негазоносных пластов на глубине, где естественная температура пород превышает 30 С следует принимать схемы с полным разбавлением вредностей по источникам выделения. Схемы с частично обособленным разбавлением вредностей с выдачей исходящей струи на выработанное пространство следует применять только в тех случаях, когда по каким либо причинам невозможно или затруднительно использовать схемы с полным разбавлением вредностей по источникам выделения. Схемы с частично обособленным разбавлением вредностей с выдачей исходящей струи на массив угля допускается применять только в негазовых шахтах. Выбор схемы производится в два этапа. На первом анализируются горно-геологические и горнотехнические факторы, определяющие возможность поддержания вентиляционной выработки за очистным забоем, и выбираются одна-две схемы, наиболее удовлетворяющие следующим требованиям: 1. Газовую безопасность выемочного участка. 2. Максимальную нагрузку на очистной забой. 3. Вывод каптируемой газовой смеси на земную поверхность при максимальном содержании в ней метана. На втором этапе производится полный расчет вентиляции и дегазации выемочного участка.
Принимается схема, для которой расчетом подтверждена возможность обеспечения газовой безопасности при расчетной нагрузке на очистной забой. Схема обеспечивает газовую безопасность, если расчетное среднее содержание метана в исходящих струях очистной выработки и выемочного участка не превышает норм ПБ. Основными факторами, определяющими предварительный выбор схемы, являются: • Расход воздуха, который может быть подан на выемочный участок; • Расположение подрабатываемых угольных пластов относительно разрабатываемого; • Величина утечек воздуха через выработанное пространство; • Общая эффективность дегазации сближенных пластов, газоносных пород и выработанного пространства. Для обеспечения нормальной нагрузки на забой расход воздуха должен быть максимальный по скорости в очистной выработке с учетом утечек воздуха через выработанное пространство. Дегазацию угольных шахт осуществляют с целью обеспечения газовой безопасности горных выработок в соответствии с Горным законом Украины и ПБ. Проект дегазации должен соответствовать ДБН А. 2. 2 -3 и содержать обоснование целесообразности использования каптируемого метана. На практике применяют дегазацию разрабатываемых пластов, нижних и верхних спутников, выработанного пространства, а также газоносных пород.
Дегазация разрабатываемого угольного пласта может быть осуществлена пластовыми и экранирующими скважинами. Дегазацию разрабатываемых угольных пластов скважинами пробуренных из подготовительных выработок, осуществляют при подготовке пластов к выемке. Этот способ применяется как при столбовых, так и при сплошных системах разработки, если в последнем случае имеется достаточное опережение подготовительной выработки относительно очистного забоя. При подготовке пластовыми выработками дегазацию осуществляют скважинами, пробуренными перпендикулярно очистному забою (при отработке щитовыми агрегатами на крутопадающих пластах). Для пластов, не разгруженных от горного давления, нужно бурить параллельно-одиночные скважины, с разворотом на забой. Они связывают дегазационную систему с частью пласта, которая прилегает к забою и разгружается по мере выемки угля (рис. 1). Рис. 1. Схема дегазации пласта параллельно-одиночными скважинами, пробуренными с разворотом на очистной забой
При полевой подготовке необходимо проводить дегазацию веером пластовых скважин пробуренных из промежуточных квершлагов. При расположении скважин параллельно очистному забою продолжительность дегазации должна быть не менее 6 месяцев. Продолжительность дегазации нисходящими скважинами должна быть не менее 12 месяцев. Максимальный коэффициент эффективности дегазации: - восстающие и горизонтальные скважины – 0, 3; - нисходящие – 0, 2; - развернуты на забой восстающие скважины – 0, 4. Для повышения предварительной дегазации разрабатываемых угольных пластов необходимо применять гидроразрыв, гидрорасчленение, гидроимпульсное воздействие и прочие способы воздействия на пласты через скважины, пробуренные из горных выработок или с поверхности.
Дегазация экранирующими скважинами заключается в извлечении метана скважинами, пробуренными параллельно разрабатываемому пласту в породах кровли при верхней подрывке, или породах почвы при нижней подрывке параллельно очистному забою на расстоянии от пласта 0, 5 -1, 0 м. Скважины необходимо пробурить в процессе подготовительных работ и закрыть. По мере подвигания очистного забоя скважины открывают и присоединяют к газопроводу. Способ применяют в условиях столбовой системы разработки, когда по техническим условиям дегазация пластовыми скважинами невозможна или когда они не эффективны. Наиболее эффективна дегазация экранирующими скважинами, пробуренными в кровлю (рис. 2). Наибольший коэффициент эффективности 0, 45. Рис. 2. Схема дегазации разрабатываемого пласта экранирующими скважинами при столбовой системе разработки
Дегазация подрабатываемых пологих и наклонных пластов кровли скважинами, пробуренными из выработок. Применяют при наличии газоносных пластов и пород в части массива, разгруженного от горного давления, которые залегают выше 15 mв, где mв – вынимаемая мощность пласта. Дегазацию осуществляют скважинами, которые пересекают наиболее мощный из подрабатываемых пластов в интервале 15 mв < М < 30 mв , где М – наименьшее расстояние от места бурения скважины до пласта, на который бурят скважину. Если в этом интервале угольных пластов нет, скважины следует бурить до пересечения ближайшего подрабатываемого пласта или контакта с крепкими породами f ≥ 7 (по проф. М. М. Протодьяконову). Применяют следующие схемы: 1. Скважины пробурены из вентиляционной выработки, впереди очистного забоя. 2. Скважины пробурены, позади очистного забоя из поддерживаемой выработки. 3. Скважины пробурены, позади очистного забоя из выработки отделенной от участка целиком угля. 4. Скважины пробурены из выработок, оконтуривающих выемочное поле и поддерживаемых в течение всего времени его отработки (фланговая схема дегазации).
Первая схема (рис. 3) применяется при разработке угольных пластов столбовой системой с обратным порядком отработки выемочных участков лавами по простиранию, падению или восстанию. Скважины бурят с разворотом в сторону лавы. Отсос газа производится до тех пор, пока в результате сдвижения вмещающих пород не разрушится герметизация скважин. Коэффициент эффективности дегазации достигает 0, 4. Рис. 3. Схема дегазации подрабатываемого пласта скважинами, пробуренными навстречу очистному забою и над монтажной выработкой
Вторая схема (рис. 4)применяется при отработке выемочных участков лавами по простиранию, падению или восстанию с сохранением вентиляционной выработки за лавой. Применяется при сплошной и столбовой системе разработки. Наибольший эффект достигается при обеспечении хорошей охраны скважин от разрушения (оставление целиков, выкладка широких бутовых или специальных охранных полос). Коэффициент эффективности дегазации достигает 0, 7. Рис. 4. Схема дегазации подрабатываемых пологих пластов скважинами, пробуренными из выработки, поддерживаемой за лавой
При применении третей (рис. 5) схемы скважины бурятся в плоскости, параллельной очистному забою над выработкой с исходящей или свежей струей воздуха. Коэффициент эффективности дегазации в первом случае достигает 0, 8, во втором – 0, 6. Рис. 5. Схема дегазации подрабатываемых сближенных пластов скважинами, пробуренными из охраняемой выработки
Четвертая схема (рис. 6) применяется в подготовке лав с крепкими, плохо уплотняющимися боковыми породами и длиной выемочного поля до 1000 м. Выработки охраняются целиками. Коэффициент эффективности дегазации достигает 0, 6. Рис. 6. Схема фланговой дегазации подрабатываемых пластов скважинами
Дегазация подрабатываемых пологих и наклонных пластов кровли скважинами, пробуренными с поверхности. Дегазация скважинами, пробуренными с поверхности применяют как дополнительную меру, которая обеспечивает необходимую эффективность дегазации или если утилизация каптируемого ими метана окупает затраты на сооружение скважин. Дегазация выемочных участков только скважинами, пробуренными с поверхности, допускается в исключительных случаях по рекомендациям Мак. НИИ. Схему дегазации вертикальными скважинами, пробуренными с поверхности, рекомендуется применять на глубинах разработки до 600 м, когда подземные способы дегазации сближенных пластов недостаточно эффективны, а условия на поверхности позволяют разместить буровое и дегазационное оборудование. Схему, при которой скважины не добуриваются до кровли разрабатываемого пласта на 10 mв, целесообразно применять когда пласты залегают на удалении от разрабатываемого пласта свыше 15 mв, Если подрабатываемая толща горных пород обводнена, то следует применить схему с перебуриванием пласта на 5 -10 м (рис. 7). Коэффициент эффективности дегазации в первом случае достигает 0, 5, во втором – 0, 6. Во всех случаях необходимо предусмотреть скважины над монтажными ходками лав из подготовительных выработок, пройденных за ходки не менее чем на 5 м. такие скважины уменьшают опасность газовыделения во время первичного обрушения пород основной кровли.
Рис. 7. Схема дегазации подрабатываемых пологих пластов скважинами, пробуренными с поверхности
Дегазация надрабатываемых пологих и наклонных пластов. Дегазацию нарабатываемых пологих и наклонных пластов скважинами осуществляют при расстоянии до них не более 40 м с перебуриванием всех пластов, которые залегают в этом интервале. Скважины бурятся из выработок разрабатываемого пласта: из выработок, погашаемых за лавой (рис. 8) (коэф. эффективности - 0, 3) или из выработок, поддерживаемых за лавой (рис. 9) (коэф. эффективности - 0, 4). Рис. 8. Схема дегазации надрабатываемого пласта скважинами, пробуренными из выработки, погашаемой за лавой
Рис. 9. Схема дегазации надрабатываемого пласта скважинами, пробуренными из выработки, поддерживаемой за лавой
Дегазация выработанного пространства действующего участка применяется наряду с дегазацией сближенных угольных пластов, вмещающих пород и разрабатываемого пласта, а также как самостоятельный метод снижения метанообильности при значительном выделении метана (более 3 -4 м 3/мин. ) из выработанного пространства. Когда другими способами дегазации невозможно обеспечить снижение содержания метана на участке до допустимого ПБ уровня. В зависимости от горно-геологических условий, системы разработки и газообильности участка могут применяться следующие схемы дегазации выработанного пространства: - дегазация отводом метана отростками газопровода (рис. 10, 11, 12); - дегазация скважинами, пробуренными с поверхности (рис. 13). Первый способ применяют при столбовой системе разработки и возвратноточном проветривании выемочных участков, когда выработки за очистным забоем не сохраняются и дегазация сближенных пластов не обеспечивает нужной эффективности. Эффективность способа зависит от доли утечки воздуха, через выработанное пространство каптируемой дегазационной системой. Максимальный эффект достигается в условиях хорошо обрушающихся и уплотняющихся пород кровли в пределах 8 mв, При наличии фланговой выработки вентиляционную выработку закрывают изолирующей перемычкой, через который прокладывают отдельный дегазационный газопровод, связывающий выработанное пространство с ВНС. Всасывающий конец газопровода располагают в верхней части выработки. (рис. 10) Коэффициент эффективности дегазации достигает 0, 8.
Рис. 10. Отвод метана из изолированного выработанного пространство на фланговую выработку
При крепких труднообрушаемых породах кровли (f≥ 7), когда коэффициент утечек воздуха через выработанное пространство, превышает 1, 5, необходимую эффективность выработанного пространства достигают путем изоляции его от обеих подготовительных выработок. Всасывающий конец газопровода вводят в выработанное пространство через изолятор. (рис. 11) Коэффициент эффективности дегазации достигает 0, 4. Рис. 11. Отвод метана отростками газопровода, которые систематически устанавливаются по мере подвигания очистного забоя
При отсутствии фланговых выработок газоотводящий трубопровод прокладывают в вентиляционном штреке до начала очистных работ. (рис. 12) Дегазационные скважины не присоединяют к газоотводящему трубопроводу, для обеспечения необходимого разрежения в их устьях. Метан из скважин отводят по отдельному газопроводу. Коэффициент эффективности дегазации достигает 0, 6. Рис. 12. Схема комплексной дегазации выемочного участка с отводом метана из выработанного пространства на фланговую выработку
Второй способ (скважинами, пробуренными с поверхности) применяют в условиях, когда сооружение и эксплуатация скважин обходится дешевле, чем сооружение подземной системы дегазации выработанного пространства. Схему дегазации вертикальными скважинами, пробуренными с поверхности, рекомендуется применять при глубинах разработки до 600 м и при газовыделении из выработанного пространства более 5 м 3/мин. когда подземные способы дегазации сближенных пластов недостаточно эффективны или трудноосуществимы, а условия на поверхности позволяют разместить буровое и дегазационное оборудование. Дегазационные скважины должны пересекать разрабатываемый пласт вблизи вентиляционной выработки впереди очистного забоя не менее, чем за 30 м и углубляться в породы почвы на 5 -10 м. Коэффициент эффективности дегазации достигает 0, 6. Рис. 13. Схема дегазации скважинами, пробуренными с поверхности
Эксплуатационные затраты на проветривание горных выработок включают амортизационные отчисления и расходы на электроэнергию. Заработная плата обслуживающего персонала не учтена , ввиду полной автоматизации вентиляционных установок, а рабочих, занятых возведением и ремонтом вентиляционных устройств, осланцеванием и побелкой выработок, учитывается в стоимостном показателе «Условно-постоянный штат работающих» . Стоимость материалов вошла в состав неучтенных затрат. Эксплуатационные расходы Спр (грн. /т) на проветривание горных, выработок: а капитальные затраты Кпр. (грн. ) по формуле: где Q — количество подаваемого в шахту воздуха, м 3/с; h — общешахтная депрессия, Па; Aш. сут. — суточная производственная мощность шахты, т. В стоимость дегазации включены затраты на сооружение вакуум-насосных станций, приобретение и монтаж оборудования, прокладку трубопроводов, сооружение буровых камер, бурение и герметизацию дегазационных скважин. Эксплуатационные затраты на дегазацию Сд (руб. /т) определяются по формуле: а капитальные затраты Кд. (грн. ) по формуле: где qш — относительная метанообильность шахты, м 3/т; lл — средняя длина лавы по шахте, м; lпов и lств — длины участков газопровода соответственно по поверхности и по стволу, м; l´кв, l´м. штр, l´у. в. — длины газопровода соответственно по квершлагам, магистральным штрекам и участковым выработкам на момент сдачи шахты в эксплуатацию, м; l´´кв, l´´м. штр, l´´у. в. — средние за период отработки горизонта длины газопровода соответственно по тем же выработкам, м; b — число одновременно разрабатываемых пластов; nд. бл. — число одновременно действующих блоков.
Скачать презентацию ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГОРНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ Лекция 7 Тема Обоснование
966cc9363bf9df2464f74eec1c920846.ppt