2.7. Меры борьбы с метаном средствами вентиляции
На шахтах для борьбы с метаном применяются специальные мероприятия с целью предупреждения опасных скоплений метана и его воспламенения, ограничения последствий взрывов. Основным мероприятием, обеспечивающим предотвращение опасных скопле* ний метана, является вентиляция, которая будет эффективной, если по всей сети действующих выработок шахты поддерживается
32
допустимое содержание метана. Необходимое увеличение количества поступающего в шахту и на отдельные ее участки воздуха достигается уменьшением аэродинамического сопротивления шахты и распределением воздуха по выработкам в соответствии с их газовым балансом. Необходимо также уменьшать утечки воздуха в шахте, так как они приводят к уменьшению воздуха, подаваемого к местам его основного потребления. При слоевых скоплениях метана часто его среднее содержание на выходе из выработки находится в пределах допустимого, а на некотором участке выработки в слоевом скоплении может быть выше допустимого. Чтобы предупредить это, используют мероприятия по усилению перемешивания воздушного потока в пределах слоя. В тупиковых выработках возможны случаи рециркуляции воздуха, когда вентилятор будет засасывать загрязненный метаном воздух и вновь подавать его в забой. При этом в забое может накапливаться метан и содержание его может превысить допустимое. Чтобы избежать рециркуляции воздуха, необходимо надежно отделять свежую струю от исходящей (располагать вентилятор или конец всасывающего трубопровода только на свежей струе). Аналогично движущийся по сквозным выработкам загрязненный воздух не должен попадать в свежие струи, поступающие к местам ведения работ. При недостаточном перемешивании воздуха метан скапливается в верхней части выработок. Поэтому исходящие струи должны иметь направление снизу вверх (в сторону естественного движения метана). При угле падения пласта >10° движение воздуха в очистных забоях, где метан выделяется наиболее интенсивно, должно быть восходящим. Нисходящее движение воздуха в очистном забое допускается при использовании схем вентиляции с дополнительной подачей свежего воздуха по выработке, примыкающей к очистному забою на нижнем горизонте. В этом случае скорость движения воздуха в призабойном пространстве должна быть >1 м/с. На неопасных по внезапным выбросам пластах нисходящее движение исходящей из очистных выработок вентиляционной струи допускается при угле наклона выработок > 10° и скорости движения воздуха в них >1 м/с, крепь выработок (кроме прилегающих к очистным забоям) должна быть негорючей или трудногорючей при отсутствии электрооборудования и кабелей. Достаточно интенсивное перемешивание метана в вентиляционном потоке возможно лишь при скорости движения воздуха в очистных и подготовительных выработках >0,25 м/с. Естественно, что даже кратковременная остановка вентиляторов в газовой шахте недопустима.
В последнее время наблюдается быстрый рост газообильности шахт вследствие увеличения их глубины и интенсификации добычи угля. При этом вентиляционные возможности шахт могут оказаться исчерпанными, что потребует осуществления специальных мероприятий по борьбе с метаном, из которых главным является дегазация выработок.
Тупиковые забои в газовых шахтах должны проветриваться
33
нагнетательным способом, при котором вентиляторы постоянно омываются свежим воздухом.
Для ограничения возможных последствий взрыва метана вентиляционная сеть шахт должна состоять из возможно большего числа независимых участков, а свежие и исходящие струи должны быть надежно разделены.
Борьба с суфлярами ведется либо увеличением подачи воздуха в выработки (при небольших суфлярах), либо каптировавшем газа. Для каптажа суфляра у ее устья сооружается герметичная камера, из которой газ отводится по трубопроводу. Иногда осуществляется тампонаж суфляров.
С целью предупреждения внезапных выбросов угля и газа производится дегазация пласта, уменьшение концентрации напряжений в пласте, укрепление забоя и организационно-технические мероприятия. Дегазация опасного по внезапным выбросам пласта может производиться путем бурения дегазационных скважин по пласту (опережающих или параллельных забою) или другими способами, рассмотренными в разделе 2.8. При вскрытии опасных пластов осуществляется их предварительная дегазация (скважинами или гидроразрывом) через оставляемую породную пробку. Уменьшение концентрации напряжений в пласте достигается устранением острых углов в забоях, управлением кровлей полным обрушением, сотрясательным взрыванием, торпедированием пласта, ведением горных работ без применения машин и механизмов ударного действия. Укрепление забоя достигается применением специальных крепей, обеспечивающих надежное поддержание забоя.
2.8. Дегазация горных выработок
С ростом глубины и интенсификации горных работ во многих случаях метанообильность угольных шахт увеличивается в такой степени, что поддерживать содержание метана в выработках в допустимых пределах средствами одной вентиляции невозможно (требуемое очень большое количество воздуха приводит к превышению допустимой скорости его движения в выработках и вызывает необходимость создания специальных вентиляторов). Вентиляция метанообильных шахт будет облегчена, если искусственно уменьшить количество поступающего газа в выработки, т. е. применить их дегазацию. Следует различать понятия «дегазация выработок» и «дегазация горных пород». Последняя включает мероприятия, уменьшающие газоносность пород. Дегазация же выработок является более широким понятием и, помимо мероприятий по уменьшению газоносности, включает такие мероприятия, при которых будет происходить консервация газа в пласте или значительное замедление его выделения из пласта без существенного уменьшения газоносности, а также каптаж суфляров. Дегазация обеспечивает уменьшение газовыделения в выработки, повышение безопасности работ, возможность увеличения нагрузки на очистные
34
забои. Попытки искусственной дегазации выработок в виде каптажа метана из суфляров относятся еще к первой половине 18 в. В России они были осуществлены в начале 20 в. Широкое применение дегазации на шахтах нашей страны началось в конце 40-х годов. В настоящее время дегазация применяется во всех основных угольных бассейнах страны. Различают оперативную дегазацию, применяемую при разработке пласта (участка, блока), и заблаговременную (до начала очистных работ). Эффективность дегазации оценивается коэффициентом эффективности дегазации, равным отношению количества газа, извлеченного в процессе дегазации за данный период, к общему газовыделению за этот период.
Дегазация сближенных пластов скважинами — один из первых способов, нашедших широкое применение на шахтах. Сущность его состоит в том, что из выработок разрабатываемого пласта (обычно из штреков) в направлении сближенных пластов бурятся скважины, через которые с помощью трубопроводов и вакуум-насосов отсасывается метан (рис. 2.3).
Высокая эффективность дегазации достигается при правильном заложении скважин. Скважины бурятся до подхода к ним очистного забоя. При этом они должны пересекать сближенный пласт в зоне его разгрузки от горного давления и при подвигании лавы не попадать в зону активного обрушения. Если скважина окажется в зоне разгрузки сближенного пласта, то дебит метана из нее будет высоким, так как при разгрузке пласта значительная часть ранее сорбированного метана переходит в свободное состояние. Попадание скважины в зону активного обрушения приводит к нарушению целостности скважины и засасыванию из обрушенного пространства метано-воздушной смеси с небольшим содержанием метана, т. е. к снижению эффективности дегазации. Расстояние между скважинами по простиранию зависит от периода их эффективного действия, расстояния до сближенного пласта, его мощности и марки угля, свойств пород междупластья, скорости подвигания лавы и изменяется в пределах 25—200 м. Скважины должны иметь диаметр не менее 100 мм. Устье скважины имеет больший диаметр для цементации в нем металлической трубы, соединяющей скважину с магистральным газопроводом. Цементация устья позволяет уменьшить подсасывание воздуха из выработки. К магистральному трубопроводу подключаются все действующие скважины, а сам трубопровод соединяется с вакуум-насосом, располагаемым на поверхности. Максимальный дебит скважин наблюдается в период максимальной разгрузки сближенного пласта от давления. Затем он уменьшается и через несколько месяцев скважина истощается. Продолжительность периода целесообразного действия скважины достигает 10 мес. Содержание метана в отсасываемой из скважин метаио-воздушной смеси находится в пределах 60—100%, а ее максимальный дебит составляет 2— 10 м3/мин. Дегазацию сближенных пластов скважинами целесообразно применять при газовыделении из них не менее 3 м3/мин.
35
Do'stlaringiz bilan baham: |