Способ подготовки и разработки свиты крутых газоносных и выбросоопасных пластов

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3856796/22-03 (22) 03.01.85 (46) 07.07.86. Бюл. Ф 25 (71) Донецкий научно-исследовательский угольный институт (72) A.Ã.Ëåïèõîâ (53) 622.272.031.06:622.3.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 635248, кл. Е 21 С 41/04, 1978.

Авторское свидетельство СССР

И - 1071762, кл. Е 21 F 5/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

И- 750108, кл. Е 21 F 7/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

N - 729350, кл. Е 21 С 41/04, 1980. (54) (57) 1. СПОСОБ ПОДГОТОВКИ И РАЗРАБОТКИ СВИТЫ КРУТЫХ ГАЗОНОСНЫХ И

ВЫБРОСООПАСНЫХ ПЛАСТОВ, включающий вскрытие шахтного поля UpHTpGIIBHbMH и фланговыми стволами и квершлагами, группирование пластов откаточными и вентиляционными штреками, бтработку тонких пластов этажами в восходящем порядке очистными забоями по простиранию, а пластов средней мощности полосами по„восстанию без деления на этажи через гезенки, проводимые из групповых этажных штреков тонких пластов, проветривание через выработки, прилегающие к угольному массиву или выработанному пространств, дегазацию скважинами разрабатываемых пластов, выработанных пространств и отработку защитных пластов, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения эффективности и безопасности разработки за.счет сокращения срока и объема выполнения работ по подготовке очистного фронта к моменту ввода шахты в эксплуатацию и улучше„„SU„„1242615 А 1 (11 4 Е 21 С 41/06, Е 21 F 7/00 ния газового режима в горных выработках, шахтное поле делят на блоки по падению, которые обслуживают общешахтными стволами, отрабатывают их в нис::одящем порядке, при, этом вертикальные стволы проводят до нижней границы подготавливаемого блока, а защитные пласты на нижних этажах блоков вскрывают с групповых штреков промежуточными квершлагами и отрабатывают их одновременно в обе стороны .от каждого квершлага, при этом из выработок защитных пластов бурят дегазационные скважины в разгружаемые зоны но мере их образования на защищаемых пластах, причем с откаточных квершлагов нижнего этажа после его отработки бурят нисходящие дегазационные скважины, от которых в обе стороны на каждом этаже подготавливаемого блока бурят горизонтальные ответвления на расстоянии от этажных штреков в сторону восстания, равном радиусу эффективного действия дегазацион- 1а ной скважины. Ю

2. Способпо п.1, отличаю — - р шийся тем, что откаточные штреки @ второго и последующих этажей в блоке . щ проводят в зоне разгрузки за пределами зоны газопроводящих трещин, а по

Ьпв4 вентиляционным штрекам смежного по

4 падению этажа подают свежую струю воздуха.

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что в очистные забои пластов. тонких к средней мощности воздух подают по выработкам, прилегающим к угольному массиву, а исходящую струю отводят по выработкам, прилегающим к выработанному пространству отработанного этажа на тонком пласте

12«2615

Il

+ }> .) с

Tl — 1 (7 и отработанной полосы на пласте средней мощности, а к очистньм забоям пластов средней мощности свежую струю подводят по этажному штреку смежного тонкого пласта и по нему же отводят исходящую. струю, разделяя воздушныс потоки шлюзовым устройством,.устанав ливаемым между действующими гезенками на разрабатываемый пласт, а подсвежают исходящую струю воздухом со смежного но восстанию этажного штрека того же тонкого пласта. ч. Способ по п.3, о т л и ч а ю— шийся тем, что по мере подвигания очистных забоев по восстанию на пластах средней мощности. с нижнего этажного штрека тонкого пласта в блоке подготавливают и вводят в эксплуатацию очистной забой следующей полоМ

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использо-вано при разработке свиты тонких и средней мощности крутых угольных пластов.

Цель изобретения — повышение эффективности и безопасности разработки за счет сокращения срока и объема выполнения работ по подготовке очист- 1О ного фронта к моменту ввода шахты в эксплуатацию и улучшення газового режима в горных выработках.

На фиг.1 представлена схема вскрытия шахтного поля (вертикальпый разрез) с делением его на блоки по падению, схема бурения дегазационных скважин на нижнем этаже блока с. выработок защитного пласта на защищаемый по мере создания в нем зон разгрузки 2О, массива от горного давления:; на фиг. 2— схема вскрытия и многозабойной отработки защитного пласта на нижнем этаже блока; на фиг.3 — схема отработки и проветривания тонких пластов, схе- 25 ма бурения нисходящих дегазационных скважин с горизонтальными барьерными ответвлениями на каждом этаже и варианты схем расположения новых откаточных штреков второго и последующего qq этажей для отработки тонких пластов сы г,о восстанию, причем расстояние между забоями смежных полос определяют по следующему математическому выражению: где 0 — наклонная высота этажа на смежном тонком пласте, м; количество этажей в блоке; минимальное опережение очистного забоя пласта средней мощности по отношению к горизонту этажного штрека, при котором возможно эффективное обслуживание его через этот и 3

p:.- cc aasne между очистными забо:;.:и смежнь..х полос на пласте средней мощности, м.

2 при ожидаемом обильном газовыделении и.".. выработанных пространств смежных отработанных этажей на. фиг.4 — схема подготовки, отработки и проветривания пластов средней мощности полосами по восстанию без деления на эта>си„ с эстафетным вентиляционным и гран<-портным обслуживанием забоев каждой полосы этажными выработками смежного тонкого пласта по мере перехода этих забоев из одного этажа в следующий по.восстанию.

Предлагаемый способ заключается в следующем, Шахтное поле по падению (фиг.1),целят на блоки I,II,III высотой в 4-6 этажей из расчета отработки блока за время использования полного ресурса обслуживающих его установок стационарного оборудования (подьемная и компрессорная установки., вентилятор главного проветривания,, холодильная машина) и центральными стволами 1- с этажными откаточными 2 и вентиляционными 3 квершлагами вскрывают все пласты свиты в блоке I. По мере вскрытия, защитных пластов Й на них проводят разрезные печи 5 (фиг.2) и в обе стороны ведут очистные работы. Параллельно с квершлагов 2 и 3 проводят групповые штре3 1242 ки 6, а с них — промежуточными квер.шлагами 7 также вскрывают и от -каждого квершлага в обе стороны отрабаты- . вают защитные пласты 4. С выработок защитных пластов 8 (фиг.1) в разгру5 женные зоны 9 ззщищаемых пластов 10, по мере их образования, бурят дегазационные скважины 11 и подключают их к дегазационной сети блока. На дегазированных и защищенных тонких пластах (фиг.3) проводят разрезные печи

12 в пределах нижнего в блоке этажа

13, через центральные стволы ведут работы по сплошной системе лавами по простиранию к границам шахтного поля. 15

В зависимости от горногеологических условий выемка угля ведется комбайнами или отбойными молотками, а крепление призабойного пространства соответственно механизированной крепыш типа КГУ или деревянными стойками. Параллельно с этим проводят фланговые стволы до уровня верхних этажных штреков 14 и до встречи с ними— фланговые вентиляционные квершлаги

15, а также квершпаги 16 и разрезные печи 17. В дальнейшем все тонкие пласты отрабатывают лавами 18 по простиранию с использованием той же техники от границ шахтного поля с прове30 дением верхнего штрека 19 вслед за лавой, использованием его в качестве откаточного при отработке следующего по восстанию этажа, а фланговых стволов 6 — в качестве вентиляционных и вспомогательных. 35

Проветривание лав -нижнего этажа

13 — восходящее, возвратно-точное осуществляется через центральные стволы, а тупиковой части откаточного штрека — вентиляторами местного про- 4О ветривания. В условиях разработки свиты газоносных пластов этажами в восходящем порядке из выработанных пространств нижележащих этажей может поступать большое количество метана в выработки действующего горизонта.

Чтобы исключить возможность поступления в лаву газа, выделяющегося из старых выработанных пространств, свежий воздух в лаву 18 подается со ствола 1 по квершлагу 20 (фиг..3), групповому штреку 21 через квершлаг . 16 и верхний штрек 19, по нижнему штреку 14 через квершлаг 3 под лаву подается подсвежающая струя, а исходящая струя участка отводится по этому же штреку через квершлаг 15 к фланговому стволу. Газ, поступающий

4 из выработанного пространства отработанных этажей, в штреке 14 разбавляется воздухом подсвежающей струи и выносится исходящей струей за пределы выемочного участка, не оказывая влияния, на газовый режим лавы.

B качестве группового штрека 21, может быть использована специально для этой цели проведенная выработка или штрек 19 по одному из пластов свиты, лава 18 которого уже отработана, а лава следующего этажа еще не . работает.

Пласты 22 средней мощности в свите (фиг.1) отрабатывают полосами по восстанию 23 (фиг.4) с закладкой выработанного пространства после подработки (надработки) их смежными пластами.

Для этого с этажных штреков 14 и 24 близлежащего тонкого пласта по породе проводят наклонные гезенки 25 до вскрытия пласта 22 средней мощности и по нему проводят вентиляционную печь 27. Затем между гезенками 25 и

26, пройденными с нижнего штрека 24 на расстоянии 60-100 м друг от друга, проводят монтажную выработку 28, монтируют агрегат 29, например, типа

АСКВ или КВЗ и отрабатывают по восстанию полосу пласта без перемонтажа на каждом этаже, с возведением на контуре ее от нижнего гезенка, вследза очистным забоем, углеспускной печи

30. Параллельно в пределах смежного по восстанию этажа, как продолжение печи 27, проводят печь 31 и, с помощью гезенка 32, соединяют ее с этажным штреком 19. После перехода очистного забоя полосы 23 в пределы смежного по восстанию этажа вентиляционное и транспортное обеспечение очистного забоя осуществляется через штре ки 14 и 19, а печь 27 погашается. К этому времени проводят следующую монтажную выработку 33, в ней монтируют агрегат 34, например, типа АСКВ или

КВЗ, и отрабатывают вторую полосу 35.

Свежую струю воздуха подводят и исходящую отводят, а транспортирование грузов осуществляют, по мере подвигания очистных забоев на пластах средней мощности, через ближайший нижерасположенный штрек тонкого пласта, а с нижнего этажного штрека этого же пласта в блоке ;подготавливают. и вводят в эксплуатацию очистной забой следующей полосы по восстанию, причем расстояние между забоями смежных полос выбирают из такого расчета, чтрIl

+ bj c и — 1 > зовьтделения в эти выработанные прост5

12426 бы в пределах одного этажа ряботаля одна полоса по восстаньпо, по следующей зависимости

15 б начала отработки смежного. Возможность значительного газовыделения в выработки действутощего этажа из выработанных пространств отработанного определяется наличием источников гагде L> — наклонная высота этажа на смежном тонком пласте, м; п — количество этажей в блоке;

Ъ вЂ” минимальное опережение очист-, I0 ного забоя пласта средней мощности пО ОтнОшению к Гори зонту этажного штрека, при котором возможно эффективное обслуживание его через этот

15 штрек, м;

R — расстояние между очистными забоями смежных полос ня пласте средней мощности, м.

Проветривание выемочных участков

;0 осуществляется по схемам с подсве>кением исходящих струй и выдачей их в сторону выработанного пространства.

Основная свежая струя по штреку 24 соседнего отработанного тонкого плас- > та подается через гезенк 36, печь 37 в очистной забой 38, а исходящая через печь 30, гезенк 26, выходит на штрек 24 и идет далее к фланговому вентиляционному стволу. IIo штреку 14 .>1> через гезенк 39 подается дополнительная свежая струя воздуха для подсвеженин исходящей струи из очистного забоя 38. Для разделения свежей и исходящей струй на участке штрека 24

3(; между гезенками 26 и 36 устанавливается -автоматизированное шлюзовое устройство 40. По таким же схемам проветриваются все остальные забои на .пласте средней мощности. Транспорттт,А 0 рование угля к центральным стволам осуществляется по штрекам 24, 14 и

19 со свежей струей воздуха.

По мере отработки пластов в пределах нижнего этажа каждого блока у

45 мест сопряжения квершлагов с откаточ ными штреками (фиг.3) бурят нисхо-дящие дегазационные скважттньт 41, От основных стволов-которых в обе стороны вьппе каждого этажного штрека на

50 расстоянии радиуса эффективного действия дегазации (R ) бурят горизонтальные пластовые ответвления 42 и подключают скважины к дегазационной системе блока к моменту начала отработки нижнего этажа. По мере отработ-

55 ки этажей горизонтальные ответвления от основных стволов каждой скважины устраивают в очередном этаже еще до ранства и наличием их аэродинамической связи с выработками действующего этажа. В связи с наличием в горном массиве отработанного этажа невынутых угольных ттроттлястков, пластов нерабочей мощности и газоносных пород, ряз— грузкой их горными работами от горного давления, я также в связи с активным влиянием на напряженно-деформированное состояние этого массива. горных работ в действующем этаже. исключить возможность существенного газовыделения из выработанных пространств

1 не представляется возможным. Искл.очение существенного влиянич газовыделения на газовый режим выработок действу;:.ощего этяжя возможно зя счет управляемого отвода выделяющегося мета— ня от этих выработок и изоляции их от газосодержащих выработанных пространств. С этой целью предлагается двя варианта технических решений, В первом варианте (фиг.3, ттярттяттт 1 ) при подготовке нового этажя откаточный штрек 43 подводят комбайном по породе в разгруженной от горного давления зоне 44 за пределами зоны гязопроводящих трещин 45, образовавшейся под влиянием горных работ

Отработанного (отрабатываемого) этажа

13, а по верхнему Йтреку 14 этажа 13 подается специальная свежая струя воздуха для разбавления и выноса метана 46, выделяющегося из выработанвого прс>страттства, для других объектов проветривания не предназначенная.

Во втором варианте (фиг.3.1-Т, вариант 2) верхний штрек 14 этажа 13 используют в качестве газосборного, я с откяточного штрека 43 на него в

Области вероятных источников газовыделения из выработок отработанного этажа бурят цегязационные скважины

47 и подключают их к дегазационному ставу. Размеры зоны разгруженных от горного давления пород под действием горных работ Определяются в соответствии с инструкцией. Для условий Донецкого бассейна, где доля участия песчаников в породах междупластия менее 50Х, в массиве, подработанном лавой длиной 150 м по пласту рабочей мощности ттрн глубине ведения горных пород.

7 1242 работ от 300 до 1200 м — размер защищенной зоны составляет от 172 до

80 м, а в надработанном — соответственно от 92 до 36 м. Это всегда больше, чем необходимое удаление откаточного штрека от бывшего вентиляционного штрека смежного по падению этажа. Установлено, что трещиноватость вокруг погашенного штрека в зависимости от литологии и физико-меха- 1О нических свойств боковых пород распространяется от контура выработки в сторону кровли пласта на расстояние

4-10 м, почвы — 2-4 м и ниже. подошвы штрека — 2-4 м. В конкретных горноге- 15 ологических и горнотехнических условиях новый откаточный штрек следует проводить на расстоянии, превышающем на 1-2 м указанные размеры зоны трещиноватости, и в процессе проведения выработки контролировать это расстояние путем бурения в ее стенке шпуров в сторону погашенного штрека и поинтервального (через 0,5 м) замера дебита из него метана. Длинушпура, при

615 8 которой этот дебит существенно влияет на газовый режим выработки и выемочного участка в целом, и. следует считать минимальным расстоянием от стенки проводимого штрека до границы зоны газопроводящих трещин. С целью. сии>кения образования дополнительной тре.щиноватости пород вокруг выработки рекомендуется проводить ее комбайном с механическим принципом разрушения

При переводе действующей шахты с нисходящего порядка отработки. этажей на восходящий одновременно с подготовкой до последнего этажа, отрабатываемого в нисходящем порядке, ведут подготовку блока для отработки этажей в восходящем в той же техноло-. гической последовательности, а в качестве дегазационного используют откаточный горизонт последнего этажа, отрабатываемого в нисходящем порядке, и нисходящие дегазационные скважины бурят с квершлагов этого горизонта.

Граница шахано о юг

1242615

Ф.

Д

ВНИИПИ Заказ 3675/31

Тираж 470

Подписное

Произв.-полигр„ пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

11

11 1

II

I 1

« »

« <

Π— ф